美海军资助20年,获高清全球海底地图

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所属分类:物理海洋

美国david sandwell博士因为创建了最全的高分辨率全球海底地图,获得了美国地球物理联盟AGU颁发的charles a. whitten奖。

美海军资助20年,获高清全球海底地图

sandwell博士是斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家,他在2018年12月的AGU会议上获得这一奖项,这个奖项以科学家charles a. Whitten命名,奖励那些“在地球形态和动力学方面取得杰出成就的人”。

自上世纪90年代以来,由美国海军科研办公室ONR赞助,Sandwell博士将卫星遥感数据于声学测深数据相结合,开发出高精度、高准确度的全球海底地图,尤其是绘制了海洋中最深、最少被探测到的区域——该地图记录了数千个以前没有确认的海底山脉、沟槽,南美洲与非洲之间的海底物理连接,以及墨西哥湾海域不断扩展的海底山脊。

美海军资助20年,获高清全球海底地图

海军ONR负责人说:“sandwell博士开创性的工作是提供了第一张海底高分辨率地图,这为海洋学、海洋地质学、地球物理学开辟了新的研究领域,也是美国海军关心的核心内容之一。”

其实用声纳去一寸一寸测量海底是根本不现实的,很多深度目前根本无法抵达,而且迄今为止全球80%的海底还没有被直接测量过。而sandwell博士的做法其实是一种间接探测,思路很巧妙:

美海军资助20年,获高清全球海底地图

首先他借助了卫星测高雷达,来测量海面的凹凸起伏。这个凹凸当然不是起伏的波浪,而是大尺度范围(上千米级别)的海平面高程变化,因为这些大尺度的海平面凹凸会反映出海底的地形变化。比如,海底如果有巨大的山脉,则会有更大的引力,让更多海水聚集在海面;而如果海底是巨大的海沟或者缝隙,则具有相对较小的引力,导致海面的倾斜和不平。

当然这些地形带来的引力变化是非常细微的,引起的海面大尺度凹凸不平也是非常细微的,为了达到高精度测量,检测出来这些不同,sandwell博士将卫星测高结果与科考船的传统声纳测深数据进行结合,这样他就能够把海面的海水大尺度凹凸变化与已知的实测海底地形进行比较,发现其中的关系和规律,从而推测出所有海底的情况,从而得到完整的全球海底地形图。

美海军资助20年,获高清全球海底地图

因为卫星把全球海平面扫一遍的速度还是可行的。原理看似简单,但是过程很漫长。

过去20年里,sandwell博士用不同的数据,创建了多个版本,不断改进完善。比如,1997年他根据美国海军GEOSAT地球观测卫星搜集的全球海洋引力数据,发布了第一个版本。2014年,他又通过美国国家航空航天局NASA和欧洲航天局的其他卫星数据,推出了另一个新版本地图,精度提升20倍,结构分辨率降低到6000米-900米级别,这对于海底地形来说已经非常了不起了。

尤其是sandwell博士创立了一个机制,随时根据新的高精度数据来修改完善最新版本的地图,让这个全球海底地形图不断保持更新和提高精度与质量,美国海军对此非常依赖,每个新版本都给美国海军更多关于海底地形的信息,对于海军的安全航行至关重要。

目前sandwell博士正在2014版地图的基础上继续更新,此次的数据来自NASA和法国航天局CNES运营的另外两颗卫星的最新数据,以及澳大利亚科考船最新的声纳探测数据——这些数据恰恰来自多国联合在南太平洋搜寻失踪MH-370航班的数据。这批数据是澳大利亚2017年公布的。

网址:https://www.gebco.net/

编者:sandwell已经把原理创新、科研实验,推向“实际应用”的层度,持续20多年绘制出全球海底的高清地形地图,工程与军事应用价值可想而知。

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原文始发于微信公众号(海洋知圈):美海军资助20年,获高清全球海底地图

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