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为解决上层海洋热监测观测空白问题，研究人员开展新型温度链漂流浮标研究。该浮标在南海北部 30 天实地测试中，数据传输成功率达 80%，揭示了其运动受多种因素驱动，上层海洋温度受多种因素调制，为海洋观测提供新范式。
在广袤无垠的海洋世界里，海洋观测就像是人类探索海洋奥秘的 “眼睛”，对于我们了解地球系统、预测气候变化、保障国家安全、推动海洋经济发展以及保护海洋生态系统有着举足轻重的意义。随着科技的不断进步，海洋观测技术也在持续更新迭代。其中，表面漂流浮标作为一种重要的观测工具，从最初简单测量洋流，逐步发展到如今能够集成多种观测功能，为海洋研究带来了诸多便利。
然而，现有的海洋表面漂流浮标却存在着一个明显的短板。它们大多侧重于观测海洋表层水和大气的物理参数，而对于对海洋能量交换、物质循环、生物生产力有着深远影响，且直接关乎海洋与大气之间热量和气体交换，进而影响全球气候模式的海洋混合层，却鲜少有直接观测的手段。为了填补这一关键的观测空白，来自国内的研究人员踏上了探索之旅，致力于研发新型的观测设备，由此，新型温度链漂流浮标的研究应运而生。
研究人员围绕新型温度链漂流浮标展开了深入研究。他们精心设计并成功制造出了这款创新型的集成温度链漂流浮标。该浮标融合了多种先进技术，实现了多项功能突破，相关成果发表在《Applied Ocean Research》上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。机械设计上，打造出具有自稳定结构的圆柱形浮标体，通过不同材质的组合实现功能优化，如透明 PC 材质的上壳用于采光，ASA 材质的可调节环方便调节浮力。传感器集成方面，开发新型温度链，采用同轴结构和 Kevlar 纤维增强，提升强度和信号传输质量；选用特定的大气传感器和自研 CTD 进行多参数测量。同时，构建高效的太阳能供电模块，搭配稳定的电池组保障电力；设计定位与数据传输系统，利用多种卫星导航和通信技术实现精准定位和可靠数据传输 。
通过实地测试，研究人员收获了一系列重要成果。在漂流轨迹方面，研究人员发现，浮标最初随中尺度涡移动，到达边界后又随南海西边界流继续运动，这表明其运动主要受中尺度过程的控制。在一些区域，浮标的漂流轨迹呈现出明显的螺旋结构，而在另一些区域则不太明显。经分析，这种螺旋结构是由惯性振荡引起的，当近惯性流速度显著超过中尺度涡速度时，轨迹会呈现螺旋状，反之则不明显。此外，研究人员还计算了浮标的漂流速度，发现其速度在观测期内有显著波动，且受到惯性振荡、全日潮和半日潮的显著影响。在频率高于惯性频率的情况下，海洋内波对浮标的运动速度也有重要贡献。
在海洋上层温度变化方面，不同深度节点测量的温度数据显示出明显的波动，这反映了上层海洋复杂的动态过程。其中，10 米深度处的温度出现显著负异常，主要是由于海面的昼夜冷却效应，夜晚缺乏太阳辐射导致表层海水冷却，且较浅深度的热惯性较小，使得冷却更为明显。通过对温度数据的功率谱分析，研究人员发现所有光谱在昼夜频率处都有明显峰值，表明昼夜冷却和昼夜潮汐对温度变化有显著影响。在较高频率下，功率谱遵循 - 2 的缩放定律，这意味着海洋内波对上层海洋的温度动态变化也起到了重要作用。
综合来看，这项研究成功开发出新型温度链漂流浮标，它不仅能够全面测量海表面温度、盐度、气温和大气压力等参数，还具备观测海洋混合层温度剖面的能力。该浮标在南海北部的实地测试取得了成功，实现了长时间实时高质量数据采集。不过，研究也存在一定的局限性，比如浮标体材料在海上的真实使用寿命难以确定，以及难以定量确定浮标运动速度与上层海洋洋流之间的关系。后续研究将通过结合水动力建模和同步声学多普勒流速剖面仪（ADCP）测量来解决这些问题。尽管如此，新型温度链漂流浮标的出现，为上层海洋动力学研究提供了新的观测方法，在极端天气事件中的观测优势尤为明显，能够弥补传统系泊系统的不足。其成功开发和应用，对推动上层海洋观测的发展意义重大，所收集的数据也将在众多科学研究和实际应用场景中发挥重要价值，助力人类更加深入地探索海洋奥秘，为海洋相关领域的发展提供有力支持。
