Погодный буй
Метеорологические буи — это инструменты, которые собирают данные о погоде и океане в Мировом океане, а также помогают при экстренном реагировании на разливы химических веществ , судебных разбирательствах и инженерном проектировании . Заякоренные буи используются с 1951 года, а дрейфующие буи - с 1979 года. Заякоренные буи соединяются со дном океана с помощью цепей , нейлона или плавучего полипропилена . С упадком метеорологических кораблей с 1970-х годов они стали играть более важную роль в измерении условий в открытом море. В 1980-х и 1990-х годах сеть буев в центральной и восточной тропической части Тихого океана помогла изучить Эль-Ниньо-Южное колебание . Заякоренные метеорологические буи имеют диаметр 1,5–12 метров (5–40 футов), а дрейфующие буи меньше, их диаметр составляет 30–40 сантиметров (12–16 дюймов). Дрейфующие буи являются доминирующей формой метеорологических буев: по всему миру их насчитывается 1250. Данные о ветре , поступающие с буев, имеют меньшую погрешность, чем данные с судов. Имеются различия в значениях измерения температуры поверхности моря между двумя платформами, а также в зависимости от глубины измерения и от того, нагревается ли вода судном, которое измеряет количество.
История
[ редактировать ]
Первое известное предложение о наземных наблюдениях за погодой на море появилось в связи с авиацией в августе 1927 года, когда Гровер Ленинг заявил, что «метеостанции вдоль океана в сочетании с разработкой гидросамолетов, имеющих столь же большую дальность действия, приведут к регулярным океанским полетам». в течение десяти лет». [1] Начиная с 1939 года корабли береговой охраны США использовались в качестве метеорологических кораблей для защиты трансатлантической воздушной торговли. [2]
Во время Второй мировой войны ВМС Германии разместили метеорологические буи ( Wetterfunkgerät See — WFS) на пятнадцати стационарных позициях в Северной Атлантике и Баренцевом море . Их запускали с подводных лодок на максимальную глубину океана 1000 саженей (1800 метров), ограниченную длиной якорного троса. Общая высота корпуса составляла 10,5 метров (большая часть которого находилась под водой), увенчивалась мачтой и выдвижной антенной высотой 9 метров. Данные (температура воздуха и воды, атмосферное давление и относительная влажность) кодировались и передавались четыре раза в день. Когда батареи (высоковольтные сухие элементы для клапанов и никель-железные для другого источника питания, а также для подъема и опускания воздушной мачты) разрядились, примерно через восемь-десять недель, устройство самоуничтожилось. [3] [4]
Корпус буя океанографического метеорологического автоматического устройства ВМФ (NOMAD) длиной 6 метров (20 футов) был первоначально спроектирован в 1940-х годах для программы сбора данных ВМС США на море. В период с 1956 по 1958 год ВМС США тестировали морские автоматические метеостанции на случай ураганов, хотя дальность радиопередачи и срок службы батарей были ограничены. [5] В период с 1951 по 1970 год в общей сложности был построен и развернут в море 21 буй NOMAD. [6] С 1970-х годов использование метеорологических буев вытеснило роль метеорологических кораблей, поскольку их дешевле эксплуатировать и обслуживать. [7] Самое раннее сообщение об использовании дрейфующих буев было связано с изучением поведения океанских течений в Саргассовом море в 1972 и 1973 годах. [8] С 1979 года дрейфующие буи стали использоваться все чаще, и по состоянию на 2005 год в океанах Земли бороздило 1250 дрейфующих буев. [9]
