عوامة لاغرانج الانجرافية للاستخدام لمرة واحدة (من نوع SVP) - مراقبة تيارات سطح المحيط ودرجة الحرارة والملوحة،
عوامة لاغرانج عائمة للاستخدام لمرة واحدة لرصد تيارات المحيط, عوامة بحرية للاستخدام لمرة واحدة لأغراض البحث البحري, عوامة عائمة لقياس درجة حرارة سطح البحر وملوحته, عوامة تيارات المحيط المزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS), عوامة لاغرانجية لرصد التيار السطحي, عوامة SVP للمراقبة الأوقيانوغرافية, عوامة انجراف مزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS),

المعايير الفنية

تنقل تيارات سطح المحيط باستمرار الحرارة والملح والمغذيات والملوثات والمواد العائمة عبر البيئة البحرية. لذا، يُعد فهم كيفية تحرك هذه التيارات أمرًا بالغ الأهمية لأبحاث علوم المحيطات، ورصد البيئة البحرية، ودراسات الطقس والمناخ، ونمذجة دوران المحيطات.

بخلاف محطة رصد المحيط الثابتة، تتحرك العوامة العائمة وفقًا لنظرية لاغرانج مع المياه المحيطة بها. ومن خلال تتبع الموقع الجغرافي للعوامة بمرور الوقت، يستطيع الباحثون تقدير حركة الكتلة المائية التي تنجرف فيها العوامة.

تم تصميم عوامة فرانك ستار القابلة للاستخدام مرة واحدة من نوع لاغرانج (SVP) لمراقبة تيارات المحيط وسطح البحر ودرجة الحرارة والملوحة، مع تسجيل موقع العوامة عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

تصميمها القابل للتصرف يجعلها مناسبة لمهام الرصد حيث يتم نشر العوامة لفترة محددة ولا تحتاج إلى استعادتها بعد إكمال مهمة القياس الخاصة بها.

ما هي العوامة الانجرافية اللاغرانجية؟

العوامة الانجرافية اللاغرانجية، أو العوامة المحيطية، هي منصة مراقبة تنجرف بحرية وتتبع حركة المحيط المحيط بها.

هناك منهجان شائعان لدراسة حركة المحيطات:

الملاحظة الأويلرية

يبقى نظام المراقبة الإيلري في موقع جغرافي ثابت ويقيس كيفية تغير ظروف المحيط بمرور الوقت.

ومن الأمثلة على ذلك:

عوامات ثابتة

أنظمة الإرساء

محطات الرصد الساحلية

الملاحظة اللاغرانجية

تتحرك منصة لاغرانجية مع الماء وتسجل الملاحظات على طول مسارها.

ومن الأمثلة على ذلك:

عوامات المحيط

متجولون من نوع SVP

عوامات البيانات العائمة

الفرق الرئيسي هو:

أويلر = مراقبة التغيرات في موقع ثابت

لاغرانجي = راقب التغيرات أثناء الحركة مع الماء

وبالتالي، يوفر العوامة اللاغرانجية معلومات قيمة حول حركة وخصائص كتلة الماء نفسها.

ما هو SVP Drifter؟

يشير مصطلح SVP عادةً إلى تصميم عوامة برنامج سرعة السطح المستخدمة لمراقبة دوران المحيط بالقرب من السطح.

يتكون العوامة من نوع SVP عادةً من عوامة سطحية وعوامة سحب تحت السطح أو عنصر سحب مكافئ مصمم لربط حركة العوامة بشكل أوثق بتيار المحيط المحيط عند عمق المراقبة المستهدف.

يساعد هذا في تقليل تأثير الحركة المباشرة التي تحركها الرياح على العوامة السطحية ويسمح للمسار بتمثيل حركة طبقة المياه المستهدفة بشكل أفضل.

يعتمد التصميم المحدد وعمق النشر على تكوين المنتج ومتطلبات المشروع.

