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最后一次更新在星期四,2023年2月02|海洋环流

在给编辑的信中,亨利Stommel(1955)提出的建设拉格朗日鲍登青睐的欧拉电流测量。两个设备来Stommel的思想:(1)浮动,沉到一个预定的深度,他们保持“修剪”方式的潜艇”,(2)更加优雅的物种的浮力漂浮物质可压缩比水更少。没有任何动力传动的控制”。Stommel想象定位他的自由浮动一次漂流用炸药声波到达时间的三个岸基迄今为止,(声波定位和测距)站。期望的电流一样慢10 ~ 2 cms_1可以检测到的他认为这些当前观测比最先进的vessel-based更精确的测量。

Stommel拉格朗日呼吁原位观测标志着全新一代的出生日期海洋仪器。Stommel几乎所有元素的愿景成为现实,因为他1 i-page论文出现在1955年:漂浮与主动深度控制和被动pre-ballast-ing构造;海洋学家已经学会利用声学定位和数据传输到透明的渠道;花车需求量已经使用地图海洋环流及其波动的影响。唯一缺少的是,Stommel取代了“迄今为止,定时炸弹”更加和平和长寿压电设备和精密的电子仪器。

第一个报告功能的浮力漂浮的出现仅仅几个月后Stom-mel注当约翰吞下(1955)介绍了他的独创性的发明后来称为一只燕子漂浮(图3.2.1)。这个开创性的乐器代表第一个被动的流浪汉根据Stommel第二规范。这些漂浮在表面轻微的浮力,但由于材料的选择,让他们可压缩比周围的水,增加浮力而沉没。吞下的第一个测试任务伊比利亚盆地持续了3天,发现深顺时针M2-tidal电流叠加在一个稳定的漂移。Stommel相反的建议,吞下的浮动位于dual-hydrophone数组

图3.2.1约翰·c·吞下准备一个早期的浮力漂浮在RRS发现二世在1955年的春天。这些“燕子”花车由现成的脚手架管,其物理性能良好,壁厚被蚀刻在减少烧碱溶液(cf, Charnock, 1997)。礼貌j·古尔德,Soc,南安普顿,英国。

研究船的龙骨下约200米的范围内。

五年后吞咽和亨茂(1960)期间总结了他们的第一次经验国际地球物理年(IGY)。他们所观察到的电流以0 - 5 cms-1周的时间尺度和空间尺度的几十英里。这是明确地指出,“没有运动的水平”不能被发现在北大西洋东部。燕子和哈们广泛的变化的观察,包括缺乏参考层地转流计算,得到确认和扩展后的联合英国/美国(白羊座)观察百慕大群岛以西350公里处(折痕,1962)。在经常引用的这篇文章,折痕两种基本的观察结果:

1浮动轨迹”与普遍观点相反,深海相对静止的速度顺序1 cms-1;和

2新观测的提高问题是多么的重要……意思是循环……与艾迪运输的属性。

发现内部的海洋不是静止导致国际协调的大洋中动力学实验(模式)在1970年代早期(模式差距,1978)。模式,其继任者POLYMODE,激起了一个新的浮动技术的发展,实现Stommel的梦想远程跟踪。罗斯比和韦伯(1970)开发了新一代采用大型低频声音投影仪能够跟踪在迄今为止,通道范围超过1500公里。浮球在一只燕子的显著增长。这些乐器,被称为迄今为止,漂浮,见图3.2.2。迄今为止,漂浮在北大西洋西部第一次跟踪军事设施,后来被自动记录停泊声音接收器。通过多年的生活和长期跟踪范围,这些漂浮的第一识别成为可能的中尺度结构(立管和罗斯比,1983)和他们的统计数据(弗里兰et al ., 1975)和麦克道尔和罗斯比(1978)发现的紧张连贯的漩涡在北大西洋,称为Med-dies因为水属性披露地中海来源。多年来大量改进跟踪吞下漂浮了(燕子et al ., 1974)和他们的效用观察小规模的过程仍在继续。

: 图3.2.2第一的浮力漂浮长途可以跟踪是目前为止浮子由汤姆·罗斯比(左)和道格•韦伯(右)正在加载看一集,部署在大洋中动力学实验(模式)。

罗斯比et al。(1986)引入了一个全新的一步扭转目前跟踪的原则和交换声音源和接收器的位置。扭转目前技术的原理,使用粗纱接收器和固定声音来源,所表达的是缩写批,即迄今为止,拼写向后。迄今为止,花车前被转换成停泊声音来源,取而代之的是低成本和轻量级批漂浮声接收器。这些消耗品仪器记录的声音从停泊来源到来,年底下降压载重量他们的使命和上传数据通过卫星后浮出水面。他们通常用于任务6日到24日个月交付eddy-resolving淹没轨迹和时间序列的温度和压力。研究依赖于相对低成本和好看批漂浮的轨迹包括运输水的描述在墨西哥湾流的轴鲍尔和罗斯比(1989)和许多研究下面讨论。

