2-第二章-海洋调查对象、仪器及方式

海洋调查对象、仪器及方式第二章Chapter2.Subjects,instrumentsandmethodsofoceanographicsurvey1第二章海洋调查对象、仪器及方式2海洋调查对象第一节传感器和仪器第二节观测方法第三节第二章海洋调查对象、仪器及方式3海洋调查对象第一节以变化快慢来划分以研究内容来划分以研究对象来划分第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象4一、以变化快慢来划分基本稳定的调查对象缓慢变化的调查对象有显著变化的调查对象迅变的调查对象瞬变的调查对象海洋调查对象：海洋调查中的观测对象是指各种海洋学过程以及决定于它们的各种特征量的场。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象5一、以变化快慢来划分（一）基本稳定的调查对象被测对象随时间推移变化过程极为缓慢，可视为基本不变。例如：各种岸线、海底地形和底质分布等。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象6一、以变化快慢来划分（一）基本稳定的调查对象被测对象随时间推移变化过程极为缓慢，可视为基本不变。例如：各种岸线、海底地形和底质分布等。对基本稳定的要素调查，可几年进行一次。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象7一、以变化快慢来划分（二）缓慢变化的调查对象被测对象一般对应海洋中的大尺度过程，空间上可以跨越数千千米，时间上有季节性的变化。例如：湾流、黑潮等大洋洋流。湾流（Gulfstream）不是一股普通的海流，而是世界上第一大海洋暖流，亦称墨西哥湾（暖）流。墨西哥湾流虽然有一部分来自墨西哥湾，但它的绝大部分来自加勒比海。当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后，便进入加勒比海，通过尤卡坦海峡，其中的一小部分进入墨西哥湾，再沿墨西哥湾海岸流动，海流的绝大部分是急转向东流去，从美国佛罗里达海峡进入大西洋。这支进入大西洋的湾流起先向北，然后很快向东北方向流去，横跨大西洋，流向西北欧的外海，一直流进寒冷的北冰洋水域。它的厚度为200米～500米，流速2.05米/秒，输送的水量比黑潮大1.5倍。“黑潮”（Kuroshio）又叫日本暖流，是北太平洋西部流势最强的暖流，为北赤道暖流在菲律宾群岛东岸向北转向而成。主流沿中国台湾岛东岸、琉球群岛西侧向北流，直达日本群岛东南岸。在台湾岛东面外海宽约100—200公里，深400米；流速最大时每昼夜60一90公里。水面温度夏季达29℃，冬季20℃，均向北递减。至北纬40º。附近与千岛寒流相遇，在盛行西风吹送下，再折向东成为北太平洋暖流。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象8一、以变化快慢来划分（二）缓慢变化的调查对象被测对象一般对应海洋中的大尺度过程，空间上可以跨越数千千米，时间上有季节性的变化。例如：湾流、黑潮等大洋洋流。对黑潮等的调查，最好进行季节性观测。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象9一、以变化快慢来划分（三）有显著变化的调查对象被测对象一般对应海洋中的中尺度过程，其生存的时间尺度在数天至数月之间，空间尺度在数十至数百千米之间。例如：中尺度涡、近海的区域性水团等。中尺度涡旋（又称天气式海洋涡旋），是指海洋中直径有100-300千米、寿命为2-10个月的涡旋。相比于常见的用肉眼可见的涡旋，中尺度涡旋直径更大、寿命更长；但相比一年四季都存在的海洋大环流有小很多，故称其为中尺度涡旋。它通常分为两种：气旋式涡旋（在北半球为逆时针旋转），反气旋式涡旋（在南半球为逆时针旋转）。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象10一、以变化快慢来划分（三）有显著变化的调查对象被测对象一般对应海洋中的中尺度过程，其生存的时间尺度在数天至数月之间，空间尺度在数十至数百千米之间。例如：中尺度涡、近海的区域性水团等。南黄海冷水团海域30m层Chla（mg/m3）分布的季节变化第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象11一、以变化快慢来划分（四）迅变的调查对象被测对象一般对应海洋中的小尺度过程，其空间尺度在十几千米到几十千米范围，生存周期在几天到十几天之间。例如：入海河口的羽状锋、水团边界（锋面）等。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象12一、以变化快慢来划分（五）瞬变的调查对象被测对象一般对应海洋中的细微过程，其空间尺度在米的量级以下，时间尺度在几天到几小时甚至分、秒范围内。例如：近地面风的脉动、海洋中团块的湍流运动和对流运动等。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象13一、以变化快慢来划分类别基本稳定的缓慢变化的显著变化的迅变的瞬变的特征随时间变化极为缓慢，可视为基本不变。大尺度过程，空间尺度数千千米，时间有季节变化中尺度过程，空间尺度数百千米，时间尺度几个月小尺度过程，空间尺度十到几十千米，时间尺度在几天到十几天细微过程，空间尺度在米量级以下，时间尺度几天到几小时或分秒典型物例海岸线，海底地形，底质分布湾流，黑潮及大洋水团中尺度涡，区域性水团，中尺度震动（湾流、黑潮蛇曲）海中羽状扩散现象，水团边界（锋面）海洋中的湍流运动和对流过程人类对海洋过程的认识，是由慢到快，由大到小的。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象14二、以研究内容来划分海洋水文要素观测海洋气象要素观测海洋声学观测海洋光学观测海洋生物调查海洋化学调查海洋底质调查其他第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象15二、以研究内容来划分（一）海洋水文要素观测第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象16二、以研究内容来划分（二）海洋气象要素观测第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象17二、以研究内容来划分（三）海洋声学观测伍兹霍尔海洋学研究所（WHOI）将研制一款实时3-D声学望远镜第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象18二、以研究内容来划分（四）海洋光学观测海洋光学是研究海洋的光学性质、光在海洋中的传播规律和运用光学技术探测海洋的科学。它是海洋物理学的分支学科，又是光学的分支学科。光电子学方法是海洋光学测量的主要手段，基础研究中包括实验和理论两方面。实验方面主要运用现场和实验室的测量方法进行海洋光学性质的研究。