第九章海洋环境要素调查及评价ppt课件.ppt

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1、第九章 海洋环境要素调查,1 深度测量一、水深测量的基本要求连续站每小时测一次；大面（或断面）调查，在船到站后即测量; 传统的深度测量准确度为2;100m以浅，记录取一位小数；超过100m的，记录取整数。,二、深度测量的方法1、 回声测深仪测深 回声测深仪是利用声波在海水中以一定的速度（平均声速1500m/s）直线传播，并能由海底反射回来的特性制造的。 其测深原理如图所示。,图中发射超声波的发射震动器，接受海底回声的接受震动器,它按装在船底。 若超声波由发出，到达海底后，立即反射回来，被接收，前后经过的时间间隔为t。,那么由船底到海底的距离S为： S=(1500t) /2 H=S+ h 式中：

2、h为船吃水深度，H为真实水深。,2、钢丝绳测深 用水文绞车上系有重锤（铅锤）的钢丝绳测量水深称为钢丝绳测深。,测深设备绞车是供升降各种海洋仪器和采样工具以及水深测量用。绳索计数器是用于计量放出或回收钢丝绳的仪器，由滑轮和滑轮轴组合的若干齿轮构成。,放松钢丝绳，让重锤的底部恰好降到水面上，此时把计算器清零或记下计算器读数。继续放出钢丝绳，使重锤刚好触底时读取计数器指示数，并记录它，两次计数器的差即为实测水深。若钢丝绳倾斜时，测量钢丝绳倾角；遇到钢丝绳倾角过大时，应在可能条件下加重铅锤，使倾角尽量减少。 当加重铅锤以后，钢丝绳的倾角10应施行倾斜校正。 如计数器误差超过范围，则需以计数器校正系数校

3、正。 倾角超过30时应加大铅锤的重量或利用其他方法控制倾角在30以内。操纵绞车，收回钢丝绳。,测深方法,注意事项(1)了解绞车和钢丝绳的最大负载及绞车各种性能结构，并熟悉各种操作。(2) 检查钢丝绳有无细刺、折断的钢丝和扭折痕迹。,(3) 绞车卷筒保持顺利转动、轴承和齿轮应经常保持润滑。(4) 调查结束后，应将绞车、钢丝绳和计数器擦拭干净，并在计数器和钢丝绳涂抹黄油，然后用帆布套将绞车盖好。,器差校正(1) 计数器差校正 将钢丝绳通过计数器，自绞车上放出来，当钢丝绳的起端通过计数器时，将指针拨到“0”处，到放出一定数量（100200m）后，用卷尺量取经过计数器的钢丝绳实际长度。,校正系数以A表

4、示，即：A=L/I式中：L为所放出钢丝绳的实际长度I为计数器的示数。,计数器的校正值a 按下试计算a=I(A-1)a的正负值由A决定，A大于1是正号，A小于1是负号，,可以预先计算出对应于该计数器各种示数的校正值。 将计数器所指示的钢丝绳长度加上校正值，即实际钢丝绳长度。,(2) 钢丝绳的倾斜校正 在测深时，由于受到海流的影响，钢丝绳发生倾斜。因此钢丝绳的长度比实际的深度大，需进行倾角订正。,仪器沉放的实际深度可按下式计算： Z=Lcos -h 是倾角； h是计数器滑轮到海面的高度 实际工作中常把上式变成改正式 Z=L-(Z+h)=L(1-cos ),h,z,2 水温观测一、温度观测的基本要求

5、1、准确度要求 海洋温度的单位，均采用摄氏温标（）。 大洋温度的测量，特别是深层水温的观测，要求达到很高的准确度。温度 密度 海水运动,对于大洋，一般温度应精确到一级，即0.02。在浅海，水温观测准确度为0.1。对于那些有特殊要求，根据要求确定水温观测准确度。例如，二级准确度为0.05；三级准确度为0.2。,2、观测层次分表层水温观测和表层以下水温观测。对表层以下各层的水温观测，规定标准观测层次，其中，表层指海表面以下1m以内水层。,底层的规定如下：水深不足50m时，底层为离底2m的水层； 50100m，底层离底的距离为5m； 100200m ，底层离底的距离为10m； 超过200m，底层离底

