在復雜的海洋探測領域,激光技術作為一種前沿的技術手段,在提升探測精度、拓展探測維度等方面展現出顯著優勢,為海洋科學研究提供了更為精確、高效的觀測途徑,助力科研人員深入探究海洋系統的奧秘。 先來說說脈沖激光測距技術。這就像是給海洋測量深度和波高的“超級尺子”。它利用超短脈沖激光,這些激光脈沖就像一個個高速飛行的“小信使”。當設備向海面發射超短脈沖激光時,激光迅速沖向海面,一部分激光被海面反射回來,另一部分則繼續深入淺海。通過精確測量激光從發射到接收的往返時間,再依據激光在空氣中和海水中已知的傳播速度,就能輕松算出海面波高與淺海水深。那前向散射又起到什么作用呢?海水中存在著各種微小顆粒,激光在傳播過程中會與這些顆粒相遇發生散射。前向散射就像是給激光“開道”,讓激光能突破海水的阻礙,傳播到更深的地方,從而大大拓展了探測深度,讓我們能了解到更深處的海洋地形信息。 海水激光拉曼光譜雷達也是個厲害的角色。它主要通過光譜紅移來探測海洋溫度剖面,還能測定海水鹽度、密度。當激光射入海水,與水分子相互作用后,會產生拉曼散射光。由于溫度不同,水分子運動狀態有差異,散射光的波長也會發生變化,也就是出現光譜紅移現象??茖W家們通過分析這種紅移程度,就能推算出不同深度海水的溫度,繪制出海洋溫度剖面。同時,海水的鹽度和密度也會影響拉曼散射光的特性,借助復雜但巧妙的算法,就能依據散射光信息得出海水鹽度和密度數據,為海洋研究提供關鍵參數。 海水激光熒光光譜雷達在探測海水化學成分方面功不可沒。葉綠素在海洋生態中至關重要,而油膜的出現則可能預示著海洋污染。當激光照射海水時,葉綠素等物質會吸收激光能量,然后以特定波長的熒光形式釋放能量。海水激光熒光光譜雷達就像一個“化學偵探”,通過捕捉這些熒光信號,能準確探測到海水中葉綠素的含量,了解海洋浮游植物的生長狀況。對于油膜,不同種類的油在激光激發下會發出獨特的熒光光譜,利用這一特性就能及時發現海洋中的油膜污染,為海洋環境保護提供有力支持。 以中國科學院深??茖W與工程研究所的研究成果為例,他們通過自主研發的水下激光成像系統,深入探索海洋奧秘。該系統不僅能夠精準探測海底地形地貌,繪制高精度的海底地圖,還能對海洋生物分布、海洋生態環境變化等進行實時監測,為我國的海洋資源開發、海洋生態保護以及深??茖W研究提供了大量一手數據,極大地推動了我國海洋事業的發展。
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