量化水下氣泡是建立表征海洋演化的海洋學模型的關鍵。

據麥姆斯咨詢報道，來自美國海軍研究實驗室（Naval Research Laboratory，簡稱：NRL）所屬部門，海洋及大氣科學管理理事會（Ocean and Atmospheric Science and Technology Directorate）的研究人員，與第一科學發展中隊（VXS）的UV-18雙水獺飛機在美國阿拉斯加荷馬進行了機載激光雷達（LiDAR）海洋研究。

美國海軍研究實驗室科學發展中隊的UV-18雙水獺飛機
（圖片來源：美國海軍研究實驗室）

該團隊的目標是利用基于激光雷達的海洋屬性測量系統來測量水下氣泡場。美國海軍研究實驗室表示，對氣泡場的進一步認知對包括輻射、洋面特性、海表特征等多項應用將帶來幫助。

“我們正在表征氣泡場的特性，以幫助海軍更好地預測海洋環境?！泵绹＼娧芯繉嶒炇业暮Ｑ髮W家及項目首席研究員Damien Josset博士說，他在“雙水獺”飛機上進行了實驗。

白浪和水下氣泡

因為氣泡是大氣和海洋交換熱量、動量以及氣體等的主要方式，所以量化海洋白浪和水下氣泡，對海軍建立表征海洋環境長期演變的海洋學模型非常重要。

目前，用于海洋研究的遙感技術主要依賴于被動式觀測不同波長的波，包括可見光、紅外和微波等，以估算海水表面的離水輻射度和表面特性，例如海洋表面溫度、鹽度和風力等。

Josset 說：“激光雷達與目前的技術完全不同，因為可見光能很好地穿透水體，并且它具有提供海洋垂直剖面特性的特殊能力?！?br />
美國海軍研究實驗室的激光雷達系統由一個安裝在防風雨外殼中的獨立器件組成，該外殼安裝在雙水獺的研究艙內，激光指向水下。該系統需要較強的海面風以產生氣泡和波浪，但同時需要良好的飛行天氣。

Josset說：“一般情況下很難表征氣泡的垂直特性，尤其是進行全球性表征，這使得激光雷達成為測量氣泡結構和特性的理想工具?！?br />
該團隊部署了兩臺水下回聲測深儀，并使用新型機載激光雷達系統在同一區域飛行。該系統由美國海軍研究實驗室內部基礎研究基金建立，也是Josset的海軍研究辦公室（Office of Naval Research，簡稱：ONR）立方體衛星（CubeSat）項目和安全與環境執法局（Bureau of Safety and Environmental Enforcement，簡稱：BSEE）石油項目的技術演示者。

Josset說：“我們的目標是測試一種小型激光雷達，它可以提供海洋物理特性和石油厚度的高分辨率測量結果，以防石油泄露。通過提高激光雷達表征氣泡表面的能力，可以改進海洋建模和聲學模擬，因為信號傳播會受到粗糙且多氣泡的海洋表面的顯著影響。”

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