寂静的海洋:利用降低海洋噪声技术,改善海洋生态

2024年2月16日(KST)

可持续的海洋生态不仅对海洋生物,也对依赖水产资源的海洋经济至关重要。联合国预测,每年海洋创造的经济规模约为1.5万亿美元。与此同时,海洋还吸收世界上90%以上冗余热量和人类排放的30%的二氧化碳。

然而,海洋生态的健康取决于没有人为噪声影响的可持续的、健康的海洋环境。噪声污染或水下辐射噪声(URN)成为深海生物和世界海洋生态系统的严重威胁。海洋动物——如海豚、鲸鱼、海豹、鱼、虾、龙虾、章鱼、水母和浮游动物——都依靠听觉生存,对巨大的声波尤其敏感,无力应对来自声纳设备、地震勘测、水下建筑和过往船只的噪声压力。这些噪声污染严重干扰海洋生物的生活,扰乱动物的行为模式,严重影响它们的健康。

那么,海洋环境和噪声污染层面上的可持续性意味着什么呢?应该说是积极利用现有技术使海洋变得更安静的创新与追求。令人欣慰的是,我们已有了让海洋变得更安静、更健康的减噪技术。韩华等企业正在积极探索应用这些技术,降低水下辐射噪声的创新方法。

何谓水下噪声污染?

海洋动物在水下声音环境中进化了几百年,其中包括海涛声、雨声、鱼类声音以及鲸鱼和海豚等海洋哺乳动物的歌声。然而,由于人类活动的增加,出现越来越多的人为噪声,使海洋动物饱受越来越多的噪声之苦。根据《科学》杂志2021年一篇文章,不断发展的航运业是罪魁祸首,在过去50年里,主要航线的低频噪声增加了30多倍

船舶产生的噪声,主要有两类。第一类是来自机械设备的噪声,如船舶发动机、发电机和其他设备。第二类是来自螺旋桨的噪声,螺旋桨通过旋转产生的动力推动船舶在水中航行时产生噪声。船舶造成的水下辐射噪声(URN)主要是由空化现象(cavitation)引起的,即船舶螺旋桨高速旋转时,螺旋桨表面压力变低,其表面水气化后产生的气泡快速破裂,从而发生巨大的噪声。货船会发出高达190分贝的噪声,这比喷气机起飞或火箭从发射台发射时的噪音还要大。声音在水中比空气中传播快,因而船舶噪声的影响范围非常广。

由于上述原因,海洋的水下环境变得日益噪杂,使得海洋动物很难听到彼此的声音,影响它们之间的社交与合作。这些噪声是水生动物精神压力的根源。于是,它们也想方设法避开水下噪声,从而导致他们的繁殖和摄取食物方式出现变化。鲸鱼为什么常常浮出水面在海岸搁浅呢?这对生活在陆地的人类而言难以理解,但考虑到这些敏感的动物要面对的噪声程度,这种不寻常的行为可以解释为一种求救的信号。巨大的声波使鲸鱼惊慌失措,迅速浮出水面,导致部分鲸鱼患上减压病或被推到海滩上搁浅。另外一些证据还表明,大型鱼类离开噪杂的环境,去往更安静的地方,导致商业捕鱼量受到严重影响。

根据联合国一份资料,全球几百万人口靠海为生。但过量的噪声会破坏海洋食物链,最终对渔业和以渔业为生的人们带来损失。现在,我们必须采取行动,让世界水下环境保持长期可持续性。

如何降低水下噪声?

解决气候变化和化学物质污染需要几年或更长的时间,但解决水下噪声污染相对容易,业界即刻可以采取措施解决问题。因为具体的解决方案已经摆在眼前。具体而言,改变船舶设计和航线,如放慢船舶航行速度,就可以带来有效的变化。重要的是,如果我们采用降低船舶噪声的技术,海洋生态系统就可以立即开始恢复。

根据不同的船舶结构、用途和航行速度,可以选择适合于不同船舶的减噪技术:首先是空气润滑系统(ALS)。空气润滑系统是指在船体下生成一层气泡,来减少航行中的摩擦阻力,使船舶在水中更容易流动,而且还可以少用燃料,提高燃料效率,减少尾气排放,降低发动机噪声。这广泛应用于商船,但令人可惜的是,只能应用于平底船,因此无法成为通用的海洋减噪解决方案。其次是利用空化现象减噪的新型螺旋桨,但其安装成本过高,应用范围有限。还有一种针对螺旋桨噪声的静音技术,称为螺旋桨空气吸入和排放(PRAIRIE)技术,通过螺旋桨轴和叶片供给空气。为了正向变化的最大化,海运业需要积极合力,共同探索全方位的解决方案,并坚持为所有船舶采用行之有效的减噪方案。

韩华海洋的水下减噪技术研究中,空气喷射技术备受关注。2023年7月,韩华海洋成功研发了所谓“Masker-Air System”,即利用空气喷射技术,在船体周围形成气幕,防止各种船内噪声往外传出。该技术已经应用于特种船舶。韩华认识到该技术既能减少水下辐射噪声,又能减少航运业对水下环境的负面影响,于是正在埋头研究,进行技术升级,试图缩短业内的技术差距,将空气喷射技术的应用范围扩大到商船。

在减噪技术研究领域,韩华海洋顶尖的造船技术力量和先进研究设施发挥明显的优势。坐落于首尔的韩华海洋研发中心配备有先进声学水箱、世界最大的拖曳水箱和配备先进自动化系统的空化隧道。这里的研究团队利用先进设施测定水下噪声,测试多种减噪方法。韩华海洋于2023年,在韩国首次获得了挪威船级社DNV的水下辐射噪声测量监测服务供应商认证。这表明韩华海洋的系统管理符合国际标准,值得信赖,也体现了韩华海洋对可持续发展和可持续经营业绩的持之以恒。

全球责任

在2020年新冠疫情席卷全球时,全球经济几乎停滞,海洋噪声也随之降低了20%。当时,海洋环境的变化幅度并不是很大,但不少海洋生物陆续回到它们很久以前被迫离开的水域。这意味着我们有理由对海洋减噪保持乐观。空气喷射技术等降低水下辐射噪声的现有技术,很有潜力减少水下噪声污染,迅速恢复海洋生态。

保持安全而可持续的全球海洋环境,是全人类的共同责任。韩华也责无旁贷,为恢复海洋环境,为海洋注入活力,将全力推广减少水下辐射噪声的技术。

标签
Back to top