ОБЛІК СПЕЦИФІКИ ТЕРМОХАЛІННИХ ГРАДІЄНТІВ ПРИ СТД-ПРОФІЛЮВАННІ МОРЯ - тема наукової статті за загальним
Ціна:
Автори роботи:
Науковий журнал:
Рік виходу:
Текст наукової статті на тему «ОБЛІК СПЕЦИФІКИ ТЕРМОХАЛІННИХ ГРАДІЄНТІВ ПРИ СТД-ПРОФІЛЮВАННІ МОРЯ»
ВЕСТНИК ПІВДЕННОГО НАУКОВОГО ЦЕНТРУ РАН Том 4, № 2, 2008, стор. 34^5
ОБЛІК СПЕЦИФІКИ ТЕРМОХАЛІЇНИХ ГРАДІЄНТІВ ПРИ СТД-ПРОФІЛЮВАННІ МОРЯ
Широке застосування в океанологічній практиці різних типів СТД-зондів вимагає формування універсальних, що враховують специфіку термохалінних градієнтів технологій обробки та інтерпретації даних. У роботі розглянуто досвід та підходи, що застосовуються ММБІ та ЮНЦ РАН при обробці первинних даних СТД-профілювань. Запропоновано процедуру відбору та обліку результатів вимірювань при вертикальному та горизонтальному СТД-профілюванні моря.
Ключові слова: СТД-зондування, профіль, дані, обробка, термохалінний, градієнт, процедура, методика, аналіз, процеси, масштаби, інформація, масиви.
У сучасній океанології використовується широкий арсенал гідрофізичних вимірювальних приладів. Вони являють собою зондувальні, буксировані, автономні та інші спеціальні інформаційно-вимірювальні системи [1, 2]. Багатокомпонентні системи збору даних дозволяють скоротити кількість та обсяг рутинних вимірювань параметрів морського середовища. Водночас вони надають для систематизації та аналізу значні масиви інформації. Найбільш детальну океанографічну картину дає спільне використання вертикальних зондувальних комплексів та
вимірювальних пристроїв, що буксируються за судном, що безперервно рухається. Залежно від завдань рейсу, обладнання, геоморфології дна і частоти гідрологічних розрізів на кожній станції можна проводити як вертикальне, так ігоризонтальне зондування водяної товщі.
У цій роботі обговорюються досвід та підходи, що застосовуються в ММБІ та ЮНЦ РАН при обробці та інтерполяції первинної інформації, як отриманої за допомогою різних гідрозондів (табл. 1), так і із застосуванням класичних вимірів [3-11]. На ряді конкретних при-
Таблиця 1. Характеристики точності та меж вимірювань датчиків СТД-зондів
№ Наймен- Точність/діапазон вимірювань каналу
температура електропровідність тиск
I SEACAT ±0,005 °С/ ±0,0005 См/м/ ±0,1 % від межі/
SBE 19plus від -5 до +35 °С від 0 до 9 Див/м отОдо 1000 дб
2 SEACAT ±0,01 °С/ ±0,001 См/м/ ±0,25% від межі/
SBE 19 від -5 до +35 °С від 0 до 7 Див/м отОдо 1000 дб
3 CTD90/ 60М ±0,005 °С/ ±0,005 См/м/ ±0,1% від межі/
від -2 до +32 °С від 0 до 6 См/м отОдо 1000 дб
4 ME Eco ±0,05 °С/ ±0,01 См/м/ ±0,1% від межі/
Memory від -5 до +35 ° С від 0 до 6 См / м від 0 до 500 дб
5 ADM Bio- ±0,01 °а ±0,01 См/м/ ±0,1% від межі/
Fish від -2 до +38СС від 0 до 6 Див/м від 0 до 100 дб
1 Південний науковий центр РАН, м. Ростов-на-Дону, вул. Чехова, 41, тел. (863) 266-64-26. e-mail: [email protected].
