海洋調(diào)查實施計劃書-中國海洋大學

1、-. z.海洋調(diào)查方案書簡版2011級海洋科學海洋調(diào)查5組李相廷李夢煒李兆欽雷歐廖顯春不分先后中尺度渦是發(fā)生在海洋中的尺度從數(shù)十公里到數(shù)百公里的渦旋運動，分布廣但是不均勻，西北太平洋地區(qū)最為明顯。中尺度渦蘊藏著非常巨大的能量，它包含有可與平均海流所擁有能量相比較的動能，在大尺度海洋環(huán)流中，它的動能可達總能量的80%，甚至于90%以上，因此它對世界大洋總環(huán)流起著重要的作用。則，這個具有普遍性和巨大能量的渦旋運動，它的活動和演變到底會給海洋中的各水文要素帶來什么樣的影響呢？于是，我們組根據(jù)衛(wèi)星高度數(shù)據(jù)選定一個中尺度渦，觀測其對海流、溫鹽特性等各水文要素的影響，并由此設計了本次海洋調(diào)查任務。調(diào)查目的

2、：觀測中尺度渦對海流、溫鹽特性等水文要素的影響調(diào)查海區(qū)：西太平洋東經(jīng)137度，北緯25度周邊海域觀測點調(diào)查內(nèi)容：1中尺度渦旋運動對鹽度，溫度分布尤其是溫、鹽躍層的影響；2渦旋運動對海流速度的影響；3渦旋運動對水色和透明度的影響；站位布設：調(diào)查日期：(根據(jù)衛(wèi)星時時資料確定渦的位置，然后安排時間，以下為預計)2014年2月5日早從*出發(fā)，9日到達站點。預計到10日晚進展完1-10號站位的走航觀測，隨后在11號站進展為期兩天的定點連續(xù)觀測，13日定點觀測完畢后繼續(xù)進展12-20號站位的走航觀測，14日中午完畢觀測返航，19日到港。觀測方法：船只到達后，沿著圖示站位路線進展走航觀測，每個站位進展三小時

3、的觀測，走航途中在1、4、10、14、20站點布設潛標。 1-10號站位觀測完畢后，在11號站位錨定進展為期兩天的定點連續(xù)觀測。觀測完畢后，繼續(xù)進展12-20號站位的走航觀測，布防潛標，取得中尺度渦較長時間的連續(xù)觀測數(shù)據(jù)。最后把測到的數(shù)據(jù)進展整理加工，以表格及圖像的形式呈現(xiàn)結果，最終以論文形式發(fā)表。工程經(jīng)費：1、船只及人員補助等費用：以東方紅2號為例，12萬15天=180萬。2、儀器費用：設備利用實驗室現(xiàn)有器材主要使用儀器儀器名稱使用數(shù)量儀器用途簡介絞車2用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條提升或牽引重物的輕小型起重設備。多波束回聲測深儀1發(fā)射波束信號，根據(jù)探測面積上的回波信號能夠準確測量水深。顛倒采水器1

4、顛倒采水器，一種采集預定深度水樣和固定顛倒溫度表的器具。顛倒溫度計2一直是海洋調(diào)查中最好的一種測溫儀器,其優(yōu)點準確可靠并能用以測量很深的深層水溫。溫鹽深儀*R-620 CTD100一種用于探測海水溫度，鹽度，深度等信息的探測儀器水色計1用于測量溶解狀態(tài)的物質(zhì)所產(chǎn)生的顏色，可用作水色測量時的比照。DVS100一種小型的側流裝置，可以測其周圍35米的流速。透明度盤2漆成白色的直徑為30cm的圓盤，它在海水中的最大可見深度定義為海水透明度。聲學多普勒流速剖面儀ADCP6二十世紀80年代初開展起來的一種新型測流設備，反響快、滯后小、精度高。潛標系統(tǒng)5錨定在指定位置，用以在其下部懸掛一些傳感器以便于數(shù)據(jù)

5、的收集。二、實驗室使用簡介實驗室使用面積m2安置位置ADCP室9平臺甲板公用作業(yè)室108船樓甲板通用實驗室20上甲板中心計算站19上甲板航海實習室24艇甲板氣象室12駕駛甲板重力儀室16上甲板遙感室11駕駛甲板三、觀測順序、測量工程、要求、使用儀器、測量方法考前須知、誤差訂正在走航觀測期間，船只到達每個站點后，按如下步驟依次對水深、水溫、鹽度、水色及透明度、海流等進展兩次測量，間隔兩小時。并且在預設的站點布放潛標系統(tǒng)。測量完成后，駛向下一站點繼續(xù)測量。在定點觀測期間，依舊按下述順序進展為期兩天的海洋要素觀測，每隔兩小時觀測一次。一測深1、測量工程_水深2、要求i水深測量的時間為，連續(xù)站每小時測

