Поплавок (океанография)

Поплавок океанографическая (не путать с дрифтером ) — это инструментальная платформа, используемая для проведения подземных измерений в океане без необходимости использования корабля, гребного винта или человека, управляющего им. ^[1] Поплавки детально измеряют физические и химические аспекты океана, например, измеряют направление и скорость воды или температуру и соленость. ^[2] Поплавок опустится на заданную глубину, где он будет иметь нейтральную плавучесть . По прошествии определенного времени большинство поплавков поднимутся обратно на поверхность, увеличив свою плавучесть, чтобы они могли передать собранные данные на спутник . Поплавок может собирать данные, пока он находится в нейтральной плавучести или движется в толще воды . Часто поплавки считаются одноразовыми, поскольку затраты на их доставку из отдаленных районов океана непомерно высоки; Когда батареи выходят из строя, поплавок перестает функционировать и дрейфует на глубине, пока не садится на мель или не затопляется и не тонет. В других случаях поплавки разворачиваются на короткое время и восстанавливаются.

История

Плавучие устройства нейтральной плавучести разрабатывались независимо и одновременно. ^[3] Генри Стоммел в 1955 году ^[4] и Джон К. Своллоу в 1955 году. Конструкция поплавка Swallow позволяет ему стабилизироваться на заданной глубине. ^[5] Однако конструкция Swallow оказалась первой практичной. ^[3]

К концу 2004 года на различных глубинах океанских вод дрейфовало более 1500 поплавков с нейтральной плавучестью. ^[3]

Строительство

Эти автономные дрейфующие транспортные средства обычно имеют алюминиевые герметичные корпуса длиной порядка одного метра. Для изменения плавучести используется насос, который накачивает или сдувает внешний масляный пузырь. Некоторые поплавки могут отсоединить балласт , чтобы увеличить плавучесть, но это можно сделать только один раз. Вес поплавка без датчиков около 20 кг. Поплавки могут нести различные датчики для сбора данных. Обычно используется датчик CTD для сбора данных о проводимости , температуре и глубине (которая связана с давлением ). Соленость можно рассчитать на основе измерений , выполненных CTD. Другие используемые датчики включают датчики кислорода , нитрата , солнечного света, хлорофилла и pH . Поплавки с акустическим сопровождением оснащены гидрофоном, издающим звук. Без датчиков поплавок может стоить около 25 000 долларов США.

Профилирующие поплавки

Поплавки для профилирования, такие как поплавки APEX, поплавки SOLO (включая SOLO-TREC ), поплавки PROVOR и поплавки Navis ( Sea-Bird Scientific ), изменяют свою плавучесть, чтобы перемещаться вертикально через толщу воды в океане для многократного сбора данных, которые охватывает диапазон глубин («профили»). ^[6] Поплавки для профилирования могут иметь более одного датчика одного типа. Датчик наверху поплавка будет собирать данные лучше, чем датчик внизу, если поплавок движется вертикально через толщу воды, а датчик внизу будет лучше собирать данные, если поплавок опускается. Эти поплавки способны сделать несколько сотен профилей на максимальной глубине 2000 метров до того, как разрядится батарея, и передавать свои данные на берег через спутниковую связь каждый раз, когда они всплывают на поверхность. Созданы модели для более глубокого погружения, способные достигать глубины 6000 метров. ^[7] достаточно глубоко, чтобы достичь дна океана в большинстве мест. Основным пользователем буев для профилирования является программа Argo , целью которой является обеспечение функционирования 3000 из них в океане в любой момент времени.