6、的距离，通常不小于25m。,3、观测时次沿岸台站只观测表面水温，一般在每日的2，8，14，20时进行。海上观测 分表层和表层以下各层的水温观测， 观测时间： 大面或断面站，船到站就观测一次； 连续站每两小时观测一次。,二、 各式测温计简述1、液体温度计表面温度计测温 测量表层水温，测量范围为640，分度值为0.2,准确度为0.1,（1）仪器的结构 普通水银温度计 金属外壳， 金属桶,（2）观测与使用 风浪较小，可以把温度计直接放入水中进行， 风浪较大时，可以用水桶进行。 直接浸入海中进行测温时，浸泡在01m深度处感温5分钟后取上读数。,水桶取水观测时，取上的一桶海水，把表面温度计放入捅内搅动，

7、感温12分钟后，将海水倒掉，再重新取上一桶海水并把表面温度计放入桶内。 表面温度计在桶内感温3分钟后，即可进行读数。读取的温度读数须经器差订正。,颠倒温度计测温把装在颠倒采水器上的颠倒温度计，沉放到预定的各水层中。可同时取得各水层的温度值。,观测深水层水温时，温度计需要颠倒过来，此时表示现场水温的水银拄与原来的水银拄分离。,（1） 结构有闭端和开端，均需配在颠倒采水器上使用。前者用于测量水温，后者与前者配合使用，确定仪器的沉放深度。,闭端颠倒温度计使用两只温度计主要温度计和辅助温度计一同装在一个厚壁玻璃套内。主温用于测量水温，辅温用于测量玻璃套管内的温度以进行还原订正。,（2） 观测与使用将装

8、温度计的采水器从表层至深层集中安放在采水器架上。颠倒温度计在各预定水层感温7分钟，待各采水器全部颠倒后，依次提取采水器，读取各层温度计得主、辅值。如需取水样，待取完水样后，再次读取温度计得主、辅值。若某预定水层采水器未颠倒或某层水温读数可疑，应补测。颠倒温度计不宜长期倒置，观测结束后必须正置采水器。如因某种原因，不能一次完成全部标准层的水温观测时，可分两次进行，间隔时间尽量缩短。,液体温度计的误差（1）常定误差 因温度计制作不良引起的误差、因液体分化引起的误差、由于玻璃收缩引起的误差等。,（2）非常定误差 由于外界因素和人为因素的影响而引起的仪器误差，虽其中部分可计算出或设法避免，但不能完全通

9、过器差订正来消除。例如水温与气温不一致造成的误差、视线误差等。,2、机械式温度计 深度温度计（BT）是一种记录温度随深度变化的仪器，用于自动记录水深200m（或1000m）以内的水温变化情况； 仪器附有带坐标网格的放大镜，用它来读取玻璃片上所记录的各深度层的水温数值，并对记录曲线进行分析。,3、电子温度计 根据感温元件和传送讯号的不同，分为下列几种。,电热式温度计 电热式温度计其感应元件是热电偶。测温度一般在100m以内，准确度较低，约0.5。,电阻式温度计 采用金属丝电阻（铂金丝或锰铜丝）、热敏电阻作感温元件，测温准确度较高，约0.1，测温深度可达500m，因此是目前国内外广泛采用得一种测温

10、仪器。,电子式温度计 定点和走航时均可使用，其准确率较高，在定点测温时准确率可达0.02，当航速为16节时测温准确度可达0.1，经常使用的类型有XBT,CTD。,晶体振荡式温度计 采用石英晶体作为感应元件。此类温度计准确率很高，可达0.001，分辨率能达到0.001。但此类温度计感温时间较长，不适于走航使用，专供定点观测及校正仪器使用。4、远距离海表温度辐射探测 根据红外谱区测得的辐射值，推算海表面温度。,3 盐度测量 绝对盐度是指海水中溶解物质质量与海水质量的比值。 盐度定义：在一个标准大气压下，15的环境温度中，海水样品与标准KCl溶液的电导比。,一、盐度测量的基本要求盐度与水温同时观测。

11、大面或断面测站，船到站观测一次，连续测站，一般每2小时观测一次。 根据需要，有时每小时观测一次。,1、观测层次 盐度测量的标准层次与温度相同。2、准确度要求 根据不同观测任务，提出对测盐准确度的要求，通常对海上水文观测中盐度准确度分为三级标准,二、盐度的测量方法1、化学方法 硝酸银滴定法:在离子比例恒定的前提下，采用硝酸银溶液滴定。通过查表查出氯度，然后根据氯度和盐度的线性关系，来确定水样盐度。,2、物理方法（a）比重法测量：一个大气压下，单位体积海水的重量与同温度同体积蒸馏水的重量之比。比重计的实质是： 从比重求密度，再根据密度、温度推求盐度。,（b） 折射率法是通过测量水质的折射率来确定盐