2 Мурманський морський біологічний інститут КНЦ РАН. м. Мурманськ, вул. Володимирська, 17. тел. (8152) 23-07-62. e-mail: [email protected].
При складанні іспольеовеї гвоморфологічні дані ММБІ та ЮНЦ РАН, навігаційні карти ГУНІО ВМО Створено з використанням програми АтсМер в коілпексеАгсО/Е 9.1 Комп'ютерний дизайн М А Болдирєв
Батиметрія Азовського моря
Масштаб 1 500 ТОВ з паралелі 44° Система координат 1942 року (Пулково)
0 4 8 16 24 32 щ щ щ^^^ж -I Кіпоіетри
Склав: академік Г.Г. Матішов
Зняття копій(тиражування) та вигосп'єпування змісту картки для видання інших творів (карт) допускається з дозволу Південного наукового центру РАН
23° 28° 33° 38* 43" 48° 53° 82° 58° 63°
33° 38° 43° 68° 48° 53"
Трійник та клапан
Захист датчика електропровідності/ (закриває датчик температури, ТС-канал та датчик електропровідності)
відповідають заявленій виробниками точності (табл. 1). Чим вища точність і менша постійна часу датчиків зонда, тим менший масштаб явищ, які можна реєструвати за їх допомогою. Як очевидно з табл. 1, датчики температури та тиску зондів БЕАСАТ 8ВЕ 19р1і5 та СТЕ)90/60М мають найбільшу точність визначення вимірюваних параметрів. При цьому у оснащеного насосом зонда БЕАСАТ БВЕ 19р1і8 на порядок вища точність визначення електропровідності. Такі зонди у першому наближенні можна використовувати вивчення мікромасштабних явищ. У ММБІ та ЮНЦ РАН дані моделі використовуються для дослідження мезомасштабних явищ в Азовському морі [12].
Залежно від поставленої мети дослідження та масштабів явищ, що вивчаються, зонди обох типів можуть бути запрограмовані на різні режими роботи:
- режим профілювання призначений для використання у випадках, коли необхідно вимір вертикальних профілів потрібних параметрів. У цьому режимі зонди роблять
Мал. 3. Схема СТД-зондів БЕАСАТ БВЕ 19 та 19р1і5
заходів розглянуто особливості налаштування двох типів СТД-зондів, а також можливість вивчення за їх допомогою термохалінних процесів у мікро-, мезо- та макромасштабах. Проаналізовано гідрологічні розрізи, отримані 2007 р. в експедиціях в Азовське та Баренцеве моря (рис. 1, 2). Наголошено на важливості обліку в еко-системних дослідженнях локальної, синоптичної та іншої специфіки.термохалінних градієнтів під час профілювання моря.
В експедиційній практиці ММБІ та ЮНЦ РАН (рис. 1, 2) використовуються зонди, які за принципом роботи можна умовно поділити на два типи. Перший тип характеризується наявністю насоса, що прокачує воду через датчики температури та електропровідності (рис. 3). У зондах другого типу (рис. 4) немає насоса для прокачування води через датчики. Вода проходить через них у процесі приладу. Фахівці німецьких фірм, які виробляють це обладнання, стверджують, що цей варіант більш простий і надійний. Дане твердження було перевірено нами у польових умовах та під час калібрування зондів ММБІ та ЮНЦ РАН у лабораторіях ЛО ВНІІМ ім. Д.І. Менделєєва у травні 2007 року.
Калібрування зондів ММБІ та ЮНЦ РАН проходить щорічно, вона показує, що їх датчики
Мал. 4. СТД-зонди ME ECOMEMORY (a), CTD90 (б), СТД60М (в), зонд-профілограф, що буксирується, ADM Bio-Fish (г) виробництва Німеччини
4-5 вимірів в I с. Зонд можна встановити працювати з опосередкуванням значень до 33 тис. вимірів, накопичувати і передавати лише осред-ненные дані;
- режим буйкової постановки надає можливість вимірювання тимчасової мінливості параметрів із заданою дискретністю проведення вимірів з інтервалом від 10 до 4 год.