كيف تعمل العوامة الانجرافية اللاغرانجية؟

يمكن تلخيص عملية الملاحظة الأساسية على النحو التالي:

النشر ← الانجراف مع تيارات المحيط ← قياسات المستشعرات ← تحديد الموقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ← نقل البيانات/تخزينها ← تحليل المسار

بعد نشرها، تتحرك العوامة عبر المحيط.

تقوم أجهزة الاستشعار الموجودة على متن المركبة بجمع قياسات بيئية على فترات زمنية محددة مسبقًا، مثل:

الحركة المرتبطة بالتيارات السطحية

درجة حرارة سطح البحر

الملوحة

تحديد الموقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

يتم تسجيل موقع العوامة مع بيانات القياس المقابلة.

بمرور الوقت، يؤدي تسلسل مواقع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى إنشاء مسار انجراف.

وبذلك يستطيع الباحثون تحليل المسار لدراسة دوران المياه السطحية وحركة الكتل المائية.

ما الذي يقيسه عوامة لاغرانج العائمة التي تستخدم لمرة واحدة؟

تم تصميم العوامة العائمة من نوع FrankStar SVP بناءً على العديد من الملاحظات الرئيسية المتعلقة بعلم المحيطات.

1. تيار سطح المحيط

توفر حركة العوامة معلومات حول الحركة الأفقية للمياه المحيطة.

من خلال مقارنة مواقع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بمرور الوقت، يمكن للباحثين حساب إزاحة العوامة واستخلاص المعلومات المتعلقة بحركة التيار السطحي.

المفهوم المبسط هو:

السرعة الحالية = التغير في الموضع ÷ التغير في الزمن

يمكن أن يكشف المسار الناتج ما يلي:

الاتجاه الحالي

الحركة الحالية

سرعة الانجراف

أنماط الدوران المكاني

ينبغي تفسير التيار المحسوب على أنه يمثل طبقة المياه المستهدفة للعوامة وظروف نشرها.

2. درجة حرارة سطح البحر

تُعد درجة حرارة سطح البحر (SST) أحد المعايير الأساسية في علم المحيطات.

يمكن أن تساعد قياسات درجة الحرارة على طول مسار العوامة الباحثين في دراسة ما يلي:

توزيع درجة حرارة المحيط

حركة الكتل المائية

التفاعل بين المحيط والغلاف الجوي

التباين الموسمي

الظروف البيئية البحرية

نظراً لأن العوامة تتحرك عبر مواقع مختلفة، فإنها تستطيع توفير ملاحظات درجة الحرارة عبر منطقة جغرافية أوسع من تلك التي توفرها محطة ثابتة واحدة.

3. الملوحة

تُعد الملوحة معيارًا مهمًا آخر لفهم دوران المحيطات.

يمكن أن تساعد قياسات الملوحة في تحديد ما يلي:

كتل مختلفة

تأثير المياه العذبة

عمليات الخلط

أنماط دوران المحيط

تغيرات في الظروف البيئية البحرية

إن الجمع بين درجة الحرارة والملوحة والموقع يوفر معلومات أكثر بكثير من مراقبة أي معلمة منفردة بشكل مستقل.

4. تحديد الموقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

يُعد تحديد المواقع باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أمرًا أساسيًا بالنسبة للمركبة الانجرافية اللاغرانجية.

يمكن ربط كل ملاحظة بموقع جغرافي ووقت محددين.

وهذا يسمح للباحثين بإعادة بناء مسار الانجراف بالكامل:

الموقع الجغرافي 1 ← الموقع الجغرافي 2 ← الموقع الجغرافي 3 ← الموقع الجغرافي 4 ← …

يمكن رسم المسار الناتج على خريطة وتحليله جنبًا إلى جنب مع القياسات الأوقيانوغرافية.

لماذا نجمع بين التيار ودرجة الحرارة والملوحة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)؟

تكمن القيمة الأكبر للعوامة العائمة في الجمع بين مجموعات بيانات متعددة.

