Дрифтер (океанография)

Дрифтер устройство , (не путать с поплавком ) — океанографическое плавающее на поверхности для исследования океанских течений путем отслеживания местоположения. Они также могут измерять другие параметры, такие как температура поверхности моря , соленость , барометрическое давление и высота волн. ^[1] Современные дрифтеры обычно отслеживаются с помощью спутников. ^[2] часто GPS . Их иногда называют лагранжевыми дрифтерами , поскольку место измерений, которые они производят, перемещается вместе с потоком. Основным пользователем дрифтеров является NOAA дрифтеров Глобальная программа .

Принцип конструкции

Основные компоненты дрифтера включают в себя надводные поплавки для обеспечения плавучести , подводные тормоза , обеспечивающие, чтобы дрифтер следовал за движением воды и не подвергался влиянию ветра, инструменты (например, инструменты для сбора данных, передатчики для передачи собранных данных и устройства GPS ), и водонепроницаемые контейнеры для инструментов. ^[3]^[4] Дрифтеры — это технологическая эволюция анализа океанских течений, исторически проводившаяся посредством экспериментов с дрейфовой бутылкой, которые, в свою очередь, были построены по принципу сообщения в бутылке . ^[5]

Типы

Дрифтеры обычно представляют собой либо поверхностные, либо глубоководные дрифтеры. Поверхностные дрифтеры остаются на высоте метра толщи воды , а глубоководные дрифтеры подвешиваются примерно на 15 метров ниже поверхности воды. ^[6] для отслеживания подземных течений. ^[7] Оба типа измеряют течения в верхних слоях океана.

Поверхностные дрифтеры

Основным типом поверхностного дрифтера является дрифтер CODE. Дрифтер CODE получил свое название от эксперимента по прибрежной динамике (CODE) 1985 года, его также называют дрифтером Дэвиса. ^[8]^[9]^[10] Он предназначен для отслеживания ветровых поверхностных течений в верхних метрах океанического смешанного слоя. ^[11]

Дрифтер CODE состоит из цилиндрического корпуса, в котором находятся аккумуляторы и электроника. Элемент сопротивления состоит из четырех парусов, расположенных крестообразно. Дрифтер CODE имеет слегка отрицательную плавучесть, а небольшие поплавки, прикрепленные к концам рычагов, к которым прикреплены паруса, обеспечивают дополнительную плавучесть, гарантирующую плавучесть. ^[11] Паруса перемещают дрифтер вместе с преобладающими течениями, а передатчик дрифтера отправляет данные на спутники. ^[9]

Глубоководные дрифтеры

Глубоководные дрифтеры обычно называются дрифтерами SVP, поскольку они были разработаны в рамках Программы определения поверхностных скоростей (SVP) эксперимента по глобальной атмосфере тропического океана (TOGA) и эксперимента по циркуляции мирового океана . ^[12] Их еще называют дрифтерами типа «дырчатый носок». ^[10] Они состоят из надводного поплавка, троса и тормоза. Надводный поплавок содержит батарею, инструменты, которые собирают такие данные, как температура, барометрическое давление, скорость и направление ветра, а также соленость океана, а также передатчик, который передает на спутники положение дрейфующего буя и данные, собранные приборами на поверхности поплавка. Трос соединяет надводный буй с подземным тормозом. А тормоз представляет собой обтянутую парусиной цилиндрическую раму с отверстиями, расположенную на глубине примерно 15 метров под поверхностью океана. Поскольку дрифтер находится на такой глубине, на его движение влияют процессы, происходящие в верхних 15 метрах океана. ^[13]

Приложения

Физическая океанография

Дрифтеры предоставляют в режиме реального времени информацию о циркуляции океана . Они производят более точные и частые наблюдения за скоростью поверхностного течения, чем это возможно с помощью измерений дистанционного зондирования . Современное использование GPS-устройств на солнечных батареях позволяет вести долгосрочное наблюдение за поверхностными течениями. Отслеживание дрифтеров и расчет их скорости и направления в течение нескольких месяцев позволяют лучше понять глобальную циркуляцию океана и то, как течения могут меняться в зависимости от сезона. Устройства GPS могут передавать данные о своем местоположении через спутник запрограммированное количество раз в течение дня, чтобы исследователи могли видеть движение в реальном времени, но они также могут содержать другие технологии сбора данных, которые необходимо получать и загружать лично. Отслеживание лагранжевых дрифтеров и изучение текущих закономерностей в конкретных районах может помочь понять распространение личинок морских организмов, отслеживать разливы нефти или другие загрязнители, ориентироваться на морских путях и помогать в поисково-спасательных операциях. ^[14]

Все дрифтеры измеряют местоположение, которое можно использовать для расчета скорости океанских течений. Могут быть добавлены дополнительные датчики, такие как температура поверхности моря , барометрическое давление , соленость , высота волны, скорость и направление ветра, оптические датчики и поплавковые диагностические датчики на внутренней поверхности. Для каждого измерения требуется дополнительный датчик, а для измерения высоты волны также требуется отсутствие тормоза. ^[15]

