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第一部分 国际进展与科学应用3

第1章 美国OOI海洋观测网3

1.1 OOI概况3

1.2 前进中的风浪5

1.3 组网设计与工作进展6

1.3.1 区域网6

1.3.2 近岸网12

1.3.3 全球网22

1.4 观测科学主题23

1.4.1 海洋-大气交换23

1.4.2 气候变化及其生态环境效应24

1.4.3 湍流混合和生物物理相互作用25

1.4.4 近岸海洋动力过程与生态系统26

1.4.5 全球与板块尺度地球动力学26

1.4.6 流体与岩石相互作用和海底下生物圈26

1.5 科学观测实例27

1.5.1 Axial海底火山喷发27

1.5.2 墨西哥湾流暖涡流入侵陆架坡折29

1.6 教育与科普30

1.7 如何使用OOI31

1.7.1 申请使用OOI数据32

1.7.2 把新仪器连接到OOI32

1.7.3 修改OOI现有仪器的采样频率33

第2章 加拿大海底观测网34

2.1 发展历程34

2.2 海底观测节点37

2.2.1 NEPTUNE Canada观测网观测节点37

2.2.2 VENUS观测网观测节点41

2.3 观测科学主题44

2.3.1 东北太平洋人类活动导致的海洋变化44

2.3.2 东北太平洋以及萨利什海（Salish Sea）环境中的生命45

2.3.3 海底-海水-大气之间的相互作用46

2.3.4 海底过程及沉积搬运47

2.4 科学观测实例48

2.4.1 海啸、地震与板块应变48

2.4.2 海底热液系统观测52

2.4.3 天然气水合物观测54

2.4.4 生态动力学观测56

2.4.5 鱼及哺乳动物的观测57

2.4.6 沉积物及其动力学58

2.4.7 北极观测59

2.4.8 杀人犯庭审取证海底实验观测61

第3章 欧洲海底观测网62

3.1 欧洲的区域海底观测网62

3.1.1 北冰洋斯瓦尔巴德群岛（Svalbard Islands）观测网64

3.1.2 挪威大陆边缘（Norwegian Margin）观测网66

3.1.3 豪猪湾深海平原（Porcupine Abyssal Plain）观测网67

3.1.4 亚速尔群岛（Azores Islands）观测网69

3.1.5 伊比利亚大陆边缘（Iberian Margin）观测网70

3.1.6 马尔马拉海（Marmara Sea）观测网71

3.1.7 利古里亚海（Ligurian Sea）观测网72

3.1.8 西艾欧尼亚海（Western Ionian Sea）观测网74

3.1.9 希腊弧（Hellenic Arc）观测网75

3.1.10 黑海（Black Sea）观测网77

3.1.11 加那利群岛（Canary Islands）观测网78

3.1.12 巴利阿里海（Balearic Sea）观测网79

3.1.13 戈尔维湾（Galway Bay）观测网80

3.1.14 Koljoe峡湾观测网81

3.1.15 Molene岛观测网81

3.2 欧洲海底观测新项目82

3.2.1 EMSODEV项目82

3.2.2 ENVRIplus项目82

3.2.3 FIXO3项目83

第4章 日本海底观测网84

4.1 DONET和DONET2海底观测网84

4.2 S-net海底观测网89

第5章 北阿拉伯海海洋观测网94

5.1 建设的目的和意义94

5.2 观测方式、观测技术及设备96

5.2.1 观测系统组成96

5.2.2 系统的设计、安装和维护97

5.3 主要观测成果99

5.3.1 海洋对强热带风暴响应的研究99

5.3.2 阿曼海水团的研究100

5.3.3 海洋渔业资源研究101

5.3.4 低氧区成因的探索102

5.4 观测网的运营维护与管理102

第6章 美国夏威夷ALOHA海洋观测站104

6.1 ALOHA海洋观测站的由来：HOT观测计划104

6.2 ALOHA海洋观测站105

6.3 ALOHA缆系观测站106

6.3.1 ACO建设一波三折108

6.3.2 ACO基础架构与观测节点110

6.4 典型观测成果111

6.4.1 洋底冷水事件111

6.4.2 声学探测及其应用112

6.5 经验与教训114

第7章 海洋油气田海底长期地震监测115

7.1 海底地震监测方法与技术115

7.1.1 海底电缆116

7.1.2 海底地震117

7.1.3 海底节点119

7.1.4 海底机器人节点119

7.2 海底油田开发与CO2地质封存长期地震监测实例121

7.2.1 挪威北海Valhall油田油气开发过程海底长期地震监测121

7.2.2 挪威北海Sleipner油田CO2地质存储长期地震监测122

第8章 韩国海洋观测塔124

8.1 韩国观测塔概况124

8.1.1 韩国苏岩礁观测塔124

8.1.2 韩国黄海日向礁观测塔127

8.1.3 韩国黄海小青礁观测塔128

8.2 韩国观测塔应用实例128

8.2.1 声学观测研究128

8.2.2 气象学观测129

8.2.3 海洋化学和物理海洋过程研究129

8.2.4 海洋生态效应研究130

第二部分 观测网建设关键技术133

第9章 海底缆系联网观测技术133

9.1 观测网的总体结构135

9.1.1 海岸基站136

9.1.2 光电复合海缆136

9.1.3 海底主基站137

9.1.4 观测设备平台139

9.2 观测网的关键技术139

9.2.1 海底负高压单极直流输配电139

9.2.2 海底高压高频直流电能变换144

9.2.3 海底远程电力监控技术147

9.2.4 海底远距离信息传输技术151

9.2.5 海底原位科学实验技术153

9.3 国内外研究进展154

9.3.1 国外研究进展154

9.3.2 国内研究进展161

9.4 总结与展望165

第10章 活动平台观测技术166

10.1 自主水下航行器166

10.1.1 国内外发展现状166

10.2.2 AUV技术发展趋势169

10.2 水下滑翔机170

10.2.1 国内外发展现状170

10.2.2 滑翔机的关键技术172

10.2.3 滑翔机的发展趋势172

10.3 无人遥控潜水器174

10.3.1 国内外发展现状175

10.3.2 ROV的系统组成、吊放和运动176

10.3.3 ROV在海底观测网中的应用180

10.4 海底爬行车182

10.4.4 国内外研究现状182

10.4.2 海底车的应用185

第11章 固定平台观测技术186

11.1 海底观测井186

11.1.1 海底地下流体的原位取样和观测技术186

11.1.2 钻孔中的封隔技术和封隔器190

11.1.3 海底井塞装置192

11.1.4 轻便有缆海底地下原位观测系统（SCIMPI）197

11.2 先进锚系观测平台200

11.2.1 锚系的组成和发展201

11.2.2 先进锚系的关键技术202

11.2.3 特种系留技术207

11.2.4 水下感应耦合供电通信技术208

第12章 海洋信息基础架构210

12.1 国外研究进展210

12.1.1 美国OOI海洋观测计划210

12.1.2 加拿大海底观测网221

12.2 若干关键技术227

12.2.1 数据存储及管理技术227

12.2.2 数据可视化技术228

12.2.3 数据分析及挖掘技术229

12.2.4 信息安全技术231

12.3 建设内容233

12.3.1 CI重点建设内容233

12.3.2 CI建设面临的挑战234

第13章 水下防生物附着技术236

13.1 生物附着的类型及形成过程237

13.2 生物附着的影响因素238

13.3 防生物附着技术240

13.3.1 被动方式240

13.3.2 主动方式241

13.4 小结246

参考文献247