В период с 1985 по 1994 год в экваториальной части Тихого океана было развернуто большое количество заякоренных и дрейфующих буев для мониторинга и прогнозирования явления Эль-Ниньо . [10] ураган Катрина опрокинул буй высотой 10 м (33 фута) впервые в истории Национального центра буев данных (NDBC). 28 августа 2005 года [11] 13 июня 2006 г. дрейфующий буй 26028 завершил долгосрочный сбор данных о температуре поверхности моря после передачи в течение 10 лет, 4 месяцев и 16 дней, что является самым продолжительным известным временем сбора данных для любого дрейфующего буя. [12] Первый метеорологический буй в Южном океане был развернут Интегрированной системой морских наблюдений (IMOS) 17 марта 2010 года. [13]
Инструментарий
[ редактировать ]Погодные буи, как и другие типы метеостанций, измеряют такие параметры, как температура воздуха над поверхностью океана, скорость ветра (постоянного и порывистого), атмосферное давление и направление ветра. Поскольку они расположены в океанах и озерах, они также измеряют воды температуру , высоту волн и преобладающий период волн . [14] Необработанные данные обрабатываются и могут регистрироваться на борту буя, а затем передаваться по радио, сотовой или спутниковой связи в метеорологические центры для использования в прогнозировании погоды и изучении климата. Используются как заякоренные буи, так и дрейфующие буи (дрейфующие в течениях открытого океана). Стационарные буи измеряют температуру воды на глубине 3 метра (9,8 футов). [15] В мире существует множество различных дрейфующих буев, различающихся по конструкции и расположению надежных датчиков температуры. Эти измерения передаются на спутники для автоматического и немедленного распространения данных. [15] Помимо использования в качестве источника метеорологических данных, их данные используются в исследовательских программах, аварийном реагировании на разливы химических веществ, судебных разбирательствах и инженерном проектировании. [14] Заякоренные метеорологические буи также могут служить навигационным средством, как и другие типы буев.
Типы
[ редактировать ]
Диаметр метеорологических буев составляет 1,5–12 метров (5–40 футов). Те, что размещены на мелководье, меньше по размеру и пришвартовываются только с помощью цепей, тогда как на более глубоких водах используется комбинация цепей, нейлона и плавучего полипропилена. [14] Поскольку заякоренные метеорологические буи не имеют прямого навигационного значения, они классифицируются как специальные знаки по схеме МАМС , окрашены в желтый цвет и имеют желтый проблесковый огонь в ночное время.
Буи для дискусов имеют круглую форму и пришвартованы в глубоких местах океана, их диаметр составляет 10–12 метров (33–39 футов). [16] [17] Алюминиевый 3-метровый (10 футов) буй представляет собой очень прочную метеорологическую океанскую платформу, обладающую длительной живучестью. Ожидаемый срок службы 3-метровой (10 футов) платформы превышает 20 лет, при правильном обслуживании эти буи не выводятся из эксплуатации из-за коррозии. NOMAD — это уникальный заякоренный алюминиевый буй для мониторинга окружающей среды, предназначенный для использования в экстремальных условиях вблизи побережья и через Великие озера . [16] Кочевники, пришвартованные у атлантического побережья Канады, обычно испытывают зимние штормы с максимальной высотой волн, приближающихся к 20 метрам (66 футов) в заливе Мэн.
