2016年12月10日，當一封電子郵件傳回海洋所605辦公室，大洋環流動力學課題組全體科研人員都沸騰了：“我們的數據成功傳回了！”
這是深海潛標數據實時傳輸系統從深海傳來的第一個實時數據，海洋所所長、研究員王凡帶領跨領域交叉團隊終于攻克了深海數據實時傳輸的世界級難題，使我國西太平洋實時科學觀測網從最初的科學構想變成了現實！
時至今日，歷時10年，該團隊已成功建成世界首個具備實時傳輸能力的潛標觀測陣列。
孜孜求索
開啟我國西太平洋潛標觀測新時代
時間追溯到2010年11月15日，“科學一號”科學考察船自青島起航，王凡擔任航次首席科學家，帶領團隊在熱帶西太平洋成功布放了第一套深海潛標。
“西太平洋不僅是全球氣候影響變化最顯著的區域，同時也是中國從近海走向大洋的必經之地，對我國有著重要的戰略意義。”王凡說。
該團隊將第一套潛標設置在最深達萬米的菲律賓海溝西側陡坡上，其布放的理想區域只有2公里見方，在此處布放潛標就如同從狂風呼嘯的萬米懸崖上扔下一串石頭，而石頭必須不偏不斜地落在峭壁上的方桌上，難度可想而知。
“實際設計和操作過程是非常復雜的。深海大洋中，海面風浪千變萬化顯而易見，而看不見的還有海底地形溝壑縱橫、海洋內部激流暗涌，所以設計、布放潛標并保證其能長時間安全運行，耗費了我們大量心力。”王凡回憶起10年前首次作業時不禁感慨。
而實際情況是，船舶條件落后、團隊缺少經驗，于是，王凡帶著隊員們反復觀摩國際上其他國家的潛標布放視頻，前后召開了10多次航次前方案論證會。他們根據潛標布放的不同技術環節，設計作業流程圖，標明每個隊員在不同環節的位置和工作，并進行多次“實戰演習”。終于，在團隊的共同努力下，第一套潛標布放成功，邁出了關鍵的第一步。
尤其是2010年開始布放的6100米深海潛標，是我國在太平洋首次成功布放的大深度潛標。其后，團隊在連續4個航次成功回收和布放，圓滿完成了潛標觀測任務，開啟了我國西太平洋潛標觀測的新時代。
攻堅克難
建成我國首個深海科學觀測網
2015年，在中國科學院戰略性先導科技專項的支持下，王凡擔任項目負責人，帶領團隊開始實施西太平洋潛標陣列觀測系統的建設。
“這是我們面臨的非常關鍵的一個航次，航次能否成功完成15套次潛標回收和布放任務，決定了潛標觀測網建設的成敗。”王凡嚴肅地說。
當時擔心團隊年輕科學家有壓力，時任海洋所黨委書記、副所長的王凡決定自己擔任首席科學家，帶隊出發執行此航次。團隊搭載我國新一代科學考察船“科學”號，成功回收15套深海潛標，維護后再布放13套深海潛標，完成了初步構建深海潛標觀測網的目標。
為提高潛標布放、回收的成功率和工作效率，出發前，王凡帶領團隊對前面幾個航次的作業進行統計，摸索建立了一套行之有效的關于深海觀測網建設的標準化流程。海上布放、回收潛標的技術熟練程度，也從剛開始的每個航次布放回收一兩個潛標，到后面每個航次完成數十次潛標布放、回收、維護和數據采集工作。
“近6年來，潛標的成功回收率已達到97.1%，標志著潛標觀測網已經實現穩定運行，實現了潛標布放和回收的標準化、批量化和常態化，這在國際海洋觀測網建設中也是首屈一指的。”王凡微笑著表示。
創新突破
從“錄像回放”到“現場直播”的跨越
建設西太觀測網的另一個目標是實現深海數據的實時傳輸。
“只有實現了深海數據的實時傳輸，才能真正助力我國海洋環境氣候預報水平的提高。”王凡指出。
從2015年到2018年的4年間，王凡帶領團隊始終致力于解決潛標數據實時傳輸等技術問題，研發實時傳輸潛標系統。
2015年，團隊遭遇了科研歷程中的“滑鐵盧”，海上試驗的兩個實時傳輸方案都失敗了，巨大壓力向他們襲來。冷靜應對，查找問題。一次次的團隊分析，一次次的反復研討，2016年，第一套實時傳輸潛標終于成功布放，實現了1000米深度以上三維流速數據1小時1次實時傳輸。
“數據每小時回傳一次，打開手機就可以看到遠在西太平洋的深海潛標剛剛傳回來的深海觀測數據，包括每8米一層的洋流的流速、流向等。”王凡欣慰地表示，“我們終于在深海大洋實現了從‘錄像回放’到‘現場直播’的跨越，實現了深海潛標數據實時化傳輸這一重要技術突破。”
砥礪前行
建成世界首個實時傳輸的潛標觀測陣列
科研的探索之路永無止境。
2017年至2019年，王凡團隊搭載著“科學”號科學考察船繼續對西太平洋觀測網20套潛標進行維護升級，具備實時傳輸功能的潛標數量達到10套，并實現了多項重大突破。
2017年對系統進行了技術完善和標準化生產，實現了從單套到組網、從水下1000米到3000米的深海數據實時傳輸的功能拓展，標志著西太平洋實時科學觀測網的初步建成。2018年團隊首次實現了由北斗衛星實時傳輸觀測網數據，改變了以往依賴國外通信衛星的歷史，提高了深海數據實時傳輸的安全性、自主性和可靠性，同時融合感應耦合和聲學通信技術，首次實現了深海6000米全水深數據的實時傳輸。2019年進一步實現了北斗衛星的雙向通訊，數據不僅可以實時回傳至岸基辦公室，工作人員也可以在辦公室遠程控制深海中的設備。
在此期間，深海連續和實時觀測能力穩步提升。具備數據實時傳輸功能的潛標套數、設備深度、設備密度逐步增加，系統運行的穩定性和長期性大幅度提高，10余套實時潛標一年周期內平均運行天數超過260天。觀測網的20套深海潛標、3套大型浮標共千余件觀測設備已穩定獲取連續6年的觀測數據，不斷刷新我國觀測網獲取深海數據的最長時間紀錄。
同時，觀測平臺更加多樣化，既包含了實時潛標和實時浮標等固定觀測平臺，也包含了剖面浮標和船載移動觀測平臺等，實現了大洋上層和中深層的全覆蓋，并建立了實時觀測數據的自動分析和應用平臺。
“經過10年的建設，可以說，我們建成了世界首個實時傳輸的潛標觀測陣列。”王凡說，“這在世界海洋科考史上都具有重要意義，對我國深海探測能力和深海科學研究能力提升意義重大，加速了我國海洋環境和氣候預報能力的提高。”
“對深海大洋的探索我們要走的路還很長，我們要將自主建設的西太平洋實時科學觀測網長期運行下去，獲取更長時間序列數據；通過進一步的技術創新，增強水下數據實時傳輸的穩定性和長期性；繼續推動實時觀測數據在海洋環境和氣候模擬預報中應用；提高對世界海洋科學認知和科學計劃的貢獻度，提高我們自主觀測技術對全球觀測系統的貢獻度。這是我們的責任。”對未來，王凡堅定地表示。
王凡團隊正一步一步向著他們的目標扎實邁進……