第四节
国外科考船发展概况

哥伦布于1492—1504年期间4次进行横渡大西洋的航海探险，到达南美洲并发现新大陆；葡萄牙人麦哲伦于1519—1522年完成人类首次环球航海等，这些航海活动在扩大和丰富海洋地理知识的同时，也或多或少做了一些有关洋流、风系等的科学考察工作，但这些还不是专业的海洋调查。直至19世纪后半叶，英国的“挑战者”号才算真正意义上拉开了海洋科学考察的序幕。

“挑战者”号是世界上最早的海洋调查船，由英国的一艘旧军舰改装而成，总长68米，排水量2 300吨，可载船员243名，依靠风帆和蒸汽机驱动，为三桅蒸汽动力帆船，配备当时最先进的调查仪器设备，并设化学实验室，如图1-11所示。英国皇家学会曾于1872年12月7日至1876年5月26日，组织了“挑战者”号经过713天、航程为68 890海里 的海上航行，完成了对大西洋、太平洋和印度洋历时3年5个月的环球海洋考察。由汤姆森爵士领导、有6名科学家参加的人类历史上首次综合性的环球海洋科学考察，开创了有目标的近代海洋科学考察先河。“挑战者”号的改造成功以及投入使用成了世界航海史、海洋科学史上的里程碑，是海洋学研究的“样板”和范例，开启了人类从宏观上对海洋水体进行科学研究并探索其自然规律的新时代。这次考察活动第一次使用颠倒温度计测量了海洋深层水温及其季节变化；采集了大量海洋动植物标本和海水、海底底质样品，从深海软泥和红黏土中采集到了含有锰、铜、钴、镍等30多种元素的锰结核；发现了715个新属及4 717个海洋生物新物种，验证了海水主要成分比值的恒定性原则，编制了第一幅世界大洋沉积物分布图；此外还测得了调查区域的地磁和水深情况。这些调查获得的全部资料和样品，经76位科学家长达23年的整理分析和悉心研究，提交了50卷计2.95万页的调查报告。他们的研究成果极大地丰富了人们对海洋的认识，从而为海洋物理学、海洋化学、海洋生物学和海洋地质学的建立和发展奠定了基础。“挑战者”号环球海洋考察的成功极大地提高了人们对海洋的兴趣。

此时各国的调查船，一般只进行个体、单学科的海洋考察活动。典型的考察活动及主要成果还有：1831—1836年英国“贝格尔”号历时5年的环球探险，航程遍布大西洋、印度洋和太平洋。英国科学家达尔文随船考察，并根据考察资料解释了珊瑚礁的成因，提出了海底运动的论述，并于1859年出版了《物种起源》，考察成果由“贝格尔”号船长罗伊和达尔文整理编纂成4卷《“贝格尔”号航海报告》。1839—1843年英国人罗斯在南极海域探险，测得4 438米的深度，创造了当时深海测深纪录，提出了整个大洋的底层水具有相同特性的结论，并发现了南磁极。1842—1847年，美国海军上尉莫里系统地研究了大洋中风和海流的关系，据此绘制成海图，并于1855年出版了《海洋自然地理学》，为人们提供了第一部海洋学经典著作；1854年出版了第一张北大西洋海盆的水深图，为铺设大西洋海底电缆提供了科学依据。英国海洋生物学创始人福布斯第一次提出海洋生物分布的分带概念，认为深度越大，生物越少，550米以下为无生物带。但1836—1870年屡次在550米及更深处发现生物存在，1869—1870年，英国“豪猪”号在1 800～4 464米深水处取样16次，每次都获得多种生物，特别是采到了被认为是白垩纪以后已经灭绝的海胆，彻底颠覆了人们对深海生物生命活动的认识。19世纪50年代以后，海底电缆的铺设工作促进了海洋测深的发展。1856年，铺缆专用调查船“阿尔奇克”号发现了北大西洋中央海脊，并建议沿这条海脊铺设海底电缆。

第一次世界大战以后，海洋学研究开始由探索性航行调查转向特定海区的专门性调查。1925—1927年德国“流星”号在南大西洋进行了14个断面的水文测量，1937—1938年又在北大西洋进行了7个断面的补充观测，共获得310多个水文站点的观测资料。这次调查以海洋物理学为主，内容包括水文、气象、生物、地质等，并以观测精度高著称。这次调查的一项重大收获是探明了大西洋深层环流和水团结构的基本特征。另外，第一次使用回声测深仪探测海底地形，发现海底也像陆地一样崎岖不平，从而改变了以往所谓“平坦海底”的概念。

这一时期的海洋调查船不仅关注海洋表面，而且关注海洋表面以下的空间以及海流、温度等海洋物理、化学、生物和地质等方面的变化规律。随着海洋学研究和国际海洋科学活动的重新升温以及回声测深仪等仪器的发明，这一时期的海洋调查船不仅能进行以生物调查为主的综合性海洋调查，还逐渐承担起了海水物理、化学性质和地质、地貌的调查任务。

