本項(xiàng)研究使用的是一個(gè)定制的著陸器，并為此提供了一個(gè)獨(dú)特的平臺(tái)，該平臺(tái)在促進(jìn)新底棲生物或近海底科學(xué)研究的科學(xué)測(cè)量方面有廣泛的應(yīng)用。這個(gè)復(fù)雜和多樣的著陸器基礎(chǔ)儀器包括溶解氧通量或“渦流相關(guān)”傳感器（丹麥unisense公司）、聲納可用于定位海底距離和輪廓銑，下水柱中的懸浮顆粒的測(cè)量和物質(zhì)高分辨率水流速測(cè)量。傳感器套件由一個(gè)自動(dòng)化的水采樣器，樣品的收集和樣品的保存設(shè)計(jì)了一個(gè)編程樣品容量和收集時(shí)間。這些海水樣品適合于測(cè)定接近海床區(qū)域的溶解無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)素水平。內(nèi)聯(lián)過(guò)濾器被用來(lái)評(píng)估每次采樣時(shí)微粒濃度。作為英國(guó)SBS計(jì)劃的一部分，研究人員在2014年3月至2015年9月利用“發(fā)現(xiàn)號(hào)”科學(xué)考察船進(jìn)行了一系列科學(xué)考察。在這個(gè)對(duì)凱爾特海4個(gè)主要科考點(diǎn)進(jìn)行了科學(xué)考察。研究使用的小型著陸艙的部署地點(diǎn)測(cè)試的數(shù)據(jù)提供了各種以海床為基礎(chǔ)的科學(xué)研究條件。

圖1、小型穩(wěn)定底棲著陸器的關(guān)鍵部件示意圖。此微型穩(wěn)定著陸器本質(zhì)上是一個(gè)帶有三腳架的鋁支撐架，在框架的每條腿上安裝了100公斤鉛的鎮(zhèn)流器，這種設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是為了鼓勵(lì)框架在垂直方向上的部署。中間部分連接有渦動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)并聯(lián)用氧氣微電極傳感系統(tǒng)，該傳感系統(tǒng)采用了一種脆弱的、快速響應(yīng)的溶解氧微傳感器，需要專門(mén)的處理技術(shù)。該著陸器安裝了兩個(gè)聲學(xué)應(yīng)答器，可用于提供框架的水下距離信息。聲學(xué)應(yīng)答器還可用于激活水下機(jī)械釋放系統(tǒng)，以便為著陸器框架部署備份恢復(fù)系統(tǒng)。

圖2、渦動(dòng)相關(guān)的傳感設(shè)置示意圖，包括渦動(dòng)部分和氧電極傳感器。采樣通常位于矢量聲敏感陣列中，也就是位于中央平面?zhèn)鞲衅鞅砻嬉韵?5cm處。矢量的速度測(cè)定位置與溶解氧傳感器上細(xì)端對(duì)應(yīng)位置在海床上方的方向距離為10-50cm。

圖3、isense公司生產(chǎn)的渦流相關(guān)系統(tǒng)，采用溶解氧微傳感器、光電溶解氧傳感器和矢量水下速度計(jì)。如圖所示，此著陸器框架的上部安裝了控制器和外部電池組。該控制器可以預(yù)先編程，從一個(gè)專門(mén)的快速反應(yīng)的氧微傳感器收集溶解氧的數(shù)據(jù)，該傳感器被封裝在一個(gè)易碎的玻璃外殼中。還記錄了用矢量水下速度計(jì)產(chǎn)生的高頻水流速度讀數(shù)。

圖4、unisense渦流相關(guān)系統(tǒng)及氧微傳感器探頭在DY030研究巡航中的獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)響應(yīng)。Unisense渦動(dòng)系統(tǒng)收集水流速和微傳感器溶解氧測(cè)量值的典型耐久性約為2.5天，最大采樣速率為每秒64個(gè)樣本(64Hz)。為了防止傳感器的損傷，需要對(duì)基于快速采樣溶解氧微傳感器的易碎玻璃包膜進(jìn)行特殊處理。本研究中中使用的主著陸器系統(tǒng)需要仔細(xì)部署和恢復(fù)程序，以防止渦流相關(guān)系統(tǒng)，特別是玻璃微傳感器受到損壞。圖中所示的數(shù)據(jù)為2015年5月DY030研究巡航期間使用Unisense溶解氧微傳感器在底棲生物G的調(diào)查點(diǎn)部署前的相關(guān)數(shù)據(jù)響應(yīng)。

圖5、顯示了更詳細(xì)的微型穩(wěn)定框架的unisense渦動(dòng)系統(tǒng)在海底的泊布置使用圖。選用標(biāo)準(zhǔn)的弓形螺釘銷鍍鋅卸扣，將不同的系泊組件連接在一起。在小型穩(wěn)定著陸器框架和500公斤鑄鋼錨重之間使用300米長(zhǎng)、12毫米直徑、兩端鍍鋅硬眼鋼纜作為系泊海床的地線。

圖6、圖a表示的是小型穩(wěn)定著陸器部署前的準(zhǔn)備。圖b表示的是在微型穩(wěn)定框架下設(shè)置的氧傳感器和校準(zhǔn)渦動(dòng)裝置部分示意圖。

圖7、最后一步是回收拋錨，將斷錨的剩余部分小心拉回水面浮繩，在拖網(wǎng)打撈過(guò)程小型著落器時(shí)，框架上的部分電纜只受到了輕微的損傷，框架下方脆弱的渦流相關(guān)傳感器完好無(wú)損，包括基于玻璃包膜的溶解氧微傳感器。

圖8.英國(guó)DY034號(hào)研究巡航船應(yīng)用unisense渦動(dòng)系統(tǒng)所測(cè)得的底棲生物a測(cè)量點(diǎn)60秒剖面的原始溶解氧和同處原始水下垂直速度分布圖。每個(gè)圖中都添加了滾動(dòng)或移動(dòng)平均線，以生成黑色的測(cè)量趨勢(shì)線。這些原始數(shù)據(jù)圖似乎表明微傳感器測(cè)得的溶解氧濃度的變化量與矢量測(cè)得的水下垂直速度的變化量之間存在某種程度的相互作用。通過(guò)對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜分析，能得出溶解氧對(duì)沉積物通量的估計(jì)。

圖9、拖網(wǎng)打撈后，框架下方渦流相關(guān)系統(tǒng)的玻璃氧微傳感器和渦動(dòng)矢量部分仍完好無(wú)損。