在一些研究中一个高溢价放在使用浮点数来表示fluid-parcel轨迹。这个决定不间断电流后,只能与声学跟踪。它还需要一个浮点数,大约相同的压缩海水,可以遵循水包裹,因为他们改变深度。压缩技术,增加一个浮点数的近似的海水通过添加一个回弹活塞是由罗斯比et al。(1985)和用于在许多研究quasi-Lagrangian属性是主要的。

在某种意义上自主的概念(即不需要一个声学跟踪网络)漂浮Stommel的痕迹的想法只是偶尔位于当前的跟随者。第一个自主浮动(戴维斯et al ., 1992),图3.2.3所示,是自治区拉格朗日循环的探险家

: 图3.2.3吉姆·杜福尔控股ALACE他工程改进制成一个可靠的自主浮动。

(ALACE)。液压泵使这个工具,质量接近25公斤,改变其内部和外部之间移动石油膀胱体积。在一个时间间隔几天,一个月,一个ALACE周期从深度到表面,它所在的卫星和上行链路数据收集。因为自主浮动独立运作的声源阵列,提供数以百计的周期在时间7年,易于部署,他们可以在经济上一个真正的全球范围内提供所需的长记录隔离从中尺度环流的变化。自主的操作模式还允许数据通过多年不断收到任务,减轻批漂浮的困难,数据只有在任务结束的时候。

自主操作的处罚是很长一段时间间隔已知位置,这就排除了解决涡流除非快速骑自行车,和周期性出现中断quasi-Lagrangian轨迹。除了错误的定位,通过剪切流介绍错误浮动的垂直运动的结束位置的估计地下电流测量在深海的时期。而下降和上升速度与深度差别很大,一个浮点数操作在800米穿过上层400米约一个小时。在均匀剪切50 cms-1差异在400这个对应一个位置变化在上升/下降小于1公里(不到远程声学跟踪误差)和20天周期的误差1 mms-1有助于平均电流测量。西部边界电流外,剪切机通常小于这个变量,所以剪的主要作用是增加速度,几乎不增加噪声来自中尺度可变性和很容易压制了平均时间或多个漂浮。

在WOCE,拉格朗日的家庭当前的跟随者大幅增长。在法国,Ollitrault et al。(1994)开发了一种混合后的批和ALACE技术称为MARVOR凯尔特词海马。它融合了垂直循环和重复数据传输功能与eddy-resolving ALACE批漂浮的属性。研究潜在的涡度守恒,Sundermeyer和价格(1998)使用SOFAR浮动,包括ALACE技术周期一双等温线之间主要温跃层。虽然ALACEs pre-ballasted漂移大约在选定的深度,更现代的自治漂浮的末尾WOCE使用,如独奏(戴维斯et al ., 2000)和顶点,有浮力控制和可编程流量在不同深度比底部的概要文件,甚至跟踪等温线。这些浮动完全对应的类别浮动的保持修剪的潜艇”1955年Stommel所想要的。

浮动的方面发展,成为可能的WOCE试图直接测量速度场在流域尺度上是降低成本通过批和垂直循环技术的发展,使它可以测量速度每年花费近二千美元。批浮动成本约为4500美元,两次自主浮动,MARVOR浮动大约三倍。批漂浮一般是1 - 2年,自主浮动可以报告每10天/ 5年来,和Ollitrault(1999)表明,50%的MARVOR漂浮5年后还活着。声音来源(约22 000美元)和成本分析的声时间延迟增加批和MARVOR操作的成本。

ALACE漂浮的科学效用显著增加了添加温度和电导率传感器,温度和盐度资料从凌日表面和目标之间的深度可以报告(cf。戴维斯et al ., 2000)。因为分析ALACE (P-ALACE)执行200周期,深度per-profile成本竞争力与消耗品探针只要电导传感器仍然足够稳定收益良好的盐度。即使浮动的整个建设和通信成本是带电分析(忽略速度观测的值),温度剖面的全部运营成本大约是50美元,25美元增加盐度剖面。

完成这一历史的角度来看,现在让我们注意社区实现亨利Stommel最后的视觉观察海洋。他意识到早期自主浮动,除了跟踪电流,擅长测量资料,但有很多理由想要控制这些概要文件。一个简单的解决方案是适合翅膀buoyancy-changing浮动产生一个简单的自治水下滑翔机。在富有远见的一篇文章中,Stommel(1989)结合生成必要的浮力的革命性的想法迫使来自海洋的热分层现象提出一个新的观测工具,他称之为“斯洛克姆”荣誉的第一个全球周游世界者,队长约书亚斯洛克姆(1900)和享受展示原型热浮力引擎Fal-mouth家中背后的研讨会。技术人员从华盛顿大学,斯克里普斯海洋研究所的和伍兹霍尔海洋制度是适应自主浮动技术开发简单的电动水下滑翔机,尽管韦伯研究公司正在实施Stommel电业滑翔机的完整的愿景。在每个实现,翅膀是用来有效浮力转化为O (30 cms-1)的前进运动车辆周期之间浅和深的水平。这个前进运动可以用来保存站收集的时间序列资料(一个虚拟的系泊)或样本自动水文部分数千公里长。

继续阅读:WOCE浮动计划

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