Апекс плавает

В программе Argo используются поплавки Apex. Эти буи дрейфуют на заданной глубине в течение длительного периода времени, от 5 до 10 дней, прежде чем всплывут на поверхность для передачи данных на спутники. Затем он опустится обратно на определенную глубину. ^[8]

Лагранжевы поплавки

Лагранжев поплавок аналогичен лагранжевому дрифтеру в том, что он предназначен для отслеживания участка воды, за исключением того, что лагранжев поплавок способен изменять свою плавучесть, чтобы также собирать данные профиля. Следуя за водным участком, измерения минимизируют адвективное воздействие воды, чтобы показать изменение свойств водного участка с течением времени. ^[9]

Прибрежные поплавки

Хотя прибрежные районы мира являются наиболее продуктивными частями океана, для изучения побережья обычно не используются буи. Поплавки в прибрежных районах встречаются реже из-за риска повреждения поплавков берегом или выброса их на берег. разрабатывает новую модель прибрежного поплавка . Научно-исследовательский институт аквариумов Монтерей-Бэй (MBARI) ^[10]Эти новые поплавки располагаются на морском дне между профилями. Это позволяет поплавкам сопротивляться движению течения, когда они не собирают данные. Прибрежный буй будет собирать данные о профилях чаще, чем буи Арго, из-за быстро меняющейся прибрежной среды.

Непрофилированные поплавки

Некоторые поплавки предназначены только для картирования течений на одной глубине; у них нет возможности регулировать плавучесть, поэтому их тщательно балластируют, чтобы обеспечить плотность воды на желаемой глубине. Современный пример этого типа — поплавок РАФОС ; исторические версии включают поплавки Swallow , ALACE и SOFAR.

Ссылки

^ http://www.oc.nps.edu/~paduan/OC4331/projsum/u05/cowan_lagrangian.ppt
^ «Поплавки и дрифтеры - Океанографический институт Вудс-Хоул» .
^ Jump up to: ^а ^б ^с В. Джон Гулд, «От поплавков «Ласточка» до «Арго» — разработка поплавков с нейтральной плавучестью» , Deep-Sea Research II 52 (2005) 529–543.
^ Стоммел, Х., 1955. Прямые измерения подземных течений. Глубоководные исследования 2, 284–285.
^ JC Swallow, «Поплавок с нейтральной плавучестью для измерения глубоких течений», два : 10.1016/0146-6313(55)90037-X
^ "Как работают поплавки"
^ " "Глубокое СОЛО" " (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 7 апреля 2017 г. Проверено 7 апреля 2017 г.
^ «Поплавок для профилирования вершины» . 7 января 2016 г.
^ Алкирел, М.Б., М.Дж. Перри, Э. Д'Азарол и К.М. Ли (2013). «Использование сенсорных геохимических измерений с автономных платформ для оценки биологического производства и экспорта углерода во время весеннего цветения в Северной Атлантике в 2008 году». Новости океанического углерода и биогеохимии 6 (2), 1-6.
^ «Новые буи для профилирования побережья для диагностики состояния океана» . 6 февраля 2020 г.

[1] ttp://www.oc.nps.edu/~paduan/OC4331/projsum/u05/cowan_lagrangian.ppt

[2] «Поплавки и дрифтеры - Океанографический институт Вудс-Хоул» .

[gould-3] Jump up to: ^а ^б ^с В. Джон Гулд, «От поплавков «Ласточка» до «Арго» — разработка поплавков с нейтральной плавучестью» , Deep-Sea Research II 52 (2005) 529–543.

[4] Стоммел, Х., 1955. Прямые измерения подземных течений. Глубоководные исследования 2, 284–285.

[5] JC Swallow, «Поплавок с нейтральной плавучестью для измерения глубоких течений», два : 10.1016/0146-6313(55)90037-X

[6] "Как работают поплавки"

[7] " "Глубокое СОЛО" " (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 7 апреля 2017 г. Проверено 7 апреля 2017 г.

[8] «Поплавок для профилирования вершины» . 7 января 2016 г.

[9] Алкирел, М.Б., М.Дж. Перри, Э. Д'Азарол и К.М. Ли (2013). «Использование сенсорных геохимических измерений с автономных платформ для оценки биологического производства и экспорта углерода во время весеннего цветения в Северной Атлантике в 2008 году». Новости океанического углерода и биогеохимии 6 (2), 1-6.

[10] «Новые буи для профилирования побережья для диагностики состояния океана» . 6 февраля 2020 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]