Włóczęga (urządzenie pływające)

Włóczęga nazywany dziurawą skarpetą . Typowe czujniki mierzą ciśnienie powietrza, temperaturę powierzchni morza , natężenie promieniowania i zasolenie .

Drifter (nie mylić z pływakiem ) to urządzenie oceanograficzne unoszące się na powierzchni w celu badania prądów oceanicznych poprzez śledzenie lokalizacji. Mogą również mierzyć inne parametry, takie jak temperatura powierzchni morza , zasolenie , ciśnienie barometryczne i wysokość fal. Nowoczesne driftery są zazwyczaj śledzone przez satelitę, często GPS . Nazywa się je czasami dryfterami Lagrange'a , ponieważ miejsce, w którym wykonują pomiary, porusza się z prądem. Głównym użytkownikiem drifterów jest Globalny Program Drifter NOAA .

Dryfująca boja (DBi)

Zasada konstrukcji

Główne komponenty dryftera obejmują pływaki powierzchniowe zapewniające pływalność , podwodne dryfowce , które zapewniają, że dryfujący podąża za ruchami wody i nie ma na niego wpływu wiatr, instrumenty (np. instrumenty zbierające dane, nadajniki do przesyłania zebranych danych i urządzenia GPS ), i wodoodporne pojemniki na instrumenty. Drifters to technologiczna ewolucja analizy prądów oceanicznych, przeprowadzana historycznie poprzez eksperymenty z dryfującymi butelkami, które z kolei zostały zbudowane na zasadzie wiadomości w butelce .

typy

Włóczęgi są zwykle włóczęgami powierzchniowymi lub włóczęgami głębinowymi. Dryftery powierzchniowe pozostają na najwyższym metrze słupa wody , a dryftery głębinowe są zawieszone około 15 metrów pod powierzchnią wody w celu śledzenia prądów podpowierzchniowych. Oba typy mierzą prądy w górnym oceanie.

Włóczęgi powierzchniowe

Głównym typem driftera powierzchniowego jest drifter CODE. Drifter CODE bierze swoją nazwę od eksperymentu Coastal Dynamics Experiment (CODE) z 1985 roku i jest również nazywany drifterem Davisa. Jest przeznaczony do śledzenia prądów powierzchniowych napędzanych wiatrem w górnym metrze oceanicznej warstwy mieszanej.

Drifter CODE składa się z cylindrycznego kadłuba, który zawiera akumulatory i elektronikę. Element hamulca składa się z czterech żagli ułożonych w kształcie krzyża. Drifter CODE ma lekko ujemną pływalność, a małe pływaki połączone z końcem ramion, do których przymocowane są żagle, zapewniają dodatkową pływalność, aby zapewnić unoszenie się na wodzie. Żagle poruszają drifterem wraz z panującymi prądami, a nadajnik driftera wysyła dane do satelitów.

Drifty głębinowe

Drifty głębinowe są zwykle nazywane dryfterami SVP, ponieważ zostały opracowane w ramach programu prędkości powierzchniowej (SVP) eksperymentu TOGA ( Tropical Ocean Global Atmosphere ) i World Ocean Circulation Experiment . Nazywane są również włóczęgami typu „dziurawa skarpeta”. Składają się z pływaka powierzchniowego, uwięzi i hamownicy. Pływak powierzchniowy zawiera baterię, instrumenty, które zbierają dane, takie jak temperatura, ciśnienie barometryczne, prędkość i kierunek wiatru oraz zasolenie oceanu, a także nadajnik, który przekazuje do satelitów pozycję dryfującej boi i dane zebrane przez instrumenty na powierzchni. Uwięź łączy boję powierzchniową z podpowierzchniową drogą hamującą. Hamownia to pokryta płótnem cylindryczna rama z otworami, która znajduje się około 15 metrów pod powierzchnią oceanu. Ponieważ włóczęga siedzi na tej głębokości, na jego ruch mają wpływ procesy zachodzące w górnych 15 metrach oceanu.

Aplikacje

Oceanografia fizyczna

Drifters dostarczają w czasie rzeczywistym informacji o cyrkulacji oceanicznej . Dokonują dokładniejszych i częstszych obserwacji prędkości prądu powierzchniowego, niż jest to możliwe na podstawie teledetekcyjnych . Nowoczesne wykorzystanie urządzeń GPS zasilanych energią słoneczną pozwala na długoterminową obserwację prądów powierzchniowych. Śledzenie włóczęgów oraz obliczanie ich prędkości i kierunku na przestrzeni kilku miesięcy pozwala lepiej zrozumieć globalną cyrkulację oceanów i różnice w prądach w różnych porach roku. Jednostki GPS mogą przesyłać dane lokalizacyjne przez satelitę zaprogramowaną liczbę razy w ciągu dnia, dzięki czemu badacze mogą obserwować ruch w czasie rzeczywistym, ale mogą również obsługiwać inne technologie gromadzenia danych, które należy pobierać i pobierać osobiście. Śledzenie włóczęgów Lagrange'a i badanie obecnych wzorców na poszczególnych obszarach może pomóc w zrozumieniu rozprzestrzeniania się larw organizmów morskich, śledzeniu wycieków ropy lub innych zanieczyszczeń, nawigacji po szlakach żeglugowych oraz pomocy w operacjach poszukiwawczych i ratowniczych.

