客座文章：Boaty McBoatface 如何成为海洋科学的工具

2016 年，自然环境研究委员会 (NERC) 发起了一项活动，为英国下一艘世界级极地科考船征集名称。

民意调查并没有像预期的那样进行。 

失控的赢家 用于取代皇家研究船 (RRS) 的名称 RRS 詹姆斯·克拉克·罗斯 和 RRS欧内斯特·沙克尔顿 是“Boaty McBoatface”。 凭借超过 120,000 票，这个名字轻松战胜了包括“Usain Boat”和“It's Bloody Cold Here”在内的建议。

该船随后被命名为 RRS 大卫·爱登堡爵士，以纪念这位资深广播员和博物学家，但不能忽视 Boaty McBoatface 这个名字的公众知名度。

第二年， 国家海洋学中心 (NOC) 宣布其 三个新的自主水下航行器 （AUV）会自豪地使用这个名字。 

这些机器人潜艇长约 3.5 米，直径约 80 厘米，可用于在不需要人类飞行员的情况下探索世界海洋，在无法通过其他方式进入的偏远地区收集数据。

在过去的五年中，Boaty 被部署到世界各地以支持气候研究。 探险活动包括在南极冰架下行进 40 公里，以调查气候变化对 Thwaites 冰川的影响。

一切都开始了

第一个自主水下航行器于 1950 年代出海，旨在用于商业、军事和情报目的。 

该设备由 应用物理实验室 和 University of Washington 在美国，被命名为 SPURV （特殊用途水下研究飞行器）。 专为在北极水域进行研究而设计，它的船体由铝制成，形状像鱼雷。 这种 AUV 的控制是通过声学通信进行的，并成功用于海洋学研究，直到 1979 年。

国家海洋学中心 (NOC) 一直在开发我们的 自动订阅 自 1990 年代以来的 AUV 范围。 其目的是利用现有的水下航行器技术并增强其跨学科研究的能力，包括物理海洋学和地球科学。

早在 1996 年 XNUMX 月，NOC 的第一次自动潜艇任务就在南安普敦 NOC 的 Empress Dock 进行。 这从一系列简短的试验开始，以演示如何远程控制 AUV。 

一个月后，第一个五分钟的自主任务在多塞特郡的波特兰港进行了为期一周的试验。 自动潜艇下潜至三米，保持恒定的航向并将深度控制在所需的半米以内。

快进到今天，我们的 AUV 舰队现在可以下潜至 6,000 米，并在冰盖下的狭窄通道中航行——这些区域以前是科考船无法进入的。 这种快速发展意味着 AUV 可以在从偏远地区到波涛汹涌的公海的任何地方读取数据。

NOC 的 AUV 舰队可以配备一系列传感器，使科学家能够测量温度、盐度、洋流和海床形状等数据。 

在发射之前，AUV 会按照去哪里、要测量什么以及要到达什么深度的指令进行编程。 使用最先进的传感器技术，AUV 可以从船上或岸上部署并行驶数百英里出海以收集有关地球气候的重要数据，从而减少对长时间和昂贵的船员探险的需求。

行动中的 AUV

AUV 为科学界带来多种好处。 它们的电池寿命很长，可以覆盖更远的距离，这使得它们一次可以部署数月。 这使科学家能够收集长期的数据，从而开发出更全面的观测记录。

例如，我们最近领导了一个 根据一项研究， 调查关于海洋如何通过海洋吸收有机碳的知识差距 生物碳泵. 在这个关键过程中，有机物会沉入海底，同时携带它从大气中吸收的碳。

该团队使用自主水下技术评估碳循环的要素，以更新泵的未来预测。 该研究强调了当前一代生物碳泵强度之间的差异 气候模型 用于 政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 评估。 新研究确定了减少当前和未来海洋碳整体循环估计的不确定性所需的观测结果——从而可以建立更稳健的气候模型。

今年，该团队正在整合新型芯片实验室传感器和微粒相机系统，使科学家能够评估碳在海洋中的移动方式。 在 AUV 能够到达特定位置的覆盖范围长度方面取得了令人难以置信的创新，进一步增强了我们对不同季节之间变化的理解。

思韦茨冰川和退休油田

在2022的开始， 工程师前往 Thwaites 冰川 在南极洲帮助科学家了解 冰损失的原因 为了更好地预测其恶化如何导致海平面上升。 

由于 Thwaites 周围异常厚实的海冰，该团队在邻近的 Dotson 冰架周围进行了研究。 

Boaty McBoatface 在冰架下行驶了 40 多公里，测量洋流、湍流和海水的其他特性，例如温度、盐度和溶解氧。 这些仍在处理中的信息将帮助我们了解冰架下方深水的特性，并研究它们如何推动融化过程。 

长距离自动潜艇的使用有助于改变我们收集重要海洋数据以了解气候变化影响的方式。

我们还开始试验使用 Boaty 进行高科技、低影响监测的概念，以发现报废油田的任何潜在环境影响。 

2022 年秋季，Boaty 受命监测北海的工业区。 这艘自动潜艇探索了几个退役的油气场以及 Braemar Pockmarks 海洋保护区——收集有关水、污染物和水流的数据，并拍摄海底图像。 

随着石油和天然气站点逐渐关闭，自动潜艇可以在退役作业之前、期间和之后评估和监测海域方面发挥关键作用。

该项目的成功应该会引发海洋调查方式的革命，从而支持行业向其净零排放目标过渡。

接下来是什么？

今年，NOC 正在努力扩展我们的 AUV 的能力，以支持更广泛的科学学科。 

我们将集成新的和新颖的传感器来装备我们的自动潜艇，以支持即将在北大西洋进行的生物地球化学研究，并增强它们在南极洲海冰附近和海冰下长期部署的自主性。

在另一个项目中，我们目前正在努力交付一个新的 净零海洋学能力 (NZOC) 研究计划。 这旨在以更小的碳足迹发展海洋研究能力。

这将需要技术转型，涵盖绿色燃料、自动化船舶运营、尖端电池技术、人工智能优化、新型传感器技术和世界领先的机器人技术。

我们很高兴看到 Boaty McBoatface 在未来还能取得哪些其他第一。

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• Sumber: https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-boaty-mcboatface-is-becoming-instrumental-for-ocean-science/