12、度。（c） 电导法是利用不同盐度具有不同导电特性来确定海水盐度的。(常用),三、 盐度计 由于海水电导率是盐度、温度和压力的函数，因此，通过电导法测量盐度必须对温度和压力对电导率的影响进行补偿。采用电路自动补偿的这种盐度计为感应式盐度计。采用恒温控制设备，免除电路自动补偿的盐度计为电极式盐度计。,感应式盐度计以电磁感应为原理，它可在现场和实验室测量，而得到广泛的应用。 需要的样品量很大，灵敏度不高，并需要进行温度补偿，操作麻烦。,电极式盐度计测量电极直接接触海水，容易出现极化或受海水的腐蚀、污染，使性能减退，这就严重限制了在现场的应用，所以主要用在实验室内做高准确度测量。 目前广泛使用的STD

13、(温盐深),CTD(电导率/盐深等剖面仪大多数是电极式结构的。,4 透明度、水色观测 透明度表示海水透明的程度。 水色是表示海水的颜色。,一、透明度观测1、透明度定义 最早是用一种直径为30的白色圆板（透明度盘），在船上背阳一侧，垂直放入水中，直到刚刚看不见为止，透明度板“消失“的深度叫透明度。 近年来国际上多采用仪器来观测光能量在水中的衰减，以确定海水透明程度。,光量和水深的关系,可以看出，阳光射达海水中1m深处几乎消失一半，10m处则消失了近70，在海水中，光线的强度是随着深度以自然对数e的负指数规律递减的。 透明度的新定义为：一平行光束在水中传播一定距离后，其光能流I与原来光能流I0之比

14、，即： T=I/ I0 而光在海水中衰减规律为：I= I0 e-rz,2、 透明度观测 透明度盘（右图）是一块漆成白色的木质或金属圆盘，直径30cm，盘下悬挂有铅锤（约5kg）。,盘上系有绳索，绳索上标有以分米为单位的长度记号。绳索长度应根据海区透明度值大小而定，一般可取3050m。,观测方法 在主甲板的背阳光处，将透明度盘放入水中，沉到刚好看不见的深度，然后再慢慢地提到隐约可见时，读取绳索在水面的标记数值。 读到一位小数，重复23次，取其平均值，即为观测的透明度值。,观测只在白天进行，观测时间为：连续观测站，每2小时观测一次，大面观测站，船到观测站。观测时必须避免船上排出的污水的影响。,注意

15、事项(1) 出海前应检查透明度盘的绳索标记，新绳索使用前须经缩水处理，使用过程中需增加校正次数。,(2) 透明度盘应保持洁白，当油漆脱落或脏污时应重新油漆。(3)每航次观测结束时，透明度盘应用淡水冲洗，绳索须用淡水冲洗晾干后保持。,二、水色观测1、 水色及其成因 海面的颜色主要取决于海面对光线的反射，因此，它与当时的天空状况和海面状况有关。 而海水的颜色是由水分子及悬浮物质的散射和反射出来的光线决定的，称为水色。因此，水色和海色两者应加以区别。,海水是半透明的介质，各种光线在进入海水中后被吸收和散射的情况不同，因此就产生了各种水色。,阳光进入海水，其中单色光线被海水逐渐吸收，但七种光线所吸收的

16、情况各不相同。 有的容易被吸收，有的很难被吸收。各色光的投射量和吸收量的比，叫做“吸收率”。,吸收率各色光的吸收量/各色光的投射量各色光线波长不同，吸收率也不同。一般来说，波长长度与吸收率呈正比例的关系,红光波长比其他的光的波长都长，红光吸收率最大，通过海水的能量消耗也最多，因此红光在海水的浅层就消失了。黄光、绿光、蓝光、紫光的波长短，它们的吸收率很小，可以在海水中传入更深的水层。,表 各色光线的波长和吸收率,吸收率大的光波，其散射能量小，而吸收率小的光波，其散射能量大，散射能量还与悬浮物颗粒粒径有关，颗粒粒径越小，短波散射能量越大。这种现象称为海水对光线的选择吸收和散射。,2、 水色观测 水

17、色观测是用水色标准液进行的。根据水色计目测确定。 水色计是由蓝色、黄色、褐色三种溶液按一定比例配制的21种不同色级，分别密封在22支内径8mm，长100mm的无色玻璃管内，置于敷有白色衬里的两开盒中。,盒的左边为111号，右边为1121号。 12号是蓝色；34号是天蓝色；56是绿天蓝色；1314号是绿黄色；1516号是黄色； 1718是褐黄色；1920号是黄褐色。长江口、杭州湾水色发黄，在1113之间，东海内侧水色为48，外侧23号，到大洋一般增高到12号。,观测方法 观测透明度后，将透明度盘提到透明度值一半的位置，根据透明度盘上所呈现的海水颜色，在水色计中找出与之最相似的色级号码，并计入水色

