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95海洋技术
9.5 海洋技术
海洋能源、资源的开发与利用,海洋与全球变化、海洋环境与生态的研究是人类维持自
身的生存与发展,拓展生存空间,充分利用地球上这块最后的资源丰富的宝地的最为切实可
行的途径。
9.5.1 概述
地球上,陆地面积占总面积的29%,而海洋面积占到71%。
海洋是生命的摇篮:地球上最早的生物30 亿年前出现在海洋,目前地球上80%的生物资
源在海洋中。在不破坏生物平衡的条件下,海洋每年可提供30 亿吨水产品,能够养活300
亿人口。
海洋是巨大的资源宝库:巨量的多金属结核,其中锰含量约2000 亿吨;海水中含有大量
化学元素,可提取的元素包括铀、氘、氚等80 余种。
海洋的潮汐能、海浪能、海流能、海水热能等可再生能源的理论储量约为 1500 亿千瓦,
其中可开发利用的约70 多亿千瓦,相当于目前发电总量的十几倍。
海洋学家探测查明,世界各大洋底部也拥有极为丰富的淡水资源,其蕴藏量约占海水总
量的20%,为人类解决淡水危机展示了光明的前景。
目前,现代海洋技术的发展主要集中在海洋探测技术和海洋资源开发技术两部分。
9.5.2 海洋探测技术
海洋开发,需要获取大范围、精确的海洋环境数据,需要进行海底勘探、取样、水下施
工等,需要一系列的海洋开发支撑技术,包括深海探测、深潜、海洋遥感、海洋导航等。
1.科学考察船
海洋科学考察船用来调查海洋、研究海洋,它调查的主要内容有海面与高空气象、海洋
水深与地貌、地球磁场、海流与潮汐、海水物理性质与海底矿物资源(石油、天然气、矿藏
等)、海水的化学成分、生物资源(水产品等)、海底地震等。
2.潜水器
潜水器是深海探测的工具,可以分为带缆水下
机器人、自主型水下机器人和载人潜水器等。深海潜
水器、特别是深海载人潜水器,其水平可以体现出一
个国家材料、控制、海洋学等领域的综合科技实力。
1988 年,法国研制的可下潜6000 米的深潜器,可载
3 人,能直接考察世界97%的洋底,可进行摄影、录
像,还有两只分别为7 个和5 个自由度的机械手,用
来采集海底样品。2012 年7 月,中国“蛟龙”号载
人深潜器在马里亚纳海沟试验海区创造了下潜
7062 米的深潜纪录;2016 年8 月,“海斗”号无人
潜水器成功进行了下潜应用,最大潜深达 10767 米,
创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录。 图9-41 “蛟龙”号深潜
器
3.海洋卫星
卫星遥感技术的突飞猛进,为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。目前,
美国、日本、俄罗斯等国已发射了10 多颗专用海洋卫星,为海洋遥感技术提供了坚实的支
撑平台。海洋卫星观测,如图9-42 所示。
图9-42 海洋卫星观测
利用传感技术测量海面的温度及其特征获取海面温度分布图;利用主动微波遥感(雷达
成像系统)获知海浪高度:卫星上向海面发出雷达波:对于无浪平静海面,雷达波发生镜反
射,雷达接收不到回波;对于海面有波浪,雷达波向各个方向散射,发生漫反射,雷达收到
一部分回波。电脑算出海面的“粗糙”度,从而得知海浪的高度。
9.5.3 海洋资源开发技术
1.海洋石油和天然气开发
在海洋进行石油和天然气的勘探开采工作要比陆地上困难多。必须具备一些与陆地不同
的特殊技术,如平台技术、钻井技术和油气输送技术等,如图9-43 所示。
图9-43 海洋石油开采
2.海洋生物资源开发
中国海域的生物种类丰富多样,已有描述记录的物种达2 万多种。未来海洋农业发展的
主要方向:
(1)海洋水产生产农牧化 通过人为干涉,改造海洋环境,以创造经济生物生长发育
所需的良好环境条件,同时也对生物本身进行必要的改造,以提高它们的质量和产量。
(2)蓝色革命计划 着眼于大洋深处海水的利用。将深层水抽上来,遇到充足的阳光,
就会形成一个产量倍增的新的人工生态系统。温差可以用来发电或直接用于农业生产。这项
工作将引发一场海水养殖的革命,称为“蓝色革命”。
(3)海水农业 指直接用海水灌溉农作物,开发沿岸带的盐碱地、沙漠和荒地。即要
迫使陆地植物“下海”,这是与以淡水和土壤为基础
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