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10月06日第四週主題：漫談海洋探測科技（演講）講者：陳正旺國立中山大學海洋生物研究所－技正世界潛水聯盟CMAS－二星潛水教練行政院勞委會職業潛水技術士技能檢定術科測驗－監評人員海洋海洋海洋海洋海和洋的總稱大陸邊緣的水域稱為【海】。例如：北極海、南極海、紅海、地中海…佔地球很大面積的鹹水水域稱為【洋】」。例如：太平洋、印度洋、大西洋佔地球面積71%，約3億5525萬5千平方公里面積，14億立方公里的體積蘊藏著極其豐富的魚類、海底動物、植物等生物資源及6,000億億噸的礦產資源。隨著世界人口的不斷增加及各國經濟的快速發展，消耗的自然資源越來越多，而陸地上的資源日益減少，因此不得不更積極地向海洋探索，以獲取賴以生存的資源。所以，海洋的探測對於人類的未來更形重要。海洋探測方式海洋探測方式海洋探測方式海洋探測方式研究船研究船研究船研究船海功號總噸位七百十一點五公噸，船身長五十六點六公尺、寬九點一公尺，吃水深度三點二五公尺，船高約三層樓。1975年7月12日下水，1975年12月24日首航，4度遠赴南極探測南極蝦漁場資源，帶回百餘噸南極蝦資源，至1993年1月功成身退。1998年基隆區漁會移駁海功號上岸，成為碧砂漁港重要地標。水試一號總噸位:1948噸、全長:65.75m，續航力:12000浬，高雄慶富造船廠建造遠洋深海漁業試驗船。82年６月21日：首次出海試，83年３月３日：命名啟用儀式，83年５月21日：首航北太平洋。九連號滿載排水量860噸,身長143呎，原為美國海軍¡§Sotoyomo¡¨級輔助拖船¡§ATA-207Geronimo¡¨號，1945年一月四日下水，1969年二月移交我國海軍做為海洋研究及測量艦,命名為九連。1972年十二月一日自海軍除役,移交給國科會及台灣大學做為海洋研究船。海研一號噸位:800噸，船體長度50公尺，作業深度一萬公尺，續航力45天。72年7月1日於挪威興建。74年1月24日返抵國門，4月正式開始執行海洋研究作業行列，由台灣大學負責管理。執行海上探測迄今已近800航次的遠、近洋作業，除學術研究外，量測的資料亦提供給海軍，協助國防上所需，並協助政府單位執行海上救難與海洋資源探勘(如華航、復興墜機位置的蒐尋，中油LNG管路鋪設、海底天然氣水合物探勘)。海研二號1992年7月27日由高雄慶富造船起造。1993.2.27下水，1993.9.20完工。總噸位294噸，船身全長38.92公尺，續航力七天，作業深度3000公尺。由國立台灣海洋大學負責管理。海研三號1992年7月由高雄慶富造船起造。1993年12月11日交船。總噸位294噸，船身全長38.92公尺，續航力七天，作業深度一萬公尺，為海研二號孿生船。由國立中山大學負責管理。達觀號在1993年在義大利安放龍骨，同年12月17日下水，完工驗收後，於1995年9月9日以乾塢船運抵高雄，除了戰術水文資料的蒐集外，達觀號也從事與國科會合作的海洋研究計畫。達觀號完全無武裝,但裝備了各種精密的海洋測量儀器及水下遙控載具。為了達觀號海測艦的採購,還發生了海軍武獲室主任尹清楓上校命案,該案疑雲重重至今未破。研究船主要設備航行衛星定位及水深收集系統提供船隻導航。預設海上作業測站或測線，指引船隻前往定點之航向及距離，指示航線偏差修正。