Дрейфуваща шамандура на Лагранж за еднократна употреба (тип SVP) – Мониторинг на повърхностните течения на океана, температурата и солеността
Дрейфуваща шамандура на Лагранж за еднократна употреба за наблюдение на океанските течения, еднократна океанска дрифтка за морски изследвания, Дрейфуваща шамандура за температура и соленост на морската повърхност, GPS дрифтер на океанските течения, Лагранжиан дрейф за наблюдение на повърхностни течения, SVP дрифтер за океанографски наблюдения, SVP дрейфуваща шамандура с GPS,

Технически параметри

Повърхностните океански течения непрекъснато пренасят топлина, сол, хранителни вещества, замърсители и плаващи материали през морската среда. Следователно разбирането на това как се движат тези течения е от съществено значение за океанографските изследвания, мониторинга на морската среда, метеорологичните и климатичните изследвания и моделирането на океанската циркулация.

За разлика от фиксирана станция за наблюдение на океана, лагранжевата дрейфуваща шамандура се движи заедно с околната вода. Чрез проследяване на географското положение на шамандурата във времето, изследователите могат да оценят движението на водната маса, в която шамандурата се носи.

Дрейфуващият буй FrankStar Lagrange за еднократна употреба (тип SVP) е предназначен за наблюдение на океанските и морските повърхностни течения, температура и соленост, като същевременно записва GPS местоположението на буя.

Дизайнът му за еднократна употреба го прави подходящ за наблюдателни мисии, където буйът се разполага за определен период и не е необходимо да се изважда след завършване на измервателната си задача.

Какво е лагранжев дрейфуващ буй?

Лагранжев дрейфуващ буй, или океански дрейфуващ буй, е свободно дрейфуваща наблюдателна платформа, която следва движението на околния океан.

Има два често срещани подхода за изучаване на движението на океана:

Ойлерово наблюдение

Ойлерова система за наблюдение остава на фиксирано географско местоположение и измерва как океанските условия се променят с течение на времето.

Примерите включват:

Фиксирани буйове

Системи за швартоване

Крайбрежни мониторингови станции

Лагранжианско наблюдение

Лагранжева платформа се движи с водата и записва наблюдения по нейната траектория.

Примерите включват:

Океански скитници

SVP дрифтери

Дрейфуващи информационни буйове

Ключовата разлика е:

Ойлеров = Наблюдавайте промените на фиксирано място

Лагранжиан = Наблюдавайте промените, докато се движите с водата

Следователно, лагранжианският дрифтер предоставя ценна информация за движението и характеристиките на самата водна маса.

Какво е SVP Drifter?

SVP обикновено се отнася до дизайн на дрифтер от Surface Velocity Program, използван за наблюдение на циркулацията на океана близо до повърхността.

Дрифт тип SVP обикновено се състои от повърхностен поплавък и подповърхностен плъзгащ елемент или еквивалентен амортисьор, проектиран да свърже по-тясно движението на дрифта с околното океанско течение на целевата дълбочина на наблюдение.

Това помага за намаляване на влиянието на директното движение, задвижвано от вятъра, върху повърхностния поплавък и позволява траекторията по-добре да представя движението на целевия воден слой.

Конкретният дизайн и дълбочината на внедряване зависят от конфигурацията на продукта и изискванията на проекта.

Как работи лагранжев дрейфиращ буй?

Основният процес на наблюдение може да се обобщи като:

Разгръщане → Дрейф с океанско течение → Измерване със сензори → GPS позициониране → Предаване/съхранение на данни → Анализ на траекторията

След разполагането, буйът се движи през океана.

На предварително зададени интервали от време, бордовите сензори събират данни за околната среда, като например:

Движение, свързано с повърхностните течения

Температура на морската повърхност

Соленост

GPS позиция

Позицията на буя се записва заедно със съответните данни от измерванията.

С течение на времето, последователността от GPS позиции създава траектория на дрейф.

След това изследователите могат да анализират траекторията, за да изучат повърхностната циркулация и движението на водните маси.

Какво измерва плаващият буй на Лагранж за еднократна употреба?

Дрейфуващата шамандура тип FrankStar SVP е проектирана около няколко ключови океанографски наблюдения.

1. Повърхностно океанско течение

Движението на буя предоставя информация за хоризонталното движение на околната вода.

Чрез сравняване на GPS позициите във времето, изследователите могат да изчислят изместването на буя и да получат информация, свързана с движението на повърхностните течения.

Опростена концепция е:

Текуща скорост = Промяна в позицията ÷ Промяна във времето

Получената траектория може да разкрие:

Текуща посока

Текущо движение

Скорост на дрифт

Модели на пространствена циркулация

Изчисленият ток трябва да се интерпретира като представителен за целевия воден слой на дрифтера и условията на разполагане.

2. Температура на морската повърхност

Температурата на морската повърхност (ТМП) е основен океанографски параметър.