6、一次；大面(或斷面)，在船到站后即測量。ii深度測量的準確度為2%。100m以淺，記錄取一位小數(shù)；超過100m，記錄取整數(shù)。3、測量方式回聲測深使用儀器：多波束回聲測深儀測量方法：i安裝多波束聲納系統(tǒng)出發(fā)前船側安裝ii到站測量?？记绊氈篿安裝時注意自身噪音、背景噪音的控制，選擇遠離船主機、副機、螺旋槳等的船側。ii航行過程中時刻考慮不要將儀器撞壞或者觸底。二、潛標的安裝布放1、潛標的構造構造如下附圖主浮體、錨鏈、配重、ADCP、假設干輔助浮體和CTD、dvs組成。i主浮體、輔助浮體1、主浮體的作用是保證潛標系統(tǒng)處于豎直狀態(tài)。2、輔助浮體，為了便于收回儀器，而且進一步保證潛標系統(tǒng)處于豎直狀態(tài)。

7、ii錨鏈其長度設置根據(jù)具體站點的水深進展相應的調(diào)整，大致長度控制在大于水深幾百米左右。根據(jù)中尺度渦影響深度，儀器在錨鏈上的布放位置應集中于表層至1000米左右的標準層次上。iiiCTD采用CTD進展相應水層溫度鹽度深度的測量。具體深度參照標準層次，依次為：表層、10m、20m、30m、50m、75m、100m、125m、150m、200m、250m、300m、400m、500m、600m、700m、800m、1000m，共19個。示意圖如下ivADCP聲學多普勒流速剖面儀。使用該儀器可以獲得所調(diào)查中尺度渦垂向大致的流速剖面構造，并且可以配合潛標上各水層所掛的dvs進展流速的相互校正比對。方案在

8、設計潛標構造時將ADCP放置于主浮體的下側。vDVS一種小型的側流裝置，可以測其周圍35米的流速。表層、10m、20m、30m、50m、75m、100m、125m、150m、200m、250m、300m、400m、500m、600m、700m、800m、1000m，共19個。說明：用DVS數(shù)據(jù)對ADCP數(shù)據(jù)進展逐層校準，確保了數(shù)據(jù)的可靠性。vi配重配重重量要保證浮體潛標系統(tǒng)不會被風浪或者海流被帶走。而且配重和錨鏈之間裝上聲學釋放設備，以便其可以順利釋放潛標系統(tǒng)。2、潛標的投放為了在走航觀測完成之后，進一步獲得該區(qū)域長期的中尺度渦觀測資料，本次調(diào)查決定使用浮標進展后期觀測。浮標的布放點設置在1、

9、4、10、14、20站點的相應位置。水深測量完畢之后即投放一組潛標。1、投放潛標前，完成1號站點的水深測量以及相關底質(zhì)的勘察。2、潛標下水前，要仔細檢查系統(tǒng)各部件連接是否結實。浮體是否滲漏，油漆是否剝落等，鐵板銹蝕局部要除銹并涂好防銹漆，錨鏈局部要涂好瀝青漆。3、注意應選擇海面平靜的天氣，并在平潮時拋放，安設后立即測量潛標處水深，檢查潛標布放是否符合預定方案。三采水、用外表溫度計測量海外表溫度用繩索、水桶進展采水。外表溫度計：直接測量：風浪小第一次感溫，適應海水溫度第二次感溫：01m深度處感溫5min后取上讀數(shù)。并力求迅速，要求從溫度計離開水面到讀數(shù)完畢的時間不得超過20s。根據(jù)精度要求，讀數(shù)

10、要準確到0.1水桶取水測量：風浪大應將取上的一桶海水放于陰影處，把外表溫度計放入桶內(nèi)攪動，感溫12min后，將海水倒掉，重新取水(此時必須注意，在把溫度計放入桶內(nèi)之前，應將溫度計桶內(nèi)的海水倒盡)。感溫3min后，讀數(shù)。讀數(shù)時溫度計不可離開水面。第一次讀數(shù)后，過1min后再讀數(shù)一次，當氣溫高于水溫時取偏低的一次，反之，取偏高的一次四沉放CTD儀，測溫度鹽度深度1、測量工程：溫度、深度、鹽度2、使用儀器：CTD、顛倒采水器、顛倒溫度計、絞車3、測量方法：eq oac(,1)CTDi對CTD編號，提前設置好CTD的采樣間隔和采樣頻率等參數(shù)。ii操縱絞車讓CTD先進展感溫。iii以1m/s的速度向下釋