Эти данные могут быть использованы для расширения наших знаний об океанских течениях и циркуляции, улучшения прогнозов интенсивности ураганов и улучшения погодных моделей . Они позволяют ученым разрабатывать модели климата и погодных условий, таких как Эль-Ниньо и ураганы. ^[16]

Физические параметры, которые могут измерять дрифтеры

Барометрическое давление . Барометр на верхней части поплавка используется для измерения барометрического давления на уровне моря. Было показано, что эти измерения значительно улучшают прогнозы погоды. ^[15]
Температура поверхности моря (SST) измеряется термистором (термометром) на дне поплавка. ^[15]
Соленость . Датчик солености (в частности, высокоточная пара датчиков проводимости и температуры) используется для измерения солености поверхности моря у основания поплавка. Это также можно сделать глубже на тросе между поплавком и тормозом. ^[15]
Ветер . Звуковой анемометр и флюгер используются для измерения скорости и направления ветра. ^[15]
Цвет океана. Некоторые дрифтеры оснащены датчиком восходящей радиации, установленным на поплавке прямо под поверхностью моря, а также датчиком нисходящей радиации. Их наблюдения были использованы для изучения изменений хлорофилла в отдаленных регионах, таких как Южный океан. ^[17]

Дрифтер аккуратно сжат для развертывания (слева) и с полностью выдвинутым нейлоновым тормозом (справа). ^[18]

Биологическая океанография

Дрифтеры часто используются для сбора информации по биологической океанографии, например, о транспортировке организмов.

Лагранжевы дрифтеры могут быть предпочтительнее других морских планеров эйлерова типа для биологических исследований, когда адвективные необходимо свести к минимуму эффекты или влияние воды смешения. См. лагранжеву и эйлерову спецификацию поля потока . Дрифтеры предназначены для отслеживания движения водного участка, а не для измерения свойств воды в определенной области. Перед началом измерений их обычно отправляют на глубину определенной изопикны или линии постоянной плотности. Эта глубина обычно находится ниже влияния приземных ветров и перемешивания. Дрифтеры используются, чтобы показать изменение конкретного водного участка с течением времени, в то время как планеры, которые перемещаются независимо над водой, могут дать более широкий пространственный контекст. ^[19]

Примером использования дрифтеров является эксперимент North Atlantic Bloom (NAB), изучающий физические и биологические процессы цветения фитопланктона . Растворенные соединения и питательные вещества, такие как O ₂ , NO ₃ и твердый органический углерод (POC), изменяются в ходе цветения в различных временных и пространственных масштабах. Дрифтер измерял эти соединения, и поскольку дрифтеры «следуют за участками», влияние смешивания воды было сведено к минимуму. Любые изменения в этих уровнях кислорода и питательных веществ можно считать «внутренними» для водного участка и, вероятно, результатом таких процессов, как фотосинтез или дыхание, которые происходят внутри самого участка. ^[19]

См. также

Сплав по льду - еще один способ исследования циркуляции океана.
Ласточка поплавок
Пирн П. Нилер - ответственный за многие разработки в области дрифтерных технологий и создание Глобальной программы дрифтеров.
Дружественные плавучие плавучие корабли

Ссылки

^ "Что такое бродяга?"
^ Глобальная программа дрифтеров
^ "Дрифтеры"
^ "Препарировать дрифтера"
^ «Собственное послание NWFSC в бутылке: океанские дрифтеры и крошечные метки рассказывают истории на протяжении десятилетий» . NWFSC НОАА. 2013. Архивировано из оригинала 24 июля 2016 года.
^ "Что такое бродяга?"
^ «Океанские дрифтеры обучают анимации | Наутилус Live» . nautiluslive.org . 06.04.2020 . Проверено 20 ноября 2022 г.
^ Дэвис, Расс Э. (1985). «Наблюдения дрифтеров за прибрежными поверхностными течениями во время CODE: метод и описательный взгляд» . Журнал геофизических исследований . 90 (C3): 4741. Бибкод : 1985JGR....90.4741D . дои : 10.1029/JC090iC03p04741 . ISSN 0148-0227 .
^ Jump up to: ^а ^б Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. «Мелководный дрифтер - Течения: Образование Национальной океанической службы NOAA» . Oceanservice.noaa.gov . Проверено 20 ноября 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Прибрежное круговорот в Беринговом море».
^ Jump up to: ^а ^б «КОД» . Лагранжева лаборатория дрифтеров . Проверено 20 ноября 2022 г.
^ Лампкин, Р. и М. Пасос, 2006: Измерение поверхностных течений с помощью дрифтеров Программы поверхностной скорости: прибор, его данные и некоторые недавние результаты. Глава вторая книги «Лагранжев анализ и прогнозирование динамики побережья и океана» (LAPCOD) под ред. А. Гриффа, А. Д. Кирван, А. Дж. Мариано, Т. Озгокмен и Т. Россби. [1]
^ «Дрифтеры» . Океанские дорожки . Проверено 20 ноября 2022 г.
^ Эдвардс, К.П., Хэйр, Дж.А., Вернер, Ф.Е. и Блэнтон, Б.О., 2006. Лагранжева циркуляция на юго-востоке континентального шельфа США: последствия для распространения и удержания личинок. Исследования континентального шельфа, 26, (12–13), 1375–1394.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и «Что такое бродяга?»
^ «Инструменты исследования: дрифтеры: Управление по исследованию и исследованию океана НОАА» . Oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 20 ноября 2022 г.
^ Лампкин, Р. и М. Пасос, 2006: Измерение поверхностных течений с помощью дрифтеров Программы поверхностной скорости: прибор, его данные и некоторые недавние результаты. Глава вторая книги «Лагранжев анализ и прогнозирование динамики побережья и океана» (LAPCOD) под ред. А. Гриффа, А. Д. Кирван, А. Дж. Мариано, Т. Озгокмен и Т. Россби. [2]
^ «Вносят свой вклад: дрифтерные буи обеспечивают достоверность климатических данных» . НОАА (climate.gov). 16 мая 2013 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2015 г.
^ Jump up to: ^а ^б Алкире, М.Б., М.Дж. Перри, Э. Д'Асаро и К.М. Ли. «Использование геохимических измерений на основе датчиков с автономных платформ для оценки биологического производства и экспорта углерода во время весеннего цветения в Северной Атлантике в 2008 году». Новости углерода океана и биогеохимии . 6 (2). hdl : 1912/6042 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1] "Что такое бродяга?"

