4-第四章-水温观测

水温观测第四章Chapter4.WaterTemperatureObservation1第四章水温观测2温度及观测的要求第一节颠倒温度计第二节CTD及投掷式温度计第三节遥感第四节第四章水温观测3温度及观测的要求第一节海水温度的形成精度要求水温观测的标准层次观测时次测温仪器简介第四章水温观测第一节温度及观测的要求4一、海水温度的形成海水温度：表示海水热力状况的物理量，一般以摄氏度(℃)表示。海水温度的高低主要取决于海水热收支。第四章水温观测第一节温度及观测的要求5一、海水温度的形成海水温度：表示海水热力状况的物理量，一般以摄氏度(℃)表示。海水温度的高低主要取决于海水热收支。第四章水温观测第一节温度及观测的要求6一、海水温度的形成海水温度的高低主要取决于海水热收支。第四章水温观测第一节温度及观测的要求7一、海水温度的形成海水温度的高低主要取决于海水热收支。第四章水温观测第一节温度及观测的要求8一、海水温度的形成海水温度的高低主要取决于海水热收支；海流对水温影响比较显著；海陆分布对海水温度有一定影响；海气热交换、冷暖海流和海陆分布是影响海水表层温度分布的主要因素。第四章水温观测第一节温度及观测的要求9一、海水温度的形成海气热交换、冷暖海流和海陆分布是影响海水表层温度分布的主要因素；水深是影响海水温度垂直分布的主要因素；海水温度一般随深度的增加而降低。第四章水温观测第一节温度及观测的要求10一、海水温度的形成温度观测的意义：海洋水团的划分、锋面结构、海流性质判别等都依赖于海水温度；水温的分布与变化影响并制约其他水文气象要素的变化：海水密度，海水的运动；海雾、气温、风等也直接或间接与水温有关。水温分布变化能制约生物的生长与活动状况：水温对海水养殖至关重要。海温分布对敷设海底电缆、温差发电、海气交换、舰船冷却系统，工业海水用水、排水等都非常重要。第四章水温观测第一节温度及观测的要求11二、精度要求海域不同，对海水温度测量的精度要求有所不同：对于深水、大洋：一般±0.02℃•深水、大洋的海水温度分布均匀、变化缓慢，观测精度要求高。第四章水温观测第一节温度及观测的要求12二、精度要求海水温度精度等级：准确度级别一级二级三级温度范围±0.02℃±0.05℃±0.2℃第四章水温观测第一节温度及观测的要求13二、精度要求海域不同，对海水温度测量的精度要求有所不同：对于深水、大洋：一般±0.02℃•深水、大洋的海水温度分布均匀、变化缓慢，观测精度要求高。•但对温跃层可适当放宽要求。第四章水温观测第一节温度及观测的要求14温跃层（Thermocline）是位于海面以下100~200米左右的、温度和密度有巨大变化的薄薄一层，是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。第四章水温观测第一节温度及观测的要求15二、精度要求海域不同，对海水温度测量的精度要求有所不同：对于浅海：适当放宽，例如±0.1℃•浅海水文要素时空变化剧烈，梯度或变化率比大洋的要大千百倍；第四章水温观测第一节温度及观测的要求16二、精度要求海域不同，对海水温度测量的精度要求有所不同：海水表层温度观测之薄层温差的存在海水表层温度观测之大气温、湿和油膜的影响（相关内容参见第四节遥感）第四章水温观测第一节温度及观测的要求17三、水温观测的标准层次水温观测分表层水温观测和表层以下水温观测。对表层以下各水层的水温观测，有规定的标准观测层次；水温观测分为：表层，表层以下的标准层及底层第四章水温观测第一节温度及观测的要求18三、水温观测的标准层次水深范围(m)标准观测水层底层与相邻标准水层的距离(m)10以内表层，5，底层210-25表层5，10，15，20，底层225-50表层，5，10，15，20，25，30，底层450-100表层，5，10，15，20，25，30，50，75，底层5100-200表层，5，10，15，20，25，30，50，75，100，125，150，底层10200表层，10，20，30，50，75，100，125，150，200，250，300，400，500，600，700，800，1000，1200，1500，2000，2500，3000(水深大于3000m每1000m加一层)，底层第四章水温观测第一节温度及观测的要求19三、水温观测的标准层次表层：海表以下，１米以内的水层。