电流测量在船上水文计划
3.1.3.1声学多普勒流分析器的本质
一个声学多普勒目前分析器(ADCP)是一个高频多波束声纳。短脉冲传输的声音在每一束,和声音分散的多普勒频移估计自传播作为时间的函数,或等价,范围散射。多普勒频移正比于传感器之间的相对速度分量沿梁和散射。通常有四个梁,在同一海拔(从垂直角度),和90°间隔的方位。如果我们假设散射正在和水,和水速度大约是统一在任何水平面ADCP梁相交的四,然后四个径向速度组件在任何给定范围收益率水平速度分量的估计,和两个独立的垂直速度分量的估计。估计连续范围细胞提供一个垂直剖面水的速度相对于乐器。如果仪器的方向和速度相对于地球是已知的,这个概要文件的水可以计算速度相对于地球。范围、分辨率和精度取决于声纳的频率和其他仪器和环境因素;常见的典型值150 kHz仪器垂直距离300米,垂直分辨率8米,和11 cms_1 single-ping水平速度分量估计的标准偏差。乐团连续single-ping概要文件通常vector-averaged减少速度估计的方差。 ADCPs have been deployed in many ways and locations: on the seafloor, looking upward; looking up or down from a mooring, or downward from a moored buoy; on the bottom of a ship; and lowered from a ship, usually as part of a standard profiling instrument package including a CTD and a water sampler. We are concerned here only with the latter two: shipboard (SADCP) and lowered (LADCP).
在计算绝对(earth-relative)速度概要文件从一个ADCP安装在一艘船正在进行中,说下午5 ms-1,所需的信号——洋流是两个大量之间的细微差别:船的速度相对于地球和船的速度相对于水。两个数字因此必须与高精度测量,和特别注意减少偏见——任何系统性的错误持续超过几分钟。两个导航测量至关重要:first-differenced的位置修正计算船的速度在地面,用于转换和航向测量仪器的ADCP速度矢量坐标系统为地理坐标系:东部、北部和。1991年之前,传感器方向的不确定性的主要因素是限制船上ADCP准确性对于大多数应用程序。全球定位系统(GPS)彻底改变了船载ADCP分析不仅通过提供优秀的位置修正,但前所未有的准确性。我们将回到这个话题。
船载adcp测量上洋流与有效的水平分辨率好1 - 2公里,但盲目的电流低于几百米深度。降低一个自包含的,内部记录,ADCP线分析范围扩展到海底,但水平分辨率限于车站间距。该方法在很多方面类似于船载分析,但是有一个关键的区别:在大部分的深度范围,仪器不能确定的速度直接导航。仪器的水平位置相对于船次的只知道启动和恢复。ADCP记录仪器下降,大量的重叠的速度资料,每只
100 - 200米的乐器,每个相对于未知速度的仪器。这些未知的速度被区分垂直的概要文件。结果重叠剪切概要文件然后插入到一个统一的深度平均网格和给一个复合剪切概要文件。深度整合这个剪切概要文件给出了速度剖面相对于一个未知的积分常数。如果垂直的均值相对速度剖面中减去,然后还有待确定的常数是泥沙速度。这可以计算方法类似于用于船载ADCP工作密切(费舍尔和Visbeck, 1993)。水泥沙绝对速度的时间平均速度的水相对于乐器,加上船的时间平均速度的计算的开始和结束位置之间的差异,-一个小校正(通常小于1 cms-1),从相对速度剖面的时间积分计算。如果在低垂的垂直速度是一个常数,和另一个常数在向上的,那么时间积分相当于depth-integral——这当然是零de-meaned相对速度剖面。因此泥沙计算的速度很不敏感的相对速度剖面的准确性。
开始的时候我们CE水文计划(流泪)1990年,船载ADCP设施很常见,但技术还没有根深蒂固的物理海洋学的主流。船载ADCP没有存档的数据国家海洋数据中心(NODC)。舰载ADCP通常被视为辅助工具为你流泪,中等优先级;但它是便宜和容易获得,所以它存留下来,最终得以发展。年底前流泪,好船上ADCP设施几乎普遍在蓝水研究船舶数据存档在美国NODC和日本海洋数据中心(JODC),和船载ADCP被广泛视为一个标准的和极有价值的工具。大多数流泪的邮轮导致船载ADCP数据集(图3.1.4b,看到盘子3.1.4b, p . 172);许多non-WHP邮轮也是如此,产生一个广泛的全球数据集用于WOCE分析阶段。
降低了ADCP分析是在起步阶段开始的时候流泪:方法是在1989年开发的(发射和戈登,1990;费舍尔和Visbeck, 1993)。早期LADCP硬件有点麻烦,而且它的使用在流泪的邮轮最初仅限于地区是特别有价值的。近赤道带是最好的例子,复杂的目前的结构是由地转差估计计算从典型天气部分(Moum et al ., 1987)。与硬件的改进使LADCP在太平洋阶段更容易使用的流泪,目前完成供部分成为常规分析;报道特别好的在印度洋和大西洋的合理(无花果。3.1.4c,看到盘子3.1.4c, p . 172)。
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