Отримані дані можуть зберігатися в пам'яті зонда, так і передаватися по кабель-тро-су на палубний блок.
В експедиціях ММБІ та ЮНЦ РАН робота із зондами проводиться в режимі профілювання без опосередкування вимірів. Оптимальна швидкість опускання зондів вбирається у 1 м/с. Для подальшої обробки беруться лише дані, одержувані під час опускання інструменту. Це пов'язано з тим, що з підйомі зонда на показання датчиків впливає обурення водної товщі від корпусу приладу.
Як правило, вчас рейсу чи після нього здійснюється стандартна обробка первинної інформації. На кожній станції в залежності від технічного оснащення дані або в режимі телеметрії надходять кабель-тросом безпосередньо на палубний блок управління і далі на комп'ютер, або вже після завершення робіт необроблені дані завантажуються з пам'яті зонда в комп'ютер. Після цього слід обробка матеріалів, методика якої практично стала формуватися в останню чверть минулого століття [2]. За наростаючою відбувається модернізація всього комплексу гідрофізичних вимірювальних комплексів. Виробники зондів разом з обладнанням надають методики та спеціально розроблене програмне забезпечення, необхідне для обслуговування приладів та обробки одержуваних за їх допомогою даних [13-19]. При обробці даних виробники зондів і датчиків намагаються зменшити різні помилки вимірів, наприклад, помилкову структуру солоності (salinity spiking), що виражається у викидах значень солоності в шарі стрибка температури. Такі помилки зумовлені, зокрема, динамічними похибками вимірювання температури та електропровідності, які залежать від конструкції датчиків, частоти опитування, швидкості опускання зонда та вертикального градієнта температури [19-21].
Так, наприклад, згідно з методичними рекомендаціями виробника зондів SEACAT SBE 19 (19plus) - компанії Sea-Bird Electronics, обробка одержуваних профілів повинна складатися з наступних етапів.
1. Перетворення даних (data conversion).
Переведення необроблених даних у величини тиску, температури та електропровідності у текстовий формат.
2. Фільтрування (filter). Низькочастотний фільтр для температури, електропровідності та тиску в секундах.
3. Поєднання (align). Поєднання всіхданих щодо часу щодо тиску так, ніби всі датчики вимірювали один і той же об'єм води в один і той же час.
4. Редагування петель (loop edit). Маркер сканів, де СТД-зонд рухався вниз повільніше за найменшу швидкість або повертався вгору через качку судна.
5. Розрахунок (derive). Розрахунок океанографічних величин (солоність, щільність, швидкість звуку і т.д.) на основі отриманих даних про тиск, температуру та електропровідність. Наприклад, солоність та щільність розраховуються за рівнянням стану ЮНЕСКО.
6. Дискретизація за середнім (bin average). Зосередження даних із заданою дискретністю за тиском, глибиною, відліками або часом. Наприклад, у нашій практиці дані, отримані в Баренцевому морі, середні через 1 м, а в Азовському морі - через 0,5 м. Вибір такого кроку обумовлений тим, що ці значення достатні при глибинах, на яких проводиться зондування, і не перевищують похибку датчика тиску (табл. 1)
Для подальшого читання статті необхідно придбати повний текст. Статті надсилаються у форматіPDFна вказану при оплаті пошту. Термін доставки становитьменше 10 хвилин. Вартість однієї статті -150 рублів.
Подібні наукові роботи на тему «Загальні та комплексні проблеми природничих та точних наук»
МАТИШОВ Г.Г., СТЕПАНЬЯН О.В. - 2012 р.
ДЖЕНЮК С.Л., ЖИЧКІН А.П., МАТИШОВ Г.Г., Моїсеєв Д.В. - 2011 р.