理论教育 海洋水文测量技术方法及操作使用检查

海洋水文测量技术方法及操作使用检查

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:表3.5颠倒温度表系列主要技术指标操作使用方法:使用前的检查使用前应进行以下各项检查:检查颠倒温度表的检定证书,内容应完整,在有效期内。将各层采水器编号、颠倒温度表器号和V0值记入表3.6和表3.7中。

海洋水文测量技术方法及操作使用检查

1.技术指标

(1)水温观测的准确度

目前,世界上海洋学家关于水温观测的准确度达成如下共识:

对于大洋,因其温度分布均匀,变化缓慢,观测准确度要求较高。一般温度应精确到1级,即±0.02℃。

在浅海,因海洋水文要素时空变化剧烈,梯度和变化率比大洋的要大百倍乃至千倍,水温观测的准确度可以放宽。对于一般水文要素分布变化剧烈的海区,水温观测准确度为±0.1℃。对于那些有特殊要求的细微结构的调查(如水团界面、跃层)以及海洋与大气小尺度能量交换的研究等,应根据各自的要求确定水温观测准确度。

在实际工作中,主要根据项目的要求和研究目的,同时兼顾观测海区和观测方法的不同以及仪器的类型,按表3.3确定水温观测的准确度和分辨率

表3.3 水温观测的准确度和分辨率

(2)观测时次

大面或断面测站,船到站观测一次;连续测站,一般每小时观测一次。

(3)水温观测的标准层次

表3.4为标准观测层次。

表3.4 标准观测层次 单位:m

注1:表层指海面下3m以内的水层。
注2:底层的规定如下:水深不足50m时,底层为离底2m的水层;水深在50m~200m范围内时,底层离底的距离为水深的4%;水深超过200m时,底层离底的距离,根据水深测量误差、海浪状况、船只源移情况和海底地形特征综合考虑,在保证仪器不触底的原则下尽量靠近海底。
注3:底层与相邻标准层的距离小于规定的最小距离时,可免测接近底层的标准层。

2.观测方法

1)颠倒温度计测温方法

标准层水温通常用颠倒温度表和颠倒采水器配合进行观测。颠倒温度表分为闭端颠倒温度表和开端颠倒温度表。闭端颠倒温度表用以测量海水温度;开端颠倒温度表与闭端颠倒温度表配合使用,可测量颠倒处的深度。颠倒温度表系列主要技术指标见表3.5。

表3.5 颠倒温度表系列主要技术指标

操作使用方法:

(1)使用前的检查

使用前应进行以下各项检查:检查颠倒温度表的检定证书,内容应完整,在有效期内。

检查所用颠倒温度表是否合格。

经检查确认合格的颠倒温度表,在同一采水器上放两支闭端颠倒温度表的情况下,要做配对工作。挑选V0值接近、外形尺寸相近的两支配对使用。

(2)安装和测量

使用颠倒温度表测量海水温度按以下步骤和要求实施:

将选好的颠倒温度表安装到采水器上,观测100m以浅(含100m)各标准层的水温时,使用双管式温度表套管,安装两支V0值相近的闭端颠倒温度表;观测100m以深各标准层的水温时,使用三管式温度表套管,安装两支V0值相近的闭端颠倒温度表和一支开端颠倒温度表。

将装好温度表的采水器从表层至深层依次安放在采水器架上。根据测站水深确定观测层次。将各层采水器编号、颠倒温度表器号和V0值记入表3.6(水深小于或等于100m)和表3.7(水深大于100m)中。

表3.6 颠倒温度表测温记录表(I)

表3.7 颠倒温度表测温记录表(II)

观测时,将绳端系有重锤的绞车钢丝绳移至舷外,将底层采水器挂在重锤以上1m处的钢丝绳上。然后根据各观测水层之间的间距下放钢丝绳,并将采水器依次挂在钢丝绳上。若存在温跃层时,在跃层内应适当增加测层。

当水深为100m以浅时,在悬挂表层采水器之前,应先测量钢丝绳倾角。倾角大于10°时,应求得倾角订正值。若订正值大于5m,应每隔5m增挂一个采水器,直到底层采水器离预定的底层在5m以内再挂表层采水器,最后将其下放到表层水中。

颠倒温度表的感温时间自最上层(表层)采水器沉入水中后开始计时,感温7~10min后,测量钢丝绳倾角,投下“使锤”(连续观测时正点打锤),记下钢丝绳倾角和打锤时间。并用手轻触钢丝绳,凭感觉到的振动次数(每个采水器振动两次)来判断最下层采水器是否已经颠倒。待各层采水器全部颠倒后,依次提取采水器,并将其放回到采水器架原来的位置上,立即读取各层温度表的主、副温值,记入颠倒温度表测温记录表的第一次读数栏内。

如需取水样,待取完水样后,第二次读取温度表的主、副温值,并记入观测记录表的第二次读数栏内。第二次读数应换人复核,若同一支温度表的主温读数相差超过0.02℃时,应重新复核,以确认读数无误。

若某预定水层的采水器未颠倒或某层水温读数有疑,应立即补测;如某水层的测量值经计算整理后,两支温度表之间的水温差值多次出现超过0.06℃,应考虑更换其中可疑的温度表。

颠倒温度表不宜长期倒置,每次观测结束后必须正置采水器。

如因某种原因,不能一次完成全部标准层的水温观测时,可分两次进行。但两次观测的时间间隔应尽量缩短。

(3)资料处理

资料处理按以下步骤和要求实施:

