光纤传感器构建全球海洋温度监测网络，精度达 0.001℃

由麻省理工学院海洋工程中心、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）等 14 家机构联合发起的 “海洋光纤观测计划”（Ocean Fiber Observatory），在《自然・地球科学》发布的阶段性成果显示，通过改造全球 12 条海底通信光缆植入分布式光纤传感器，已建成覆盖太平洋、大西洋和印度洋的实时温度监测网络，可实现 2000 米深海、10 米空间分辨率、0.001℃测量精度的持续观测，为气候变化研究提供了革命性的数据采集手段。

传统海洋温度监测依赖卫星遥感和浮标阵列，存在显著局限：卫星仅能测量海面温度，且受云层影响；全球 3800 个 Argo 浮标虽能测量深海温度，但每个浮标的数据采样间隔达 10 天，空间分辨率仅 300 公里。而该计划利用现有海底光缆中的备用光纤，通过光时域反射（OTDR）技术实现分布式传感 —— 激光脉冲在光纤中传播时，会因分子热运动产生拉曼散射，其中斯托克斯散射光强与反斯托克斯散射光强的比值，可精确反演光纤所在位置的温度。

“我们开发的相干检测系统将拉曼散射信号的信噪比提升了 100 倍，使温度测量精度达到 0.001℃，同时通过脉冲编码技术将空间分辨率从 100 米提高至 10 米。” 项目首席科学家萨拉・琼斯博士解释，“这意味着我们能捕捉到洋流边界层仅几米厚的温度梯度，这在以前是完全不可能的。”

18 个月的运行已积累 1.2PB（1200TB）的海量数据，带来多项科学发现：在赤道东太平洋，观测到此前未被记录的次表层温度波动，其振幅达 ±0.5℃，周期约 20 天，这一发现正促使气象学家重新修正厄尔尼诺预测模型；在南极绕极流区域，首次测得深海（1500 米）温度以 0.02℃/ 年的速率上升，是表层升温速度的 3 倍，为海洋碳汇能力研究提供关键依据。

世界气象组织（WMO）已将该网络纳入全球气候观测系统（GCOS），预计到 2030 年将扩展至 50 条光缆，覆盖全球 60% 的海域。WMO 海洋观测部门主管彼得・布兰德表示：“这将使全球海洋热含量的估算误差从 5% 降至 1%，让极端气候事件（如飓风、厄尔尼诺）的预警时间提前 2-3 个月，每年可减少灾害损失超 300 亿美元。”

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