底层：厚度随水深增加而增加第四章水温观测第一节温度及观测的要求20四、观测时次沿岸台站：只观测表面水温。观测时间一般在每日的２，８，１４，２０时。海上观测：包括表层和表层以下各层水温。观测时间为：大面或断面站，船到站就观测一次，连续站每小时观测一次。第四章水温观测第一节温度及观测的要求21水文断面：按直线布设观测站点位置，由此直线构成的垂直断面。其位置一般应垂直于陆岸或主要海流方向。其站距在近岸区域密一些，外海深水区域疏一些。大面观测：为了解某海区的水文分布情况和变化规律，在该海区布设若干个测站,在一定的时间内对各站观测一次。大面观测的项目多。第四章水温观测第一节温度及观测的要求22五、测温仪器简介（一）液体温度计主要是表面温度计和颠倒温度计•优点：其观察准确度高、使用方便、性能稳定，仍是深层水温观测的基本标准仪器。•缺点：只能在停船时使用，只能测定单层温度。不能自记。第四章水温观测第一节温度及观测的要求23五、测温仪器简介（二）电子温度计液体温度计感温较慢、不能长期连续自记。更多广泛采用电学式或电子式温度计。热电式温度计电阻式温度计电子式温度计晶体振荡式温度计第四章水温观测第一节温度及观测的要求24五、测温仪器简介（二）电子温度计热电式温度计：•可在定点或走航时使用；•测温深度一般在100米以内；•测温准确度较低，约±0.5℃；第四章水温观测第一节温度及观测的要求25五、测温仪器简介（二）电子温度计热电式温度计：感应元件是热电偶，热电偶测温的基本原理是热电效应。在由两种不同材料的导体A和B所组成的闭合回路中,当A和B的两个接点处于不同温度T和To时,在回路中就会产生热电势（温差电势和接触电势）。热端冷端A导体材料确定后，热电势的大小只与热电偶两端的温度有关。如果使EAB(T0)=常数，则回路热电势EAB(T，T0)就只与温度T有关，而且是T的单值函数，这就是利用热电偶测温的原理。第四章水温观测第一节温度及观测的要求26五、测温仪器简介（二）电子温度计电阻式温度计：•定点、走航均可使用；•测温深度可达500米；•测温准确度较高，约为±0.1℃；•国内外广泛使用的测温仪器；第四章水温观测第一节温度及观测的要求27五、测温仪器简介（二）电子温度计电阻式温度计：•采用金属丝电阻、热敏电阻作感温元件。•热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的123451－云母片骨架；2－铂丝；3－银丝引出线；4－保护用云母；5－绑扎用银带第四章水温观测第一节温度及观测的要求28五、测温仪器简介（二）电子温度计电子式温度计：•可在定点或走航时使用；•测温准确度高，定点测温准确度可达±0.02℃，航速为16节时可达±0.1℃；•XBT(投弃式深温计)和CTD温盐深自动记录仪就属于这一类；第四章水温观测第一节温度及观测的要求29五、测温仪器简介（二）电子温度计电子式温度计：•水温变化转换为电阻的变化，再转换为频率的变化。将输出的频率信号加以放大记录，就可得到海水温度。•感温元件与电阻式温度计相同，仅是将感温元件作为阻容振荡电阻的调频元件。第四章水温观测第一节温度及观测的要求30五、测温仪器简介（二）电子温度计晶体振荡式温度计：•测温准确度很高，可达±0.001℃；•感温时间较长，不适于走航使用；•专供定点观测和校正仪器用；第四章水温观测第一节温度及观测的要求31五、测温仪器简介（二）电子温度计晶体振荡式温度计：•采用石英晶体为感应元件。•石英晶体震荡频率随温度变化，并有优良的频率稳定性。