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象19二、以研究内容来划分（五）海洋生物调查（1）按分类系统：按生活方式：（2）生态系统：在特定的时间和空间条件下，生物和非生物环境通过物质循环和能量交换所形成的一个相互联系、相互作用并具有自我调节能力的自然整体。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象20二、以研究内容来划分（六）海洋化学调查（1）常规海洋化学要素调查（2）海洋污染调查（3）海洋溶解气体调查（4）大气化学调查生源硫化物二甲基硫(DMS)，是海洋主要的挥发性硫化物，也是大气硫化物的重要来源，其在大气中的氧化产物关系着酸雨形成、全球气候变化等问题。二甲基硫研究为地球硫循环的了解填补了空白，显示了海洋生物如何将硫保留在浮游生物食物网中，而不将其送入大气层。大气中的硫主要来源于海洋表面的化合物二甲基硫(简称DMS)。一旦进入大气，DMS成为气候变化的一个重要角色，因为它对云和气溶胶的形成有很大的贡献。海洋浮游生物生产大量的能变成DMS的前导化合物，但是人们对影响多少DMS被释放到空气中的过程一直不清楚。第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象21二、以研究内容来划分（六）海洋化学调查（1）常规海洋化学要素调查（2）海洋污染调查（3）海洋溶解气体调查（4）大气化学调查第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象22二、以研究内容来划分（七）海洋地质调查海洋六号首次使用6米深海钻机取样——中国地质调查局第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象23二、以研究内容来划分（八）其他渔业调查、资源调查等。我国首艘远洋渔业资源调查船投用第二章海洋调查对象、仪器及方式第一节海洋调查对象24三、以研究对象来划分深海钻探计划大洋多金属结核调查南极及南大洋调查北冰洋观测近海海洋调查第二章海洋调查对象、仪器及方式25传感器和仪器第二节传感器类型传感方式海洋仪器第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器26一、传感器类型传感器：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。能获取各种海洋数据信息的仪器和装置。第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器27一、传感器类型传感器分类：根据其转换原理分类根据用途分类根据输出信号类型分类根据制作材料及工艺分类根据工作原理，可分为物理、化学、生物三大类传感器第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器28二、传感方式根据传感方式，可分为点式、线式、面式传感器。传感器的发展方向第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器29二、传感方式（一）点式传感器感应空间某一点被测的对象，如温度、盐度、压力、流速、浮游生物量、化学要素的浓度等。提供的是离散的观测数据。如南森采水器(NansenBottle)——19世紀挪威探险家南森所发明，一直沿用至今。第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器30二、传感方式（一）点式传感器下放前上收后重锤在上瓶已颠倒重锤在下第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器31二、传感方式（二）线式传感器连续地感应被测量的对象，当传感器沿某一方向运动时，可以获得某种海洋特征变量沿这一方向的分布。如温度随深度变化的分布，温度、盐度沿航行方向上的分布。当传感器固定在某一测点时，还可提供该点海洋特征随时间变化的过程曲线。第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器32二、传感方式（二）线式传感器温盐深自动记录仪（CTD）第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器33二、传感方式（三）面式传感器传感器可提供两维空间上海洋特征变量的分布信息。即直接提供某海洋特征变量的二维场（如红外照相可以显示等温线的平面分布）。传感器的准确度根据需要确定，在需要和可能之间折中。第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器34二、传感方式（三）面式传感器卫星红外辐射照片高规格激光雷达传感器第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器35二、传感方式传感器的维护：全新验潮仪和多次使用后的验潮仪第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器36二、传感方式传感器的维护：第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器37二、传感方式传感器的维护：（1）准确性；（2）抗压性（防水）：能抵抗水压，不使海水渗入损坏仪器，；（3）稳定性：在恶劣天候下仍能工作，；（4）抗蚀性：海水具有强烈的腐蚀性，仪器材料必须抗蚀；第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器38二、传感方式（四）传感器的发展方向微型化多功能化智能化无线网络化第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器39二、传感方式（四）传感器的发展方向目前，传感器的研究工作主要是选择灵敏度高的敏感元件，提高信号检测器的使用寿命和传感器的稳定性。以及解决传感器的微型化。便携式等问题。第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器40三、海洋仪器海洋仪器是观察和测量海洋现象的基本工具。可用于采样、测量、观察、分析和数据处理。传感器仅是仪器的重要组成部分，不能直接进行实地测量。20世纪50年代以前，海洋观测主要使用机械式仪器；60年代以后，海洋观测仪器逐步实现了电子化。第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器41三、海洋仪器根据目前使用情况，海洋观测仪器可分为：海洋物理性质观测仪器海洋化学性质观测仪器海洋生物观测仪器海洋地质及地球物理观测仪器第二章海洋调查对象、仪器及方式第二节传感器和仪器42三、海洋仪器（一）海洋物理性质观测仪器用于观测海洋中的声、光、温度、密度、动力等现象。通过这些主要物理特性的测量，可推导出蒸发、热交换、海流及海水的运动以及海洋中其它多种物理过程。因为海水密度不便直接测定，通常用温度、盐度和压力值计算换算