Дрейфующие буи меньше, чем их заякоренные аналоги, их диаметр составляет 30–40 сантиметров (12–16 дюймов). Они изготовлены из пластика или стекловолокна и, как правило, бывают двухцветными: одна половина поплавка белого цвета, а другая половина поплавка другого цвета, либо полностью черными или синими. Он измеряет меньший набор метеорологических переменных по сравнению со своим пришвартованным аналогом, с барометром, измеряющим давление в трубке наверху. У них есть термистор (металлический термометр) на основании и подводный тормоз , или морской якорь, расположенный на глубине 15 метров (49 футов) ниже поверхности океана, соединенный с буем длинным тонким тросом. [18]
Развертывание и обслуживание
[ редактировать ]
Крупную сеть прибрежных буев вблизи Соединенных Штатов обслуживает Национальный центр буев данных. [19] развертывание и техническое обслуживание осуществляет Береговая охрана США. [20] В Южной Африке Метеорологическая служба Южной Африки развертывает и извлекает свои собственные буи, а Метеорологическая служба Новой Зеландии выполняет ту же задачу для своей страны. [21] Министерство окружающей среды Канады управляет и устанавливает буи для своей страны. [22] Метеорологическое бюро Великобритании размещает дрейфующие буи как в северной, так и в южной части Атлантического океана. [23]
Сравнение с данными с кораблей
[ редактировать ]Сводки о ветре с заякоренных буев имеют меньшую погрешность, чем с судов. Сравнение двух измерений усложняется тем, что буи NOMAD сообщают о ветре на высоте 5 метров (16 футов), а суда сообщают о ветре на высоте 20–40 метров (66–131 фут). [24] Температура поверхности моря, измеренная во входном отверстии крупных кораблей, имеет погрешность около 0,6 ° C (1 ° F) из-за тепла в машинном отделении. [25] С 2000 года температуру поверхности моря все чаще измеряют термометрами на буях; кажущееся более низкие температуры привели к недооценке глобального потепления с 2000 года. [26] Стационарные буи измеряют температуру воды на глубине 3 метров (10 футов). [15]
Галерея
[ редактировать ]
12-метровый дискус-буй
12-метровый дискус-буй
10-метровый дискусный буй
10-метровый дискусный буй
10-метровый дискусный буй
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джордж Ли Дауд-младший (август 1927 г.). «Первый самолет в Германию» . Популярная наука . 111 (2). Издательство Popular Science, Inc.: 121 . Проверено 18 января 2011 г.
- ^ Малькольм Фрэнсис Уиллоуби (1 июня 1980 г.). Береговая охрана США во Второй мировой войне . стр. 127–130. ISBN 978-0-405-13081-6 . Проверено 18 января 2011 г.
- ^ Деге, Вильгельм (2003). Война к северу от 80-х: последняя немецкая арктическая метеостанция Второй мировой войны . Калгари, Альта: Арктический институт Северной Америки. стр. 300–301. ISBN 9780870817687 .
- ^ Селинджер, Франц (1985). «Немецкие автоматические метеостанции в Арктике 1942-1945 гг.». Полярные исследования (55). Бремерхафен: 55-67.
- ^ Дж. А. Ширли (май 1959 г.). «Морские автоматические метеостанции» (PDF) . Темы бюро погоды . 18 (5): 83. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июня 2019 г. Проверено 10 августа 2017 г.
- ^ Г. Л. Тимпе и Н. Ван де Вурде (октябрь 1995 г.). «Буи NOMAD: обзор сорока лет использования». «Проблемы нашей меняющейся глобальной окружающей среды». Материалы конференции. ОКЕАНЫ '95 MTS/IEEE . Том. 1. С. 309–315. дои : 10.1109/OCEANS.1995.526788 . ISBN 0-933957-14-9 . S2CID 111274406 .
- ^ Национальный исследовательский совет (США). Комитет по наукам об океане, Национальный исследовательский совет (США). Группа исследований по взаимодействию океана и атмосферы (1974). Роль океана в прогнозировании климата: отчет о семинарах, проведенных Группой по изучению взаимодействия океана и атмосферы под эгидой Комитета по наукам об океане Совета по делам океана, Комиссии по природным ресурсам, Национального исследовательского совета . Национальные академии. п. 40 . Проверено 18 января 2011 г.
- ^ Элвин Э. Уилсон (июль 1973 г.). «Ученые обнаружили, что западноатлантические течения весьма изменчивы». Журнал погоды Моряков . 17 (4). Национальное управление океанических и атмосферных исследований .
- ^ Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (15 апреля 2009 г.). «Движение океана и поверхностные течения» . Проверено 28 января 2011 г.
