2023 年 8 月 3 日至 9 月 28 日，德国 AWI 极地科考船 Polarstern 执行 PS138（ArcWatch-1） 航次，在北冰洋中央海盆——南森海盆、阿蒙森海盆与加克洋中脊——开展综合地质调查。PANGAEA 数据中心的航次数据集记录了一个朴素但惊人的事实：船载 ParaSound P70 参量阵浅地层剖面仪在主要作业区每天 24 小时连续作业，对海底下约 200 m 沉积层持续成像，全航次原始数据以 ASD 与 PS3 格式向全球公开归档。

在极地深海，一次取芯的成本动辄数十万欧元，「往哪儿钻」几乎完全依赖浅剖数据——剖面看错了，整段航次的取样计划都会落空。Polarstern 与 ParaSound 的组合从 1989 年延续至今，2006 年升级为第三代 P70，是全球大洋科考船「先剖面、后取样」作业模式的开创者，也是本站 ParaSound 产品线最具说服力的装机案例。

北冰洋中央海盆作业水深普遍在 3,000–5,000 m，常规 3.5 kHz 浅剖在这个深度信号衰减严重、水平分辨率随波束脚印急剧恶化；而极区科考的目标恰恰是分辨米级甚至亚米级的沉积层序，为岩芯取样站位提供依据。更要命的是冰区作业的连续性要求：破冰船走走停停，任何需要收放的拖曳设备都无法使用，只有船底固定安装的系统才能做到全天候 24 小时记录。

ParaSound 参量阵浅地层剖面系统（图源：普思海洋产品库）

ParaSound 的核心是参量阵（非线性声学）技术：换能器同时发射两列 18–24 kHz 主高频信号，利用水介质的非线性效应自解调出 0.5–7 kHz 差频低频信号。主高频保有 4.5° 超窄波束的指向性，差频低频保有穿透地层的能力——「高频的准」与「低频的透」第一次在同一波束脚印里兼得。加上 37–42 kHz 参量高频水柱通道，一次走航同步获得海底窄波束测深、地层剖面与水体成像三类数据。

作为第三代旗舰，P70 把船载浅剖的功率上限推到了 70 kW 电子发射功率，发射声源级 245 dB（主高频）/206 dB（参量），是目前市面功率最高的船体安装式剖面系统。128 个换能器单元 / 288 路 ADC 接收，垂向沉积层分辨率可达 <15 cm，最大测距分辨率 6 cm；独有的 QED 智能多脉冲技术最多支持 16 个同步 pings、最高 16 Hz 发射速率，深水作业的沿轨密度成倍提升。官方实测记录中，Polarstern 曾在 3,350 m 水深获得超过 200 m 穿透的地层剖面。

家族内还有面向中浅水的姊妹型号 ParaSound P35（35 kW，64 换能器单元 / 144 路 ADC，穿透 >150 m），两型共享主高频、4.5° 窄波束、QED 多脉冲与 ParaStore 软件平台——中小型调查船可以用更低的采购与安装门槛获得同代参量阵技术。

ParaSound P70 船底参量阵换能器系统（图源：普思海洋产品库）

ParaSound 与 Polarstern 的渊源比多数同行想象的更早：1989 年第一台 ATLAS ParaSound 即交付 Polarstern，是全球最早的深水参量阵装船记录之一；2006 年系统升级至第三代 P70，与同船 HydroSweep 深水多波束共享电子组件、硬件与软件平台。这套「浅剖看地层、多波束看地形」的组合拳，使 Polarstern 一次航行即可完成海底之上与海底之下的综合地球物理调查。

回看时间轴，这条技术线的起点比 Polarstern 本身更早：厂商资料把参量（非线性声学）技术首次应用于深水声呐定在 1986 年，三年后第一台系统即装上 Polarstern，2006 年第三代 P70 接棒至今。近四十年里，船龄在增长、航次任务在变化，但「参量阵浅剖 + 深水多波束」这一配置逻辑从未被替代——它经受住的是极地科考最挑剔用户的时间检验。

这套技术谱系的影响力不限于极地：德国 Meteor 号在安哥拉海盆 450 m 水深获得 50 m 穿透的致密沉积层序（2008），韩国 ISABU 号在 1,200 m 水深记录到超过 120 m 穿透，GEOMAR 的 Meteor M86/2 航次在地中海以 P70 全天候成像海底滑坡体与冷泉碳酸盐丘——ParaSound 已成为全球大洋科考船浅剖配置的事实标准之一。

PS138 航次的 PANGAEA 数据集明确记载：P70 在主要作业区 24 小时/天运行，主高频（PHF）与参量低频（SLF）原始数据以 ASD、PS3 格式归档，任何人可免费下载（CC-BY 4.0）。2023–2024 年的 PS140（EASI-2） 航次进一步验证了作业模式的价值：在南非外海、南极普里兹湾与东西印度洋断面（作业水深 3,657–5,156 m），P70 剖面直接用于沉积岩芯站位优选，「先剖面、后取样」避免了盲目取芯的巨大浪费。

对科研共同体而言，更深远的成果是数据资产：Polarstern 三十余年的 ParaSound 剖面几乎全部进入 PANGAEA，成为全球古气候与沉积过程研究引用率最高的浅剖数据源之一。

数据链路的标准化是这一成果的底座：ParaStore 软件负责采集、存储与实时显控，原生输出 ASD、PS3、SEG-Y 三种格式——SEG-Y 可直接进入地震解释软件，ASD/PS3 则被 PANGAEA 归档流程原生支持。从换能器到全球数据中心，中间不需要任何私有格式转换。

浅剖选型常陷入「穿透」与「分辨率」的二选一困境，参量阵的价值恰在于消除这个矛盾——窄波束高频给出分辨率，差频低频给出穿透，且不随水深牺牲脚印尺寸。Polarstern 三十年的装机史还说明：对科考船而言，数据格式与归档链路和硬件指标同等重要，ASD/PS3/SEG-Y 标准格式与 PANGAEA 的无缝衔接，让每一海里航迹都变成可复用的科学资产。

资料来源：AWI / PANGAEA 航次数据集（DOI: 10.1594/PANGAEA.973444）、Teledyne RESON 官方技术资料、Hydro International。图片来源：普思海洋产品库，版权归原作者所有。