冷战间谍技术可能成为测量全球升温的海洋温度计。可是居民会反对吗？

用声波测量海洋温度的计划可能改进世界气候模型，但是如果鲸和海狮不喜欢这种测量，那就可能放弃这项计划。

加州拉乔拉市斯克里普斯海洋研究所希望开创一项测量太平洋水下温度的计划。此计划花费3500万美元，知道了海洋温度在超过规定的时间内是升还是降，我们就可能大大提高设计预测气候变化的计算机模型的精度。

可是斯克里普斯研究所的计划-被称为海洋气候声学检温（ATOC）——则用低频声波测量海洋温度。这引起了某些海洋哺乳动物专家和环境保护论者的担心，因为诸如蓝鲸、海豹和海狮之类的海洋生物不是具有发觉ATOC声听力范围的能力，就是偶然潜到声发生装置的工作深度。去年慌慌张张引起网间信息交流争论的新斯科舍省达尔豪西大学鲸生物学家林达 · 韦尔加特（Linda Weilgart）说：“这种声音可以传到整个太平洋四分之一以上的地区。”她说，在搞这项计划之前，“你必须确保不影响海洋哺乳动物的幸福，例如繁殖率、生长率和死亡率。”

斯克里普斯研究所ATOC计划的争论特别令人啼笑皆非，因为这项计划与诸如塞拉俱乐部、自然资源保护局之类的动物保护拥护者相对立，而科学家们则认为这项计划可能有助于我们更多地认识到最大的环境秘密之全球变暖。海洋在全球气候中所起的作用远比人们了解的大得多。这项计划的主要审查者，海洋学专家沃尔特 · 芒克（Walter Munk）说：“赋予气候动力的大部分热量贮存在海洋里。如果你得不到海洋气候的正确预测，你就不可能得到大气气候的正确预测

海洋表面温度的高低可以用人造卫星测量，但卫星的雷达或红外线仪器只能感觉海洋几毫米的表层水温。含大部分海洋热量的深水也可用装备测量仪器的海洋研究船采样分析。然而这种方法要花许多钱才能积累数据。ATOC的建议者们论证说，自动检测大量平均水温的声热分析的能力使它成为最实用的方法。

利用声波测量水温源于1944年哥伦比亚大学莫里斯 · 尤因（Maurice Ewing）的实验。他在实验中发现能把声波传到极远处的海洋天然“通道”。这种声通道（深约2，800呎）是被较温暖的上表水层和较冷的下深水层分隔的中温水接合面。中深水层任一边的热障和压障起波导作用，在其两“壁”之间保持一定的振动声频。尤因的最初实验在探测900哩远处的水下爆炸时就证明了这一点。

美国海军很快就认识到了尤因的工作含意。于是海军发展了声波定位测距法（SOFAR），即用水下测声仪或水下扩音器获得以下杂音的方法。例如，用海洋声通道SOFAR监测，探测到了1，000哩远处苏联潜艇的机器振动噪音。芒克说 :“SOFAR是冷战时期美国安全的主要依靠。这种方法是我们获取俄国最有威胁的活动之一的主要信息来源。”

1946年苏联科学家在实验中独自发现了这种声通道，但由于某种原因苏联海军没有利用这种研究成果。70年代苏联突然改变了战略，当时一些间谍泄露了SOFAR的成功。很多较保密的苏联潜艇很快就投入了服役。

70年代后期，芒克正在开拓可以导致声自记温度的技术。他进行了声自记温度实验，用多声发射体和接收机绘制海区三维温度图。这种方法利用声音在温水中的传播比在冷水中快的自然现象。因此，我们可以用接收机记录低频声音的传播时间来测定平均水温。例如，只有5个千分之一度的水保暖器可使声音越过6，000哩路径的传播时间缩短150毫秒。