على سبيل المثال:

موقع GPS + الوقت + درجة الحرارة + الملوحة + حركة الانجراف

يمكن أن يساعد الباحثين في تحديد ما يلي:

حيث تحركت الكتلة المائية

كم تحرك بسرعة

كيف تغيرت درجة الحرارة على طول المسار

كيف تغيرت الملوحة على طول المسار

حيث قد تتفاعل الكتل المائية المختلفة

كيف تختلف ظروف المحيط جغرافيا

يؤدي هذا إلى إنشاء مجموعة بيانات متعددة الأبعاد للتحليل الأوقيانوغرافي.

تطبيقات عوامات لاغرانج الانجرافية التي تُستخدم لمرة واحدة

1. أبحاث تيارات المحيط

أحد التطبيقات الرئيسية هو مراقبة دوران سطح المحيط.

يمكن نشر عدة عوامات عبر منطقة مراقبة للحصول على رؤية أوسع لحركة التيارات.

يمكن أن يدعم هذا البحث في المجالات التالية:

دوران السطح

الدوامات المحيطية

التيارات الساحلية

الدورة الدموية متوسطة النطاق

نقل الكتل المائية

2. المسوحات الأوقيانوغرافية

يمكن للعوامات اللاغرانجية أن تكمل عمليات الرصد القائمة على السفن والمحطات الثابتة.

بدلاً من جمع البيانات فقط على طول مسار سفينة محدد مسبقًا أو في محطات ثابتة، توفر العوامات ملاحظات على طول مسارات تتطور بشكل طبيعي.

وهذا يجعلها مفيدة للحملات الأوقيانوغرافية واسعة النطاق.

3. رصد درجة حرارة سطح البحر

يمكن للعوامات أن توفر ملاحظات في الموقع لدرجة حرارة سطح البحر تكمل ملاحظات درجة الحرارة المستندة إلى الأقمار الصناعية.

يمكن أن تكون الملاحظات الميدانية مفيدة لما يلي:

التحقق من صحة بيانات الأقمار الصناعية

أبحاث درجة حرارة المحيط

دراسات المناخ

رصد البيئة البحرية

4. دراسات توزيع الملوحة

يمكن أن تساعد عمليات رصد الملوحة المتغيرة الباحثين على فهم كيفية تغير الملوحة عبر مناطق المحيط.

تشمل مجالات البحث المحتملة ما يلي:

النقل بالمياه العذبة

دراسات أعمدة الأنهار

الاختلاط الساحلي

تحديد الكتل المائية

دوران المحيط

5. التحقق من صحة نموذج المحيط

تتطلب النماذج العددية للمحيطات بيانات رصدية للتحقق من صحتها وتقييم أدائها.

توفر مسارات العوامات معلومات مفيدة حول دوران المياه السطحية.

يمكن أن توفر قياسات درجة الحرارة والملوحة ملاحظات إضافية للمقارنة مع مخرجات النموذج.

تتمثل آلية العمل البحثية النموذجية فيما يلي:

بيانات العوامة ← مراقبة الجودة ← تحليل المسار ← مقارنة النماذج ← تقييم دوران المحيط

6. دراسات التلوث البحري والانجراف

يمكن نقل المواد الطافية بواسطة تيارات المحيط.

وبالتالي، يمكن أن تدعم مسارات الأجسام العائمة الأبحاث المتعلقة بحركة:

الحطام العائم

الملوثات البحرية

النقل المرتبط بالنفط

المواد البيولوجية

أجسام أخرى تنجرف على السطح

يعمل جهاز الرصد كمنصة مراقبة لفهم أنماط النقل بدلاً من قياس كل ملوث على حدة بشكل مباشر.

7. رصد التيارات الساحلية

غالباً ما تشهد المياه الساحلية دوراناً معقداً ناتجاً عن المد والجزر والرياح وتدفق المياه العذبة وهندسة الخط الساحلي وعوامل أخرى.

يمكن نشر العوامات اللاغرانجية لدراسة كيفية تحرك المياه عبر المناطق الساحلية.

تشمل التطبيقات المحتملة ما يلي:

دراسات التيارات الساحلية

أبحاث مصبات الأنهار

مراقبة أعمدة مياه الأنهار

التقييم البيئي الساحلي

أبحاث النظم البيئية البحرية