Наблюденията на температурата по траекторията на дрифтера могат да помогнат на изследователите да изучат:

Разпределение на температурата на океана

Движение на водните маси

Взаимодействие между океана и атмосферата

Сезонна променливост

Условия на морската среда

Тъй като буйът се движи през различни места, той може да осигури температурни наблюдения в по-широк географски район, отколкото една фиксирана станция.

3. Соленост

Солеността е друг важен параметър за разбиране на океанската циркулация.

Измерванията на солеността могат да помогнат за идентифициране на:

Различни водни маси

Влияние на сладководните ресурси

Процеси на смесване

Модели на циркулация на океана

Промени в условията на морската среда

Комбинирането на температура + соленост + местоположение предоставя значително повече информация, отколкото наблюдението на който и да е параметър поотделно.

4. GPS местоположение

GPS позиционирането е от основно значение за лагранжиан дрейф.

Всяко наблюдение може да бъде свързано с географско местоположение и време.

Това позволява на изследователите да реконструират пълната траектория на дрейфа:

GPS позиция 1 → GPS позиция 2 → GPS позиция 3 → GPS позиция 4 → …

Получената траектория може да бъде нанесена на карта и анализирана заедно с океанографски измервания.

Защо да комбинираме течение, температура, соленост и GPS?

Най-голямата стойност на дрейфуващата шамандура идва от комбинирането на множество набори от данни.

Например:

GPS местоположение + време + температура + соленост + движение на дрифта

може да помогне на изследователите да определят:

Къде се е движила водната маса

Колко бързо се движеше

Как се е променяла температурата по траекторията

Как се е променяла солеността по траекторията

Където различни водни маси могат да взаимодействат

Как океанските условия се различават географски

Това създава многоизмерен набор от данни за океанографски анализ.

Приложения на дрейфуващи буйове за еднократна употреба на Лагранж

1. Изследване на океанските течения

Едно от основните приложения е наблюдението на циркулацията на повърхностния океан.

Множество дрифтери могат да бъдат разположени в зоната за наблюдение, за да се получи по-широк поглед върху текущото движение.

Това може да подпомогне изследванията в областта на:

Повърхностна циркулация

Океански вихрушки

Крайбрежни течения

Мезомащабна циркулация

Транспорт на водни маси

2. Океанографски проучвания

Лагранжианските дрейфиращи устройства могат да допълнят наблюденията от кораби и стационарни станции.

Вместо да събират данни само по предварително определен маршрут на кораба или на фиксирани станции, дрифтерите предоставят наблюдения по естествено развиващи се траектории.

Това ги прави полезни за океанографски кампании на големи площи.

3. Мониторинг на температурата на морската повърхност

Дрифтерите могат да осигурят наблюдения на повърхностния слой (SST) на място, които допълват сателитните температурни наблюдения.

Наблюденията на място могат да бъдат полезни за:

Валидиране на сателитни данни

Изследване на температурата на океана

Климатични изследвания

Мониторинг на морската среда

4. Проучвания на разпределението на солеността

Наблюденията на дрейфуващата соленост могат да помогнат на изследователите да разберат как се променя солеността в различните океански региони.

Потенциалните области на изследване включват:

Сладководен транспорт

Проучвания на речния шлейф

Крайбрежно смесване

Идентификация на водната маса

Циркулация на океана

5. Валидиране на океанския модел

Числовите океански модели изискват данни от наблюдения за валидиране и оценка на производителността.

Траекториите на дрифтерите предоставят полезна информация за повърхностната циркулация.

Измерванията на температурата и солеността могат да предоставят допълнителни наблюдения за сравнение с резултатите от модела.

Типичен изследователски работен процес е:

Данни за дрейфуващи обекти → Контрол на качеството → Анализ на траекторията → Сравнение на модели → Оценка на океанската циркулация

6. Проучвания на замърсяването на морската среда и дрейфа

Плаващите материали могат да бъдат пренасяни от океанските течения.

Следователно, траекториите на дрейфуващите обекти могат да подпомогнат изследванията на движението на:

Плаващи отломки

Морски замърсители

Транспорт, свързан с петрол

Биологичен материал

Други повърхностно дрейфуващи обекти

Дрифтът действа като наблюдателна платформа за разбиране на моделите на транспорт, вместо директно измерване на всеки замърсител.

7. Наблюдение на крайбрежните течения

Крайбрежните води често изпитват сложна циркулация, причинена от приливи и отливи, ветрове, приток на сладка вода, геометрия на бреговата линия и други фактори.

Лагранжеви дрифтери могат да бъдат използвани за изследване на движението на водата през крайбрежните райони.

Потенциалните приложения включват:

Проучвания на крайбрежните течения

Изследване на естуара

Мониторинг на речните струи

Оценка на крайбрежната екологична среда

Изследване на морската екосистема