1991年，芒克领导了证明利用声通道的水下声源可能传播巨大距离的试验计划。用传感器探测到了离南极洲11，000哩远的南印度洋赫德岛水下传送的信号，这个实验为利用一对声发射体和传感器阵列测量太平洋广大地区温度的ATOC计划打开了大门。

ATOC声发射体产生了在27秒编码序列中传送的75赫兹低隆隆声，大约在20分钟内共重复43次。这种编码能识别到达接收机之前减弱并变成埋藏在海洋任意杂音之中的信号。重复提供了可能被途中外来杂音抵消的单信号替换物。每块都用其准确的发射时间标记。然后计算机清楚地使不同序列的接收块与声音传播时间的准确量度相互关联。

ATOC计划管理人安德鲁 · 福布斯（Andrew Forbes）说：“海洋气候变化的实际测定至少需要进行10年，甚至20年更好。如果只测量5年，你就会发现你自己只是骑在厄尔尼诺背上跟踪一种动向。因此你必须取得比海洋和大气已知周期性更多的周期性，至少要测量几个正常周期。”

这项计划要求在中加州开拓者海底山以外水域中有一个固定的声源，另一个声源则置于夏威夷劳艾北岸8哩以外的地方。设置在3，000~6，000哩远的各种声接收装置将收集声波，并把这些声波变成穿越太平洋18条路径的平均温度量度。海军已经同意让研究人员进入其从前秘密的水下测声仪网络地区。

一旦在太平洋建立了ATOC网络，这种设备就可以收集24个月的温度量度。福布斯希望通过太平洋热特性的早期见解会导致监视广大海区长期声热分析网的发展，特别是大西洋，这里的较大冷流，极低水流入全球海洋。

即使ATOC声源伤害海洋哺乳动物，整个计划也将以针对6个月试验的测定成果为转移。如果发给联邦和州许可证（也许早在今夏），研究人员就可逐渐使全向声发射体的充足动力达到4日周期的20分钟发射，与无声的周长期周期交替进行。时间深度记录器将放在附近的海洋哺乳动物上，以监控其游泳速度、类型以及心搏率和呼吸率。

ATOC扩音器的声强（大约等于接近大型集装箱船杂音的195分贝）在其发射时迅速减弱。据计划官员说，离声源2，700呎时，声水平减至136分贝，相当于破碎波。正在领导用290万美元研究ATOC声波对海洋哺乳动物的影响的桑塔克鲁兹国州大学海洋生物学家丹尼尔 · 科斯塔（Daniel Costa）说：“我们不想看到这些哺乳动物的不幸。即使有的话，我们期望看到的也只是哺乳动物表达的烦恼和躲开现场。”

如果斯克里普斯海洋研究所的计划管理人员发现对海洋生物有伤害，他们已为海洋哺乳动物群提供了声发射体控制和修改或停止整个计划的权力。只有当感到该系统是安全时才能开始海洋温度测量。

ATOC海洋哺乳动物研究的领导人，海洋生物学家克里斯托弗 · 克拉克（Cnristopher Clark）仍受到了争论的抱怨。他认为该计划的反对派把感情放在了科学事实之上。克拉克说：“这是环境活动主义完全走上歧途的表现，他们应该注视真正的海运声污染，这种污染是来自超级油船和其他海洋交通杂音的倾泻。”

如果ATOC扫除了规章障碍，那么沃尔特 · 芒克及其声海洋学专家们就可以把冷战海洋探测技术变成最大的海洋温度计。斯克里普斯海洋研究所的科学家们计划与国家航空航天局喷气推进实验室的研究人员分享资料，目前这些研究人员正从Topex Poseidon轨道宇宙飞船接收海洋表面高度的测量数据。沃尔特 · 芒克解释说：“卫星测高法给你提供上层海洋的温度，因为当海洋较暖时，水位则较高。利用ATOC，我们就可得到内部海洋的温度结构。我们将用这两种图帮助制作优质的气候预报模型，我们认为这种模型目前尚不存在。”

[Popular Science，1995年7月]