18、观测记录表中。,水色的观测只在白天进行，观测时间为： 连续观测站，每2小时观测一次，大面观测站，船到站观测；观测地点应选择在背阳光的地方，观测时必须避免船上排出的污水的影响。,注意事项（1） 观测时水色计内的玻璃管应与观测者的视线垂直。（2） 水色计必须保存在阴暗干燥的地方，切记日光照射，以免褪色，每航次观测结束后，应将水色计擦净并装在里红外黑的布套里。,（3）使用的水色计在6个月内至少用标准水色校准一次，发现褪色现象，应及时更换，作为标准用的水色计，平时应封装在里红外黑的布套中，并保存在阴暗处。,5 海流观测 海流观测主要是指海水运动空间尺度较大（大于5km）、时间尺度较长（周期超过12小时

19、）的运动，包括潮流和常流（余流）。,一、 海流观测的基本要求 连续观测：时间长度不少于25小时，至少每小时观测一次。 预报潮流的测站，一般应不少于3次符合良好天文条件的周日连续观测。 同时，还要同时进行风速、风向等气象要素观测，以便对海流观测提供客观分析条件。,海流观测层次参照温度观测层次，但表层规定为03m以内的水层。准确度要求：流速不大于100/s时、水深在200m以浅海区流速测量的准确度应为5/s；200m以深，准确度应为3/s，流向准确度为10。,超过100/s时、200m以浅海区流速准确度应为5%； 水深在200m以深海区，流速测量的准确度应为3%，流向测量的准确度为10。,二、 海

20、流计简介1、机械旋浆式海流计 依据旋浆叶片受水流推动地转数来确定流速， 用磁罗经确定流向。,厄克曼海流计 它不能测低流速，因为旋浆启动速度一般为3cm/s ,测量准确度一般为流速5 cm/s，流向（1015）。,印刷型海流计 一种船用或浮标用的定点自记测流仪器，最大使用深度为6000m，连续记录时间长达2个月之久。,照相型海流计 一种浮标和船用的定点自记测流仪器。胶卷一般宽16、长15m，可记录6000幅照片。该仪器的测量深度为150m，自记工作时间达30天。,磁录式海流计 浮标用定点自记测流仪器，最大使用深度为10006000m，大致测量流速范围为3400cm/s，准确度为35cm/s，流向

21、准确度5。如安德拉海流计。,遥测海流计 浮标用定点自记测流仪器，该仪器系统为双频道的无线电遥测装置，包括装在浮标上的传感器和装在船上或岸上的接收装置。其测量范围为10360/s ，流速测量准确度为5/s，流向测量准确度为5。,直读式海流计 系船用定点测流仪器。有的可以兼测深度。仪器最大使用深度为150660m，流速测量范围为5700/s。,地磁场电磁海流计深海型在水深小于100m的海区不宜使用；表层型只适用于测表面层的海流。其测流范围在3300/s，流速测量准确度为2/s，流向测量准确度为5。,人造磁场电磁海流计的使用受深度和纬度的限制不大。 它适于船用或锚定水下测量，其测量范围为流速0350

22、/s，流速准确度为1/s，或2满量程，流向准确度为2。,2、电磁海流计根据磁场的来源不同，可分为地磁场电磁海流计和人造磁场电磁海流计两种。,3、声学多普勒海流计以声波在流动液体中的多普勒频移来测流速的。流速准确度为2/s，流向准确度为5，工作最大深度为506000m。,4、其他测流仪 光学式海流计 激光多普勒流速计地准确度能达到百分之几的量级，空间分辨率大约为 0.5m ,时间分辨率大约为0.5s。此技术尚处在研究阶段，离实际应用还有距离。,电阻式海流计该型仪器是利用海流对电阻丝的降温作用来测流的，其优点是可测瞬时流和低速流，测量准确度高，可以遥测，但当前为未见于实际应用。,遮阻涡流海流计 美国G-TEC联合公司生产的CM-1106CD型涡流计就是一例，其流速测量范围为10500cm/s，测量准确度为量程的2。,各国在海流调查中最广泛应用的仍然是：各种类型的安德拉海流计和直读式海流计。声学多普勒海流计是目前测弱流的唯一仪器。,