Поплавок (не следует путать с бродяга ) является океанографические платформы инструмент , используемый для проведения измерений подповерхностных в океане без необходимости судна, гребной винт, или лица , эксплуатирующего его. [1] Поплавки детально измеряют физические и химические аспекты океана, такие как измерение направления и скорости воды или температуры и солености. [2] Поплавок опустится на заданную глубину, где он будет иметь нейтральную плавучесть . По прошествии определенного времени большинство поплавков поднимется обратно на поверхность, увеличив свою плавучесть, чтобы они могли передавать собранные данные на спутник.. Поплавок может собирать данные, когда он находится в нейтральной плавучести или движется через толщу воды . Часто поплавки рассматриваются как одноразовые, поскольку затраты на их восстановление в удаленных районах океана непомерно высоки; когда батареи выходят из строя, поплавок перестает функционировать и дрейфует на глубине, пока не сядет на мель или не затопит и не утонет. В других случаях поплавки развертываются на короткое время и восстанавливаются.
Строительство
Эти автономные дрейфующие машины обычно имеют алюминиевые герметичные корпуса длиной порядка одного метра. Для изменения плавучести используется насос для надувания или спуска внешней масляной камеры. Некоторые поплавки могут отсоединять балласт для увеличения плавучести, но это можно сделать только один раз. Вес поплавка без датчиков около 20 кг. Поплавки могут нести различные датчики для сбора данных. Обычно используется датчик CTD для сбора данных о проводимости , температуре и глубине (которая связана с давлением ). Соленость может быть рассчитана из измерений , сделанных с помощью CTD. Другие используемые датчики включают кислород , нитрат., датчики солнечного света, хлорофилла и pH . Акустически отслеживаемые поплавки оснащены гидрофоном для воспроизведения звука. Без датчиков поплавок может стоить около 25 000 долларов США.
Профилирование поплавков
Профилирующие поплавки, такие как поплавки APEX, поплавки SOLO (включая SOLO-TREC ), поплавки PROVOR и поплавки Navis ( Sea-Bird Scientific ), изменяют свою плавучесть, чтобы перемещаться вертикально через толщу воды в океане, чтобы многократно собирать данные, которые охватывает диапазон глубин («профилей»). [3]Профилирующие поплавки могут иметь более одного датчика одного типа. Датчик наверху поплавка будет собирать данные лучше, чем датчик на дне, если поплавок движется вертикально через толщу воды, а датчик на дне будет лучше собирать данные, если поплавок опускается. Эти поплавки способны создавать несколько сотен профилей на максимальной глубине 2000 метров до того, как батарея разрядится, и передавать свои данные на берег через спутниковую связь каждый раз, когда они всплывают. Были созданы модели для более глубоких погружений, которые могут достигать 6000 метров [4], достаточно глубоко, чтобы достичь дна океана в большинстве мест. Одним из основных пользователей профилирующих буев является программа Argo , цель которой - поддерживать работу 3000 из них в океане в любой момент времени.
Плавающие вершины
В программе Argo используются поплавки Apex. Эти поплавки дрейфуют на заданной глубине в течение длительного периода времени, от 5 до 10 дней, прежде чем всплыть для передачи данных на спутники. Затем он опустится обратно на определенную глубину. [5]
Лагранжианы поплавки
Лагранжевый поплавок похож на лагранжевый дрифтер в том, что он предназначен для следования за участком воды, за исключением того, что лагранжевый поплавок способен изменять свою плавучесть для сбора данных профиля. Следуя за участком воды, измерения сводят к минимуму адвективные эффекты воды, чтобы показать изменение свойств водного участка с течением времени. [6]
Прибрежные поплавки
Хотя прибрежные районы мира являются наиболее продуктивными частями океана, поплавки обычно не используются для изучения побережья. Плавучие средства в прибрежных районах встречаются реже из-за риска того, что они будут повреждены берегом или выброшены на берег. Новую модель прибрежного поплавка разрабатывает Исследовательский институт аквариума Монтерей-Бей (MBARI). [7] Эти новые поплавки располагаются на морском дне между профилями. Это позволяет поплавкам сопротивляться перемещению токами, когда они не собирают данные. Прибрежный поплавок будет собирать профильные данные чаще, чем буев Арго, из-за быстро меняющейся прибрежной среды.
Непрофилирующие поплавки
Некоторые поплавки предназначены только для отображения течений на одной глубине; у них нет возможности регулировать свою плавучесть, поэтому они тщательно балластированы, чтобы соответствовать плотности воды на желаемой глубине. Современный пример этого типа - поплавок РАФОС ; Исторические версии включают поплавки Swallow , ALACE и SOFAR.
Ссылки
- ^ http://www.oc.nps.edu/~paduan/OC4331/projsum/u05/cowan_lagrangian.ppt
- ^ https://www.whoi.edu/what-we-do/explore/instruments/instruments-floats-drifters/
- ^ "Как работают поплавки"
- ^ "Глубокое соло"
- ^ https://www.mbari.org/profiling-float/
- ^ Alkirel, MB, MJ Perry, Е. D'Asarol и CM Lee (2013). «Использование сенсорных геохимических измерений с автономных платформ для оценки биологического производства и экспорта углерода во время весеннего цветения в Северной Атлантике в 2008 году». Новости углерода и биогеохимии океана 6 (2), 1-6.
- ^ https://www.mbari.org/coastal-profiling-float/