11、放CTD到800米進展測量。iv收回絞車的過程也測量一次?？记绊氈篿要保證儀器平安，務必不要使儀器探頭碰到船舷或觸底，注意儀器探頭溫度與水溫之差不能過大，探頭應放在陰涼處，切忌曝曬。ii注意感溫。iii探頭下放時獲取的數(shù)據(jù)為準，探頭上升時獲取的數(shù)據(jù)作為參考值。eq oac(,2)顛倒溫度計：準備工作：挑選兩個器差相近的顛倒溫度計，翻開采水器的溫度計架壓板，將顛倒溫度計放入套筒固定，按采水器編號順序，自左向右將采水器安置。檢查采水器，絞車，鋼絲繩。根據(jù)水深確定觀測層次，設置各層的采水器。i將各層的采水器編號、顛倒溫度計器號計入測溫記錄。ii懸掛采水器。iii感溫7分鐘進展讀數(shù)。記下鋼絲繩傾角和

12、打錘時間。待各采水器全部顛倒后，按原擺放位置放回采水器，立即讀取讀數(shù)。iv如需取水樣，待取完水樣后，第二次讀取溫度計的主、輔溫值，并記入觀測記錄表的第二次讀數(shù)欄內(nèi)，第二次讀數(shù)應換人復核，假設同一支溫度計的主溫讀數(shù)相差超過0.02，應重新復核，以確認讀數(shù)無誤。v假設*預定水層的采水器未顛倒或*層水溫讀數(shù)可疑，應立即補測；假設*水層的測量值經(jīng)計算整理后，兩支溫度計之間的水溫差值屢次出現(xiàn)超過0.06，應考慮更換其中可疑的溫度計?？记绊氈篿顛倒溫度計必須經(jīng)常垂直地保持正置狀態(tài)ii顛倒溫度計必須保存在特制的箱內(nèi)，使顛倒溫度計在搬運時能保持正置狀態(tài)，并使溫度計免受劇烈振動。五水色、透明度1、測量工程：水

13、色、透明度2、使用儀器：透明度盤、水色計3、測量方法：eq oac(,1)透明度：在主甲板的背陽光處，將透明度盤放入水中，沉到剛好看不見的深度，再緩慢提升到隱約可見，讀取繩索在水面的標記數(shù)值有波浪時讀取繩索在波峰和波谷處的標記數(shù)值。準確到一位小數(shù)，重復3次，取平均值。eq oac(,2)水色：觀測透明度后，將透明度盤提升到透明度值一半的位置，根據(jù)透明度盤上所呈現(xiàn)的海水顏色，在水色計中找出與之最相似的色級。注意觀測只在白天進展。每兩小時進展一次。六測量流速和流向1、測量工程：流速、流向2、使用儀器：ADCP，*BT3、測量方法：eq oac(,1)ADCP此儀器可連續(xù)記錄水體流速大小和方向，反響

14、快滯后小精度高。對于中尺度渦的流速剖面測量可以起到很好的效果。同時也可用于船只到達指定站點過程中的走航觀測。海流表層度觀測水層深度應在0到3米內(nèi)。其他層次參照溫度層次設定。在所有船只到達制定站點之后同時進展觀測，確保數(shù)據(jù)的同步性。安裝時應注意儀器距離船體距離要根據(jù)船只吃水深度進展相應調(diào)整。eq oac(,2)*BT可以接裝在各種船只上，在不同航速和海洋條件下根據(jù)需要進展的投擲。七其他相關觀測在西北太平洋中尺度渦定點觀測期間，共1條船參加觀測工作。船上配備常規(guī)海洋儀器如CTD，ADCP和相關機械如鋼索絞車以外，為了額外獲得盡可能多的數(shù)據(jù)，還配備了船裝載多普勒測雨和天氣雷達，屆時可布設于觀測海域邊

15、緣。如此一來，不但可以獲得海上短期內(nèi)準確及時的天氣變化情況，測量風速和風向。還可以對觀測區(qū)域海上的船只平安提供一定的保障。也可以適當配備軍用望遠鏡來進展海發(fā)光的觀測。八觀測資料的整理方式、方法首先，對于船只走行觀測到的數(shù)據(jù)，各站點深度數(shù)據(jù)，溫度、鹽度剖面數(shù)據(jù)，以及水色透明度的資料進展規(guī)類。對于布放潛標的數(shù)據(jù)，我們選擇了五處潛標的布放位置，分別位于渦的四周以及中央，這樣一來，經(jīng)過一年左右的數(shù)據(jù)采集，我們既獲得了渦內(nèi)的數(shù)據(jù)也獲得了渦外的數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)我們可以做出各層的溫鹽深的時間連續(xù)性剖面，通過模式將數(shù)據(jù)盡可能的模擬出當時溫鹽深的真實分布，再結合衛(wèi)星給出的外表水溫，鹽度的數(shù)據(jù)，我們就能夠獲得具有中尺度渦特色的分布模型，從而很好地分析出來渦的移動路徑以及移動速度，當然還有對溫鹽的影響。九人員與分工三班制測深：4人測溫、采水：3-4人測水色及透明度：4-5