臺(tái)風(fēng)條件下的現(xiàn)場觀測一直是臺(tái)風(fēng)研究和預(yù)報(bào)的短板。浙江大學(xué)海洋學(xué)院林建民、方孫珂等利用海底光纜分布式聲學(xué)傳感技術(shù)（distributed acoustic sensing，das）觀測臺(tái)風(fēng)“梅花”橫穿海底光纜期間的低頻背景噪聲，揭示了臺(tái)風(fēng)過境期間近場低頻背景噪聲的時(shí)空演變特征及其與臺(tái)風(fēng)風(fēng)速、波浪、潮位變化之間的關(guān)系，成功反演了臺(tái)風(fēng)條件下的平均海流流速及流向以及海表波浪傳播變化（圖1）。近日，國際學(xué)術(shù)期刊nature communications在線發(fā)表了題為“monitoring ocean currents during the passage of typhoon muifa using optical-fiber distributed acoustic sensing”的該項(xiàng)研究工作成果。

圖1 論文圖形摘要

浙江大學(xué)海洋觀測-成像研究團(tuán)隊(duì)近年來基于多學(xué)科交叉開展包括臺(tái)風(fēng)在內(nèi)的水下遙測理論與方法研究。2022年9月臺(tái)風(fēng)“梅花”過境舟山群島，林建民等利用海底光纜（圖2）及國產(chǎn)das設(shè)備成功觀測到了臺(tái)風(fēng)“梅花”橫穿海底光纜期間激發(fā)的低頻背景噪聲（～0.08-0.38 hz）。研究發(fā)現(xiàn)，該低頻背景噪聲信號(hào)主要源自海表波浪的直接壓力擾動(dòng)，其強(qiáng)度隨海底光纜所處的水深顯著減小，且信號(hào)頻譜峰值受到潮位變化的調(diào)制。研究進(jìn)一步通過分析低頻背景噪聲的頻率-波數(shù)譜特征，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)過境期間風(fēng)場對(duì)海表波浪傳播的主導(dǎo)作用，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于海底光纜das的平均海流（流速和流向）反演方法，成功獲取臺(tái)風(fēng)過境條件下海底電纜上方海流矢量信息（圖3）。

圖2 基于海底光纜das的臺(tái)風(fēng)“梅花”觀測試驗(yàn)

圖3 基于海底光纜das的平均海流測量結(jié)果與海表風(fēng)速變化對(duì)比

該論文利用海底光纜das獲取的低頻背景噪聲數(shù)據(jù)成功感知并量化了臺(tái)風(fēng)條件下海況信息，為臺(tái)風(fēng)現(xiàn)場觀測提供了一條不受天氣、海況影響的“水下觀測”新途徑。

本項(xiàng)研究工作得到浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金和東海實(shí)驗(yàn)室科學(xué)基金等資助。

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45412-x.epdf?sharing_token=hcjk_xaci9eyrel3wfbi5trgn0jajwel9jnr3zotv0mgjgpr8lj6deseyytst00hckx4rsceph1vytawenjv8qcu93ckinr5axwq5qyeiw44heajpg_xpnmhvoctzdzvtnkh6-ff5nb1ehp3-s9zy1opc8uua43ei8kohepy8aw%3d