测得石英晶体的震荡频率就可得海水温度。第四章水温观测第一节温度及观测的要求32五、测温仪器简介（三）远距离海表温度辐射探测•热外线观测：热红外辐射计接收从海面发射的热辐射，根据红外谱区测得的辐射值，推算海表面温度；•通过飞机或卫星在短时间内大面积观测；第四章水温观测第一节温度及观测的要求33五、测温仪器简介（三）远距离海表温度辐射探测图2013年2月、5月、8月、11月中国近海及邻近海域HY-1B和HY-2A卫星融合的平均海面温度第四章水温观测第一节温度及观测的要求34五、测温仪器简介（三）远距离海表温度辐射探测•优点：观测面积大，时间短，可以研究各种尺度的海洋现象；•缺点：只能观测海洋表面的温度，不能得到海洋垂直温度的分布；第四章水温观测35颠倒式温度计第二节颠倒温度计自1874年在最高、最低温度表的基础上研制出来，经过不断改进，性能可靠，准确度高（可达±0.02℃），至今仍在使用。可测任意指定深度的温度。功能有两个：测温、测压第四章水温观测第二节颠倒式温度计36一、颠倒式采水器的结构和原理结构：具有活门的采水桶上下活门装有平行杠杆，通过连接杆连接，通过仪器下端的固定夹杆和上端的释放器及穿索切口固定第四章水温观测第二节颠倒式温度计37一、颠倒式采水器的结构和原理结构：具有活门的采水桶上下活门装有平行杠杆，通过连接杆连接，通过仪器下端的固定夹杆和上端的释放器及穿索切口固定第四章水温观测第二节颠倒式温度计38二、颠倒式温度计的结构和原理结构：颠倒温度计包括闭端和开端温度计•闭端(防压)：测量水温•开端(受压)：与闭端配合确定仪器的沉放深度开端闭端第四章水温观测第二节颠倒式温度计39二、颠倒式温度计的结构和原理•在闭端式的外套管中，水银柱的高度不受外界水压影响,仅与现场温度有关。•开端温度计水银柱的的高度取决于现场的温度和压力。根据开端与闭端温度表的温度差值和开端温度表的压缩系数，就可算出仪器的沉放深度。开端闭端第四章水温观测第二节颠倒式温度计40二、颠倒式温度计的结构和原理闭端颠倒温度计结构：•主要温度计和辅助温度计装在厚壁玻璃套内，主温用于测温，辅温用于测量玻璃套内的温度以进行还原订正；•主温与辅温相互倒置；闭端温度计主温辅温第四章水温观测第二节颠倒式温度计41二、颠倒式温度计的结构和原理闭端颠倒温度计结构：•主温由储蓄泡和与其相连的毛细管构成，在储蓄泡与外套管间的空隙里，为消除空气的绝热作用而装有水银，并用软木塞堵住；•离储蓄泡不远的毛细管上有一狭窄处，并从此处向储蓄泡方向伸出一盲枝；闭端温度计主温辅温第四章水温观测第二节颠倒式温度计42二、颠倒式温度计的结构和原理闭端颠倒温度计原理：•当温度计被颠倒后时，水银必须永远断裂在盲枝的分枝处——决定温度计示数准确性的主要原因；•感温时，温度表的贮蓄泡向下，盲枝的交叉点（断点）以上的水银柱高度取决于现场的温度，当温度表颠倒时，水银柱便在断点处断开。这样就保留了现场温度的读数，提出水面后，即可读出。颠倒后闭端温度计辅温主温第四章水温观测第二节颠倒式温度计43二、颠倒式温度计的结构和原理闭端颠倒温度计原理：•读数工作在温度计颠倒后进行，刻度是从毛细管顶端（靠近接受泡处）开始的。•从毛细管的接受泡到刻度处的整个管内水银容积称为V0，其值以温度度数0℃表示。每支温度计都有其特定的V0值，可在检定书上查到。颠倒后闭端温度计辅温主温第四章水温观测第二节颠倒式温度计44二、颠倒式温度计的结构和原理开端颠倒温度计结构：•与闭端颠倒温度计基本相同，不同之处仅在于外套管下端是开口的；•此温度计受压，温度计水银柱长度受温度和水压变化影响——计算仪器的实际沉放深度；颠倒后闭端温度计辅温主温颠倒后开端温度计开端温度计第四章水温观测第二节颠倒式温度计45三、颠倒温度计观测与使用方法颠倒采水器和颠倒温度计是采水样和观测水温的重要仪器，可同时取到不同水层的水样和温度数据。（一）在观测前需要做的工作:•挑选颠倒温度计和套筒，检查温度计性能•在采水器的套筒内安装颠倒温度计•给采水器编号•检