1947—1948年，瑞典的“信天翁”号海洋调查船（见图1-12）的热带大洋调查，被海洋学家誉为“近代海洋综合调查的典范”。此次调查历时15个月，总航程达7万海里，在大西洋、太平洋、印度洋、地中海和红海共布设403个测点，重点在三大洋赤道无风带进行深海观测。

“信天翁”号海洋调查船填补了“挑战者”号海洋调查船无法在无风带区域观测的空白（因为“挑战者”号为风帆船，必须借助风力才能顺利航行）。“信天翁”号考察了南、北纬度20°以内的赤道海流系；探索了深海区的光学特性；用真空活塞柱状采样器取得了长达23米的岩芯，发现了深海沉积层中有第四纪气候变动旋回的纪录；用人工地震法研究了海底构造；利用地层剖面仪调查了大洋沉积物的厚度；用放射性同位素测出了沉积物的生成年代和沉积速率。此外，还观测了浊流、洋底海水化学性质、海底地壳热效应等，开创了深海地球物理研究的先河。这次考察主要是热带深海调查和深海底的地质采集。全部探测资料和沉积物岩芯样品，历经10多年的整理和计算分析，共出版了10卷36分册《瑞典深海调查报告》。

据统计，从18世纪到20世纪50年代，全世界共进行了300次左右单船走航式的海洋调查。通过这一系列调查，人们获得了对世界大洋及一些主要海域的温度和盐度分布、大型水团属性及海底地形的轮廓性认识。

20世纪30年代末，由于历史原因，全球61个国家和地区卷入“二战”，所以这一时期的海洋研究与军事紧密结合在一起。由于水声探测研究对于定位潜艇的意义重大，波浪研究对于特种部队执行两栖作战任务尤为重要，因而海洋调查船突出发展水声技术、海浪观测和预报技术，而且很多调查船兼具作战能力。“二战”之后，海洋调查得到了迅猛发展，但即使如此，当时的海洋调查船也只是利用其他旧船改装的船。直到20世纪50年代末期才进入专门设计建造海洋调查船的时代，海洋调查的目标、方式、设备得以改进，船舶设计和建造技术也从此取得跨越式的发展。世界海洋调查船大致经历了如下两个主要发展期：

第一时期通常系指20世纪50年代末至80年代末，随着电子计算机的应用以及各种先进海洋调查设备的出现，现代化高效率海洋调查船逐渐诞生并普及。这一时期的海洋调查船在设备、性能、总布置以及实验室与专用设备的配置等方面，与旧船改装调查船相比有了质的提高。由于综合性海洋调查船已不能满足海洋学各分支学科深入调查的需要，从而陆续出现各种专业调查船和特种调查船。1959年苏联建造的“罗门诺索夫”号6 000吨级综合海洋调查船,1960年美国建成的3 400吨级“测量员”号航道海洋调查船,1962年美国建造的“阿特兰蒂斯Ⅱ”号海洋调查船，英国建成3 100吨级的“发现”号海洋调查船等，都是这个时期在国际上具有代表性的海洋调查船。其中，1960年美国建造的“测量员”号航道海洋调查船是第一艘配备多波束系统的调查船，其兼备深水回声系统和浅水回声系统，同时还有稳定的声呐导航系统、水文数据回收系统、地震反射轮廓处理模块，设置干/湿式实验室、重力实验室、摄影实验室。1962年美国建造的“阿特兰蒂斯Ⅱ”号首次安装电子计算机，标志着现代化高效率海洋调查船的诞生。这一时期的海洋调查船的最大特点是出现了自动化、电子化和计算机应用。

第二时期为20世纪80年代末至今，随着船舶电力推进系统和动力定位系统的逐步推广应用、各种专业科学考察设备的更新换代、科学考察作业和实验室专业化、模块化设计、操控支撑系统自动化、计算机网络化等技术的发展，船舶设计尤其是海洋综合调查船获得了新的设计理念，加之前一批建造的船型有些已经到了更新换代的时间，出现了一批新建的先进海洋调查船。

1984年美国改装建成了18 000吨级的大洋钻探船“决心”号，1997年美国建成了3 600吨级深潜器母船“阿特兰蒂斯Ⅲ”号,2006年德国建成了6 300吨级的冰区综合调查船“玛丽亚·西碧拉·梅里安”号，2007年英国建成了5 800吨级的综合科考船“詹姆士·库克”号，2007年日本建成了57 000吨级的大洋钻探船“地球”号，2012年俄罗斯建成了“特列什尼科夫院士”号极地科考破冰船，2013年英国建成了6 000吨级“新发现”号，2014年澳大利亚建成了6 000吨级综合调查船“调查者”号，2015年德国建成了8 000吨级新“太阳”号。

随着时代的进步、技术水平的提高、调查仪器设备的更新换代以及海洋调查需求的不断发展，国外新近建造的海洋调查船在船舶自动化、计算机网络化、建造模块化、船型多样化、调查学科专业化和船舶减振降噪等方面均有了较大的发展和创新。 6c6v0D+hbqgJatM4KZIDpsERBjIfvjS5vHgQh41b3P75J6rLPHLpCKVfxbJwJ1JN