[2] Глобальная программа дрифтеров

[noaa-3] "Дрифтеры"

[adp-4] "Препарировать дрифтера"

[NWFSCalaska2013-5] «Собственное послание NWFSC в бутылке: океанские дрифтеры и крошечные метки рассказывают истории на протяжении десятилетий» . NWFSC НОАА. 2013. Архивировано из оригинала 24 июля 2016 года.

[6] "Что такое бродяга?"

[7] «Океанские дрифтеры обучают анимации | Наутилус Live» . nautiluslive.org . 06.04.2020 . Проверено 20 ноября 2022 г.

[8] Дэвис, Расс Э. (1985). «Наблюдения дрифтеров за прибрежными поверхностными течениями во время CODE: метод и описательный взгляд» . Журнал геофизических исследований . 90 (C3): 4741. Бибкод : 1985JGR....90.4741D . дои : 10.1029/JC090iC03p04741 . ISSN 0148-0227 .

[:02-9] Jump up to: ^а ^б Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. «Мелководный дрифтер - Течения: Образование Национальной океанической службы NOAA» . Oceanservice.noaa.gov . Проверено 20 ноября 2022 г.

[:1-10] Jump up to: ^а ^б «Прибрежное круговорот в Беринговом море».

[:2-11] Jump up to: ^а ^б «КОД» . Лагранжева лаборатория дрифтеров . Проверено 20 ноября 2022 г.

[12] Лампкин, Р. и М. Пасос, 2006: Измерение поверхностных течений с помощью дрифтеров Программы поверхностной скорости: прибор, его данные и некоторые недавние результаты. Глава вторая книги «Лагранжев анализ и прогнозирование динамики побережья и океана» (LAPCOD) под ред. А. Гриффа, А. Д. Кирван, А. Дж. Мариано, Т. Озгокмен и Т. Россби. [1]

[13] «Дрифтеры» . Океанские дорожки . Проверено 20 ноября 2022 г.

[14] Эдвардс, К.П., Хэйр, Дж.А., Вернер, Ф.Е. и Блэнтон, Б.О., 2006. Лагранжева циркуляция на юго-востоке континентального шельфа США: последствия для распространения и удержания личинок. Исследования континентального шельфа, 26, (12–13), 1375–1394.

[:03-15] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и «Что такое бродяга?»

[16] «Инструменты исследования: дрифтеры: Управление по исследованию и исследованию океана НОАА» . Oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 20 ноября 2022 г.

[17] Лампкин, Р. и М. Пасос, 2006: Измерение поверхностных течений с помощью дрифтеров Программы поверхностной скорости: прибор, его данные и некоторые недавние результаты. Глава вторая книги «Лагранжев анализ и прогнозирование динамики побережья и океана» (LAPCOD) под ред. А. Гриффа, А. Д. Кирван, А. Дж. Мариано, Т. Озгокмен и Т. Россби. [2]

[NOAA20130516-18] «Вносят свой вклад: дрифтерные буи обеспечивают достоверность климатических данных» . НОАА (climate.gov). 16 мая 2013 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2015 г.

[:0-19] Jump up to: ^а ^б Алкире, М.Б., М.Дж. Перри, Э. Д'Асаро и К.М. Ли. «Использование геохимических измерений на основе датчиков с автономных платформ для оценки биологического производства и экспорта углерода во время весеннего цветения в Северной Атлантике в 2008 году». Новости углерода океана и биогеохимии . 6 (2). hdl : 1912/6042 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]