06.6 Измерения температуры и солёности с глубиной, определдение глубины перемешенного слоя

Темпратура солёность и давление измеряются как функция глубины с помощью различных инструментов и технологий, а плотность расчитывается из этих измерений.

Батитермограф механическое устройство которое показывает профиль температуры напротив глубины на задымлённом куске стекла. Это устройство широко использовалось для картирования термической структуры вод верхней части океана, включая перемешанный слой до того как было заменено невозвратными батитермографами в 70х.

 

Невозвратный Батитермограф электрический прибор измеряющий изменение температуры с глубиной используя термистор на свободно падающем обтекаемом грузе. Термистор соединён с омметром на корабле тонкой медной проволокой которая разматывается с тонущего груза и с движущегося корабля. Сейчас невозвратный батитермограф наиболее распространённый инструмент для измерений вертикальной термической структуры верхнего океана. Приблизительно 65 000 используется каждый год.

  1. Скорость падения постоянна, обеспечивая точность по глубине ± 2%
  2. Точность определения температуры ±0.1°С.
  3. Вертикальное разрешение обычно 65 см. 
  4. Зонд достигает глубин от 200 до 1830 м в зависимости от модели.

Батометр Нансена (Рисунок 6.18) Использовались на кораблях проводивших гидрографические станции. Гидрографические станции – места где океанографы измеряют параметры воды от поверхности до некоторой глубины или до дна, используя инструменты спускаемые с корабля. Обычно 20 батометров с интервалом от нескольких десятков до сотен метров закрепляются на тросе погружаемом за борт корабля. Распределение батометров по глубине делается с тем расчётом чтобы большинство из них находилось в верхних слоях где величина изменений температуры по вертикали наибольшая. Защищённые опрокидывающиеся термометры (для измерения температуры) прикрепляются к каждому батометру вместе с незащищённым опрокидывающимся термометром (для измерения глубины). Батометр состоит из цилиндра с затворами на каждой стороне для отбора морской воды на глубине. Солёность определяется лабораторным анализом этих проб.

После того как все батометры прикреплены к тросу и погружены на выбранную глубину, вниз по тросу посылается грузик. Этот грузик заставляет срабатывать механизм переворачивающий батометр, переворачивающий термометры, закрывающий клапаны запирающие воду в цилиндре, а затем освобождает следующий грузик. Когда все батометры сработают их поднимают. Вся станция обычно занимает несколько часов.

CTD механические инструменты на Нансеновских батометрах в начале 60х были заменены электронными инструментами измеряющими электропроводность, температуру и глубину. Система для производства и записи таких измерений обычно называется CTD (conductivity, temperature, and depth) (Рисунок 6.18), хотя первые модели называдись STD (salinity, temperature, depth). Измерения записываются в электронной форме или внутри инструмента во время погружения или на корабле. Температура обычно измеряется термистором, электропроводность с помощью электро магнитной индукции, давление кварцевым кристалом. Точность современных инструментов представлена в таблице 6.2.

Рисунок 6.18 Сверху CTD готов к спуску за борт корабля (Взято из Davis, 1987). Снизу Батометр Нансена? до (I), во время (II), и после (III) опрокидывания. Инструменты показаны приблизительно в одном масштабе. (Взято из Dietrich et al. 1980)


Переменная Ранг
Температура 42 °C ± 0.001 °C
Солёность 1 psu ± 0.02 psu by titration

± 0.005 psu by conductivity
Давление 10,000 dbar ± 0.65 dbar
Плотность 2 kgm3 ± 0.005 kg/m3
Уравнение Состояния ± 0.005 kg/m3

Таблица 6.2 Точность Измерений CTD 


6.10 Измерение глубины перемешанного слоя

Глубина перемешаннго слоя обычно расчитывается с использованием данных батитермографов. Но используются в основном только данные температуры, так как в некоторых районах слой постоянной температуры может быть толще слоя постоянной солёности. Лучше расчитывать глубину перемешанного слоя используя температуру и солёность полученную при помощи CTD.

Тодщина перемешанного слоя также может быть расчитана по температуре наблюдаемой из космоса, хотя этот способ не широко распространён. Эта техника используется для районов редко посещаемых судами. И использует она температурную инерцию перемешанного слоя. Например допустим мы расчитываем поток тепла в океан или из океана на площади со стороной скажем 5° за месяц. Изменения тепла должны вызвать изменения температуры воды. Изменения температуры пропорциональны объёму воды находящейся в близком контакте с поверхностью. Этот объём – площадь умноженная на глубину перемешанного слоя. Таким образом изменения температуры вызванные известным потоком тепла позволяют определить глубину перемешанного слоя (Yan et al. 1991, 1995). Этот способ применим только в районах где можно пренебречь адвекцией. Если обычная скорость течения 20 см/сек, что составляет 20 км/день, мы можем ожидать что этот способ может быть применён только к районам горизонтальная протяжённость которых превышает расстояние которое может пройти вода за период времени используемый при подсчётах потока тепла, или, скажем, приблизительно 25 дней для квадрата в 5°. Эта техника также предполагает что тепловой адвекцией с глубины перемешанного слоя можно пренебречь.

 

Be the first to comment on "06.6 Измерения температуры и солёности с глубиной, определдение глубины перемешенного слоя"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*