为海洋“把脉”，他们让二氧化碳入海
全球变暖是当前人类面临的最严峻挑战之一，其主要是由于人类活动产生的二氧化碳过度排放，碳中和已成为应对气候变化的全球共识。海洋，作为地球上最大的活性炭储存库，在全球气候治理中发挥着关键性作用。
近年来，如何进一步有效地发掘海洋调节气候的潜力，并且不带来生态环境后效，是摆在科学家和各国政府面前的一项重要且紧迫的任务。
今年初，由深圳科研团队牵头的“智慧型沿海城市-海湾二氧化碳排放研究”项目（简称“智慧立方”）、“提升公民海洋素养”实施伙伴计划，获批联合国“海洋十年”行动计划项目。
当“全球海洋中心城市”遇见“海洋十年”，科研创新背后有着怎样的故事？本期深圳卫视《先行》，带你走进南方科技大学张传伦团队，了解“智慧立方”项目如何举深圳之力打造海洋负排放的新质生产力。
深圳科研团队打造监测体系
摸清海洋负排放路径
“准备起飞……”
深圳大鹏海域，碧波荡漾，一场为海洋“把脉”的无人机装备采样作业，正在进行。南方科技大学海洋与工程系副主任、国家特聘教授张传伦，紧盯放飞测试进展。
张传伦向记者介绍：“和我手上戴着手环用来监测身体一些指标的原理一样，无人机阵列就好比是给海洋戴上了一个可以检测pH值、溶解氧、叶绿素等指标的手环，能够‘把脉’海洋的心率等健康指数。”
利用无人机阵列给海洋“把脉”的总体设计，由张传伦科研团队提出。这一技术，事关一项联合国“海洋十年”行动计划——“智慧立方”项目。这同时也是厦门大学焦念志院士领衔的海洋负排放国际大科学计划支持下的第一个项目。
“智慧立方”的目标是以无人机阵列的先进技术，打造三维海洋监测能力，服务于联合国“海洋十年”负排放大计划的最终目标。
张传伦与海洋系统打了近三十年交道。在他看来，海洋是最大的活性炭储存库，吸收了工业革命以来人类排放二氧化碳的近50%，具有从大气中去除二氧化碳的巨大潜力。
二氧化碳进入到大气的过程，称为正排放。负排放，则是把大气中的二氧化碳储存到海洋中去。
据张传伦介绍，微生物能够将大气中的二氧化碳吸收变成自身的物质，这类有机质沉降到海底，这样就起到了固碳的作用。因此，让二氧化碳入海，微生物才能发挥重要作用。而无人机装备实时采样及监测所获取的数据，就成为了进一步掌握海洋生态系统负排放路径，最为关键的一环。
生物在白天和晚上的情况有很大的不同，无人机阵列每隔两三个小时去取样，这样就可以获取昼夜节律的生态信息。“无人机阵列能够在不同的点位同步开始取样，因此得到的信息是立体、瞬时的。”张传伦说。
他表示，团队目前所研发的无人机阵列是一种新型的海洋探测装备，也是在联合国众多的海洋实验项目里面没有的一种新型的海洋观测技术。
监测海洋生态数据
无人机自主研发迫在眉睫
然而，要在风力极为不稳定的海域上实现无人机多点同步作业，难度并不小。
在研发过程中，团队进行三角阵列放飞测试时，就突发机件故障，出现了其中一架无人机无法和操控平台实现联网的情况。
对此，南方科技大学力学与航空航天工程系研究助理教授王浩迅速召集团队进行复盘。据了解，王浩所在院系正与张传伦团队合作，定制研发适合海上作业的机型。
王浩表示，市场上很多飞行平台的控制系统，其对外开放的程度是有限的。唯有定制化开发，才要满足海洋科学家提出的载重、航程、抗风等技术指标需求。而张教授科研所需的无人机阵列，就要求在海上风速达到6级风、7级风的情况下，也能正常作业。
依靠智慧立方项目
形成可视化海洋生态信息
除了解决无人机阵列与操作系统快速连接的问题，如何将收集来的海量数据实现可视化处理以及实时远程监控，成为了团队的另一挑战。为此，张传伦与王浩就可视化系统的搭建情况进行了反复沟通。
张传伦指出，目前的系统是在数据收集完成后，再重新将其复原展示。“能不能有一个实时的远程监测功能？比如，科研人员可以远程观看到海边作业的过程。”对着大屏上初步搭建起的可视化平台，他陷入了思考。
王浩直言，在海面上实现实时监测仍存有技术难点。其一是在采集时，无人机装备要降至距离海面只有10米的高度，在5公里范围内，是难以进行信号传输的。
为突破技术瓶颈，科研人员历经了两个多月的调研与测试。
据了解，科研团队最终选定的处理方式是，待无人机装备取样结束，重新升至距海面80米的高度，再将机载存储的数据打包传回。这样一来，所有的数据便能够实时呈现在可视化平台上。
解决了实时数据可视化技术后，科研团队就可以针对性地了解海洋微生物光合作用的效率，有效推进海洋负排放。
促进海洋健康发展
“海洋十年”行动在路上
6月6日，世界海洋日前夕，张传伦带着团队最新研究进展，在联合国“海洋十年”行动国际启动会上揭牌亮相。
在大会上报告环节，张传伦表示，目前，团队研发的无人机装备已经跟着我国的科考船，在南海进行信息采集。
此外，张传伦还提到了团队正在研发的第三代无人机装备。据介绍，该装备将不再需要用一根绳去悬挂式取样，而是采用抛放式取样的方式，把传感器和打水装置抛到水下180米、200米，甚至1000米进行作业。他说：“这就是深圳的新质生产力。”
科研始终在路上。水下取样深度从10米到1000米，航程从近海走向深海，打造能够远洋勘测的无人机，是张传伦团队正在攻克的难题。
张传伦告诉记者，希望以后可以看到50台、100台无人机在中国的不同海域同时起飞、同时取样的壮观场面。
“海洋十年”作为10年内最重要的全球性海洋科学运动，吹响了顶尖科学家的“集结号”。这仅仅是张传伦“海洋十年”的第一年。在翻滚向前的潮起潮落中，为海洋生态“把脉”，他的路还有很长。