利用颠倒温度表测标准层水温时,温度表读数须作器差订正。订正时先根据主、副温度表的第二次读数,从温度表检定书中分别查得相应的订正值,再计算闭端颠倒温度表的t(副温+副温器差)和T(主温+主温器差)及开端颠倒温度表的t′(副温+副温器差)和T′(主温+主温器差)。

颠倒温度表读数经器差订正后,还应作还原订正。

确定观测水温时,若某观测层两支颠倒温度表实测水温的差值小于0.06℃,取两支温度表实测水温的平均值作为该层的水温,当两支颠倒温度表实测水温的差值大于0.06℃时,可根据相邻两层的水温或前后两次观测的水温(连续观测时)的比较,取两者中合理的一个温度值,并加括号。若无法判断时,可将两个水温值都记入记录表的Tw档内。(www.daowen.com)

确定温度表测温的实际深度时,对于100m以浅的水层(含100m),当钢丝绳倾角在10°以内时,放出绳长即可作为温度表测温的实际深度;钢丝绳倾角超过10°时,应作钢丝绳的倾角订正,求得温度表测温的实际深度。对于100m以深的水层,可根据开、闭端颠倒温度表的Tu和Tw值求得各温度表的计算深度,即为温度表测温的实际深度。

2)温盐深测量仪测温

温盐深(CTD)测量仪分实时显示和自容式两大类。

CTD测量仪操作主要包括室内和室外操作两大部分。前者主要是控制作业进程,后者则是收放水下单元,但两者应密切配合、协调进行。具体观测步骤和要求如下:

①观测期间首先应按表3.8的格式记录有关信息,并在计算机中输入观测日期、文件名、站位(经度、纬度)和其他有关的工作参数。

②投放仪器前应确认机械连接牢固可靠,水下单元和采水器水密情况良好。待整机调试至正常工作状态后开始投放仪器。

③将水下单元吊放至海面以下,使传感器浸入水中感温3~5min。对于实时显示CTD,观测前应记下探头在水面时的深度(或压强值);对自容式CTD,应根据取样间隔确认在水面已记录了至少三组数据后方可下降进行观测。

④根据现场水深和所使用的仪器型号确定探头的下放速度。一般应控制在1.0m/s左右。在深海季节温跃层以下下降速度可稍快些,但以不超过1.5m/s为宜。在一次观测中,仪器下放速度应保持稳定。若船只摇摆剧烈,可适当增加下放速度,以避免在观测数据中出现较多的深度(或压强)逆变。

⑤为保证测量数据的质量,取仪器下放时获取的数据为正式测量值,仪器上升时获取的数据作为水温数据处理时的参考值。

表3.8 CTD观测记录表

⑥获取的记录,如磁盘、记录板和存储器等,应立即读取或查看。如发现缺测数据、异常数据、记录曲线间断或不清晰时,应立即补测。如确认测温数据失真,应检查探头的测温系统,找出原因,排除故障。

⑦CTD测量仪测温注意事项:

a.释放仪器应在迎风舷,避免仪器压入船底。观测位置应避开机舱排污口及其他污染源。

b.探头出入水时应特别注意防止和船体碰撞。在浅水站作业时,还应防止仪器触底。

c.利用CTD测量仪测水温时,每天至少应选择一个比较均匀的水层与颠倒温度表的测量结果比对一次。如发现CTD的测量结果达不到所要求的准确度,应及时检查仪器,必要时更换仪器传感器,并应将比对和现场标定的详细情况记入观测值班日志。

d.CTD的传感器应保持清洁。每次观测完毕,须冲洗干净,不能残留盐粒和污物。探头应放置在阴凉处,切忌曝晒。

3)走航测温

仪器设备:抛弃式温深(XBT)测量仪、抛弃式温盐深(XCTD)测量仪和走航式CTD(MVP300)测量仪等皆可按观测要求,在船只以规定船速航行下投放。

观测步骤和要求:

使用XBT、XCTD和MVP300等仪器走航测温的基本步骤和要求如下:

(1)XBT和XCTD测量仪观测步骤

①仪器探头投放前,输入探头编号、型号、时间、站号、经纬度,并进入投放准备状态。

②应用手持发射枪或固定发射架(要求良好接地),将探头投入水中。带有仪器控制器的专用计算机便开始显示采集数据或绘制曲线。

③探头的投放,最好选在船体后部进行,以免导线与船舷磨擦。

(2)走航式CTD(MVP300)测量仪观测步骤

①绞车系统自检、数据采集及通信软件自检、GPS数据检测。

②按观测要求,船只以规定船速航行。

③投放CTD拖鱼,并储存数据。

④回收CTD拖鱼。

4)标准层水温的观测

标准层的水温,可利用CTD、XBT、XCTD和走航式CTD(MVP300)测量仪等仪器测得的标准层上、下相邻的观测值通过内插求得,也可利用颠倒温度表测得。

CTD观测资料的处理原则上应按照仪器制造公司提供的数据处理软件或通过鉴定的软件实施。其基本规则和步骤如下:

①将仪器采集的原始数据转换成压力、温度及电导率数据;

②对资料进行编辑;

③对资料进行质量控制,主要包括剔除坏值、校正压强零点以及对逆压数据进行处理等;

④进行各传感器之间的延时滞后处理;

⑤取下放仪器时观测的数据计算温度,并按规定的标准层深度记存数据。

现场XBT、XCTD和走航式CTD(MVP300)测量仪资料处理:

走航测温资料处理的规则如下:

①XBT、XCTD和走航式CTD(MVP300)测量仪探头测量的原始数据,通过厂家提供的数据处理软件或通过鉴定的软件进行转换和处理;

②XBT的资料信息也可通过发射机向有关卫星发射;

③XCTD应通过它的校准系数计算出温度等要素。

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