隨時掌控船隻動態，顯示實際航向、船速及受風浪影響之偏移，預定到達測站或轉向點之時間，航次全程之浬數與花費時間估算等。航行定位資料收集，繪置航程軌跡路線圖。差分式定位資料收集，精確度可達兩公尺內。側掃聲納系統：是一種能提供海底地貌影像的探測儀器；其作業原理是將音鼓放置於流線型載具兩側，此載具俗稱拖魚(TOWFISH)向海底釋放聲波，聲波經海底反射回之訊號由側掃聲納儀(Side-ScanSonar)處理後，可將海底地貌顯示於紀錄紙上。本系統可依研究者需要調整側掃範圍，最寬可至600公尺，另可依解析度需要調整使用100KHz或500KHz之頻率，此系統亦可連接全球定位儀(GPS)所定出之位置資料，即時列印於紀錄紙上，使得地貌影像資料更完整。此系統主要應用於海底地貌、海底地電纜、管線舖設及監測海底特殊障礙物(如:礁石、人工魚礁、沉船等)之調查研究。多頻道震測反射系統：利用空氣壓縮機將高壓空氣（約2000psi）輸送至高壓空氣槍，經系統擊發後高壓空氣經由空氣槍釋放產生聲源，聲波傳遞至海底地層反射之訊號，經由拖曳漁船尾之受波器電纜（目前中心有24頻道及4頻道兩條電纜）接收，此回收訊號經多頻道震測儀（DFS-V）處理後儲存於磁帶上，於研究室做後級處理。現場亦即時將某一頻道之地層剖面資料顯示於繪圖紀錄器（EPC9802Recorder）上。由於高壓空氣槍聲波屬於較低頻率（50Hz以下），具有高穿透力之特性（1公里以上），因此對於深層地層結構探測有極大幫助。此系統對於板塊構造學上之研究及工業界石油探勘是一種不可或缺的儀器。震測資料處理系統收集處理及處理３.５ＫＨｚ淺層震測，火花放電震測，側掃聲納之數位資料處理，供分析研究。協助海上震測資料處理繪圖。提供處理震測資料軟體及分析技術。高壓放電震測系統提供火花放電或振動式聲源，能量從１００至４６００焦耳可調，主要從事中高頻震測資料探測。訊號接收訊電纜接收之反射訊號經濾波處理後，記錄顯示於繪圖記錄器上。提供輸出訊號給其它週邊資料儲存設備。高解析震測系統：一萬公尺內之高解析度地層剖面測量及海底地形剖面繪製。錨碇系統：為長期定點施放的測量系統，可隨著掛載不同感應器得到如：氣溫、風速、濕度、雨量、水深、鹽度、流速、流向....等，連續收集某區域之大氣與水文資料，甚至可透過衛星傳輸達到即時蒐集資料的能力，不受限船期與天氣影響，能更有效的了解海域變化。拖曳式都普勒流速儀600kHz(ADCP)：適用於淺水及近岸地區拖曳，觀測海流使用。可探測水深Typicalrange:50m/LongMode:70m。拖曳式都普勒流速儀300kHz(ADCP)：適用於淺水及近岸地區水深200公尺內，拖曳觀測海流使用。船碇式都普勒流速儀(ADCP)：75kHz音鼓適用於水深700公尺內之海域，觀測海流使用。150kHz音鼓適用於水深400公尺內之海域，觀測海流使用。溫鹽深儀系統(CTD)+輪盤式採水器(Rosette)：可大量收集垂直剖面深度、溫度、導電度基本資料，經換算可得到鹽度密度或聲速等基本水文資料。輪盤式採水器附掛採水甁採集分層海水水樣品，可再外掛透光度計、螢光計、酸鹼值計、溶氧測定計、水中光度計等。表水溫鹽系統(SCTD)：利用馬達抽取表面海水，不需特別停船，可量測研究船行經區域表面海水水溫、鹽度、密度，並可附掛四支其他探針，例如螢光探針或穿透率探針。包含溫度探針及導電度探針。