台风条件下的现场观测一直是台风研究和预报的短板。浙江大学海洋学院林建民、方孙珂等利用海底光缆分布式声学传感技术（Distributed acoustic sensing，DAS）观测台风“梅花”横穿海底光缆期间的低频背景噪声，揭示了台风过境期间近场低频背景噪声的时空演变特征及其与台风风速、波浪、潮位变化之间的关系，成功反演了台风条件下的平均海流流速及流向以及海表波浪传播变化（图1）。近日，国际学术期刊Nature Communications 在线发表了题为“Monitoring ocean currents during the passage of Typhoon Muifa using optical-fiber distributed acoustic sensing”的该项研究工作成果。

图1 论文图形摘要

浙江大学海洋观测-成像研究团队近年来基于多学科交叉开展包括台风在内的水下遥测理论与方法研究。2022年9月台风“梅花”过境舟山群岛，林建民等利用海底光缆（图2）及国产DAS设备成功观测到了台风“梅花”横穿海底光缆期间激发的低频背景噪声（～0.08-0.38 Hz）。研究发现，该低频背景噪声信号主要源自海表波浪的直接压力扰动，其强度随海底光缆所处的水深显著减小，且信号频谱峰值受到潮位变化的调制。研究进一步通过分析低频背景噪声的频率-波数谱特征，发现台风过境期间风场对海表波浪传播的主导作用，并在此基础上提出了一种基于海底光缆DAS的平均海流（流速和流向）反演方法，成功获取台风过境条件下海底电缆上方海流矢量信息（图3）。

图2 基于海底光缆DAS的台风“梅花”观测试验

图3 基于海底光缆DAS的平均海流测量结果与海表风速变化对比

该论文利用海底光缆DAS获取的低频背景噪声数据成功感知并量化了台风条件下海况信息，为台风现场观测提供了一条不受天气、海况影响的“水下观测”新途径。

本项研究工作得到浙江省重点研发计划项目、国家自然科学基金和东海实验室科学基金等资助。

（林方文）

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45412-x.epdf?sharing_token=hcjk_Xaci9eyrEL3WfbI5tRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MgJgPR8lj6DEsEyYtST00hcKX4rSCEph1vytAWenjV8Qcu93cKInr5axWq5qYeiw44hEajPg_xPnmhVocTzDzvTNkh6-ff5Nb1EhP3-s9ZY1Opc8Uua43ei8kOHepy8aw%3D