- ^ К.А.Браунинг; Роберт Дж. Герни (1999). Глобальные энергетические и водные циклы . Издательство Кембриджского университета . п. 62. ИСБН 978-0-521-56057-3 . Проверено 9 января 2011 г.
- ^ Ураганы: наука и общество (2010). «Погодные буи» . Университет Род-Айленда . Проверено 28 января 2011 г.
- ^ Сбор спутников локализации (июнь 2010 г.). «Книга рекордов Гиннесса АРГОС» (PDF) . п. 5. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2011 г. Проверено 28 января 2011 г.
- ^ Интегрированная система морских наблюдений (май 2010 г.). «IMOS устанавливает первый в мире метеорологический буй в отдаленных районах Южного океана» (PDF) . Морские вопросы (8). Департамент инноваций, промышленности, науки и исследований : 1. Архивировано из оригинала (PDF) 20 марта 2020 г. Проверено 20 августа 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с Национальный центр буев данных (4 февраля 2008 г.). «Программа пришвартованных буев» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Архивировано из оригинала 06 марта 2012 г. Проверено 29 января 2011 г.
- ^ Jump up to: а б с Витторио Барале (2010). Океанография из космоса: новый взгляд . Спрингер. стр. 237–238. ISBN 978-90-481-8680-8 . Проверено 9 января 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Джефф Маркелл (2003). Путеводитель по погоде для моряков . Шеридан Хаус, Инк. с. 13. ISBN 978-1-57409-158-8 . Проверено 27 января 2011 г.
- ^ «Наблюдение за океанами: отчет General Dynamics» . Труды Военно-морского института . 93 (1). Аннаполис, Мэриленд: Военно-морской институт США: 28–29. Январь 1967 г. ISSN 0041-798X . Проверено 16 июня 2020 г.
- ^ Р. Лампкин и М. Пасос (8 июня 2010 г.). «Что такое бродяга?» . Глобальная программа дрифтеров . Проверено 29 января 2011 г.
- ^ Лэнс Ф. Босарт, Уильям А. Спригг, Национальный исследовательский совет (1998). Метеорологический буй и прибрежная морская автоматизированная сеть для США . Пресса национальных академий. п. 11 . ISBN 978-0-309-06088-2 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Министерство внутренней безопасности (2 июня 2009 г.). «Погодные программы Министерства внутренней безопасности» (PDF) . Офис федерального координатора по метеорологии . п. 2 . Проверено 29 января 2011 г.
- ^ Группа по сотрудничеству в области буев для сбора данных (2009 г.). «Методы восстановления буев» (PDF) . Совместная техническая комиссия ВМО-МОК по океанографии и морской метеорологии Центр поддержки платформы наблюдений на месте. стр. 1–4 . Проверено 29 января 2011 г.
- ^ Окружающая среда Канады (30 декабря 2010 г.). «Морские метеорологические наблюдения» . Правительство Канады . Проверено 29 января 2011 г.
- ^ Метеорологическое бюро (2011). «Морские наблюдения» . Проверено 5 февраля 2023 г.
- ^ Бриджит Р. Томас; Элизабет К. Кент и Вэл Р. Суэйл (2005). «Методы выравнивания скорости ветра с кораблей и буев» (PDF) . Международный журнал климатологии . 25 (7). Джон Вили и сыновья, ООО: 979–995. Бибкод : 2005IJCli..25..979T . дои : 10.1002/joc.1176 . S2CID 128839496 . Архивировано из оригинала (PDF) 17 апреля 2018 г. Проверено 01 марта 2018 г.
- ^ Уильям Дж. Эмери; Ричард Э. Томсон (2001). Методы анализа данных в физической океанографии . Профессиональное издательство Персидского залива. стр. 24–25. ISBN 978-0-444-50757-0 . Проверено 9 января 2011 г.
- ^ Майкл Маршалл (16 ноября 2010 г.). «Корабли и буи замедлили глобальное потепление» . Новый учёный . Проверено 29 января 2011 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]