多音束測深儀(MultiBeamSonar)：多音束測深儀配合差分式全球衛星定位系統，可提供海底地形之定性與定量分析。可精確地將海底地形、沈船、人工魚礁及海底管線、消波塊之排列、海底廢棄錨鍊、箱網之錨錠設施、沉箱拋石之整平狀況等以3D圖形呈現。光學浮游生物計數器(OPC)：利用光學原理可計算出水中動物性浮游生物的大小及數量,藉以得知水域中漁業資源的多寡。多頻道科學漁探儀EK-500：EK500魚探儀可於船隻航行中，以聲納持續探測船底週邊之魚群動態、數量、大小、種類；收集聲納回訊資料，統計漁業生物資源，分析魚群豐度及分佈研究，協助漁類撈捕工作。漁業生物資源探勘及採集系統：實施中層或底拖網作業，網口安裝偵測聲納可協助追蹤魚群及判斷進網魚獲量、魚種大小及數量。另外有不同網目大小之各類網，可採集浮游植物、動物及仔稚魚，進行鑑種、分析實驗。沉積物採樣系統：海底沉積物的取得可作為有機物之氧化作用、金屬之還原與再遷移、營養鹽之再生，沉積速率及沉積物之動力作用、長時間尺度之地化作用，氣候變遷在沉積物內之紀錄，古生物隨時間演變之紀錄及礦物之形成等研究。水下載具水下載具水下載具水下載具載人*潛水艇*潛水鐘無載人水下載具：代替人類深入水中，從事以下工作海洋石油探勘及海底管線調查海洋生態調查人工魚礁調查海底地形及底質調查港灣設施結構調查協助水中救生救難及沉船打撈湖泊水庫之調查處理水中爆裂物、化學或放射性物質。協助或取代潛水人執行水下作業。水下結構物的佈放、架設、維修、清潔、回收等作業。救援受損潛艇。無人水下載具自主式水下無人載具AUV：無電纜連接母船，可利用無線電坡或聲波操控(聲波最多)可輸入程式設定AUV自走模式。具人工智慧，包含感測、判斷與行動自主，執行工作時，可以不需要人的介入。最適合冰層底下的調查及製圖作業、軍事科學的應用、聲納部署及安全監哨、危險廢棄場地的調查、火山地震的地質震動調查及記錄、海底沉船偵測、做為長程武器的載具、港口監視、環境監測等。遙控水下無人載具ROV：有電纜線與母船主控室連接，電力來源無虞適合定點小範圍之作業，可即時監控、操控外接機械手可採集海中樣品，配合各種作業場合可外掛各項儀器，如影像聲納、採集器、水中電銲等等。潛水調查最直接的海洋探測方式,但受限於空氣多寡、潛水深度、海況、減壓問題無法長時間滯留海底工作。一般休閒潛水限制水深在25公尺內，超過25公尺的潛水稱深潛。因空氣中氮氣的影響,深潛可能發生氮醉，類似喝醉酒的感覺,可能茫茫的,運算能力變差,心跳加速,不自主的聒噪或大聲吼叫。空氣潛水背負高壓壓縮空氣氣瓶潛水，一般休閒潛水的使用方式，盡量採取無減壓潛水的方式進行。如需要減壓程序,須依減壓表或電腦前水表的減壓程序進行,以避免罹患減壓病(潛水夫病)，須保持上岸後還剩50bar的殘壓,以避免緊急狀況下無氣可用的危險.。頭盔潛水由水面直接供氣到潛水員頭盔的潛水，空氣可無限制的供應。為防止意外仍應背負備用氣瓶組，仍應遵守一般空氣潛水的減壓程序高氧潛水使用32%~50%含氧量的壓縮空氣潛水，可以降低氮氣對人體的影響，可以比一般空氣潛水更長。如需減壓應依特殊的減壓表進行減壓潛水學習更深更久潛水後必須進行的減壓程序，使用純氧及32%-50%高氧進行減壓，讓潛水更安全。氦氮氧混合氣潛水使用氦氮氧依一定比例混製的壓縮空氣潛水，增加氦氣含量減少氮氣含量，降低氮氣對人體的影響，可增加潛水深度及滯底潛水作業的時間，對深海生物生態的研究提供莫大的助益。