Wszystkie driftery mierzą położenie, które można wykorzystać do obliczenia prędkości prądów oceanicznych. Można dodać dodatkowe czujniki, takie jak temperatura powierzchni morza , ciśnienie barometryczne , zasolenie , wysokość fali, prędkość i kierunek wiatru, czujniki optyczne i wewnętrzne czujniki diagnostyczne pływaków powierzchniowych. Każdy pomiar wymaga dodatkowego czujnika, podczas gdy pomiary wysokości fali również wymagają braku drogi.

Dane te można wykorzystać do poszerzenia naszej wiedzy na temat prądów oceanicznych i cyrkulacji, ulepszenia prognoz intensywności huraganów i udoskonalenia modeli pogodowych . Pozwalają naukowcom projektować modele wzorców klimatycznych i pogodowych, takich jak El Niño i huragany.

Parametry fizyczne, które drifterzy mogą zmierzyć

  • Ciśnienie barometryczne . Barometr na górze pływaka służy do pomiaru ciśnienia barometrycznego na poziomie morza. Wykazano, że pomiary te znacznie poprawiają prognozy pogody.
  • Temperatura powierzchni morza (SST) jest mierzona przez termistor (termometr) na dnie pływaka.
  • zasolenie . Czujnik zasolenia (w szczególności bardzo dokładna para czujników przewodności i temperatury) służy do pomiaru zasolenia powierzchni morza u podstawy pływaka powierzchniowego. Można to również zrobić głębiej na uwięzi między pływakiem a hamulcem.
  • Wiatr . Anemometr dźwiękowy i wiatrowskaz służą do pomiaru prędkości i kierunku wiatru.
  • Kolor oceanu. Niektóre włóczęgi zawierają czujnik promieniowania upwellingu zamontowany na pływaku powierzchniowym tuż pod powierzchnią morza, wraz z czujnikiem promieniowania opadającego w dół. Ich obserwacje wykorzystano do zbadania zmian chlorofilu w odległych regionach, takich jak Ocean Południowy.
Drifter starannie skompresowany do rozłożenia (po lewej) iz całkowicie wysuniętym nylonowym hamulcem (po prawej).

Oceanografia biologiczna

Driftery są często wykorzystywane do zbierania informacji dotyczących oceanografii biologicznej, takich jak transport organizmów.

Dryftery Lagrange'a można wybrać zamiast większej liczby szybowców typu Eulera do badań biologicznych, gdy efekty adwekcyjne lub wpływ mieszającej się wody mają być zminimalizowane. Zobacz Lagrange'a i Eulera specyfikacja pola przepływu . Włóczęgi mają podążać za działką wodną podczas jej przemieszczania, a nie mierzyć właściwości wody na określonym obszarze. Na ogół są wysyłane na głębokość w określonej izopikalnej lub linii o stałej gęstości przed rozpoczęciem pomiarów. Ta głębokość jest zwykle poniżej wpływu wiatrów powierzchniowych i mieszania. Driftery są używane do pokazania określonej działki wodnej zmieniającej się w czasie, podczas gdy szybowce, które poruszają się niezależnie nad wodą, mogą dać większy kontekst przestrzenny.

Przykładem wykorzystania włóczęgów jest eksperyment North Atlantic Bloom (NAB), w którym bada się fizyczne i biologiczne procesy zakwitów fitoplanktonu . Rozpuszczone związki i składniki odżywcze, takie jak O 2 , NO 3 i rozdrobniony węgiel organiczny (POC), zmieniają się w trakcie kwitnienia w różnych skalach czasowych i przestrzennych. Dryfujący mierzył te związki, a ponieważ dryfujące „podążają za łatką”, wpływ mieszania wody został zminimalizowany. Wszelkie zmiany poziomu tlenu i składników odżywczych można uznać za „wewnętrzne” w stosunku do działki wodnej i prawdopodobnie w wyniku procesów, takich jak fotosynteza lub oddychanie, które miały miejsce na samej działce.

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Drifter_(floating_device)&oldid=1139415540 ”