国产XBT海上比测方法研究及结果分析

随着国产投弃式温深仪(XBT)性能的提高,其使用范围和规模也逐步扩大,受某专项办的委托,厦门大学在南海东北部开展了"海洋监测设备适用性检验规范及海上试验研究(国家863计划)"项目,针对海洋技术领域研发的技术较为成熟、具备产品化条件的XBT开展检验与验证,对国产XBT的性能和实际使用情况进行分析和总结。试验中,在不同站点进行温盐深仪(CTD)现场测量,以此数据为真值对国产和进口XBT精度做评估。在较高速度走航测量时,则以进口XBT数据为参照,对国产XBT进行评估。试验结果表明,国产XBT整体上表现良好,成功率大概为80%,有些型号的国产XBT精度与进口XBT精度接近,但国产XBT无效剖面较多。同时也发现,进口XBT的精度无法满足预期比测的要求,不能准确计算出国产XBT精度,但结果仍然具有参考价值。本次试验可以为国产XBT的规模化应用和推广提供数据支持,也可为其他型号XBT/XCTD/CTD等仪器的比测提供借鉴。     

潜标CTD的现场温盐比测方法研究

潜标温盐深剖面测量仪(CTD)在长期使用后仪器数据会发生漂移、准确度降低,对科学研究的正确性和可信性造成严重影响。本文依据船载CTD的作业内容,为SBE37潜标CTD设计了一种用于比测的CTD底托架,将大洋水体视为恒温槽,以SBE911船载CTD为比测标准,通过回归方法计算了潜标CTD的温盐传感器校准系数,并将该系数下获取的数据与未校准的数据进行比较。温度比测误差绝对值的均值为3.833 3×10~(-4)℃,原始误差绝对值的均值为5.500 0×10~(-4)℃,电导率比测误差绝对值的均值为2.166 7×10~(-4) S/m,原始误差绝对值的均值为2.333 3×10~(-4) S/m,以上结果证明,本文中设计的比测方法对提高潜标CTD准确性有一定作用。     

基于准实时传输潜标的国产温盐深仪对比分析

高精度的温盐深测量仪（Conductivity-Temperature-Depth,CTD）是实现海洋动力环境背景要素长期连续观测的最重要的海洋观测设备之一。尽管国产CTD的研制已经取得了一系列应用成果,但是基于深海潜标平台的多深度的CTD比测工作仍然较少。本文基于“十三五”期间国家重点研发项目研发的准实时传输潜标平台所搭载的三组国产CTD与进口的CTD所获取的数据进行了详细的比对分析。在潜标系统较为稳定的时刻,两者的平均温度差最小为0.001℃,平均盐度差最小为0.001 psu。比测结果表明：国产CTD在复杂的深海海洋环境下所测得的温盐深数据具有较高的稳定性与可靠性。国产高精度CTD的研制与应用对提高我国海洋现场连续和长期的观测能力,促进海洋基础科学研究的发展具有重要作用。     

CTD海上现场比测中的技巧应用

为了比较国产CTD与进口CTD之间的性能差别,除了在实验室进行检测,还必须进行海上的实地测量比对,即同时在海上下放国产和进口CTD,对两组数据进行比较。因为海上测量数据量巨大,常规数据处理软件无法胜任,以此为立足点,结合2008年规范化海上试验的经验,讲述Matlab程序在海上CTD数据比对中的规范化应用和为了解决两台仪器的时间不同步而采取的拐点比测法,同时简单介绍Word使用中的一些编程技巧。     

JZA2—1型温盐检定设备通过鉴定

由国家海洋局海洋技术研究所设备组研制的JZA2—1型温盐检定设备于1987年8月通过鉴定。该套设备在鉴定前已经运转760多小时,先后多次检定进口和国产STD、CTD系统。包括目前世界上先进的美国产Mark Ⅲ型CTD系统,检定结果全部得到了国内外(含Mark Ⅲ型CTD系统生产厂家)的认可。目前仍有数台Mark Ⅲ型CTD系统待检。     

国产DW 1633 CTD与美国Sea-Bird 911 CTD南海剖面温度观测比对分析研究

为了检验国产温盐深剖面仪（CTD）的基本性能和观测精度,“嘉庚号”科学考察船于2021年夏初在南海开展了DW 1633 CTD和美国Sea-Bird 911 CTD的现场温度剖面观测比对试验。本次试验共获取剖面33个,最深4 180 m,最浅500 m,可实现对深海和浅海观测能力的同步检验。本文对两种型号CTD所获取的温度剖面资料进行了比对分析。结果显示,DW 1633CTD和Sea-Bird 911 CTD基本吻合,平均绝对误差为0.006℃,最大绝对误差为0.424℃,平均均方根误差为0.025℃。     

CTD海上剖面测量性能综合评定方法研究

随着国产温盐深剖面仪（Conductivity-Temperature-Depth profiler,CTD） 测量性能的不断提高,其使用范围和规模也逐步扩大,需要规范CTD 海上剖面测量性能评定方法。在威海附近海域开展基于锚泊式平台CTD 海上比对试验,通过改变同架比对CTD 数量、引入相关系数和平均差数据处理方法研究海上比对试验效果,提出以精准度和灵敏度为目标层的CTD 海上剖面测量性能评价指标体系,实现了对被测CTD 海上剖面测量性能相对全面的评价,准确量化了被测CTD 在实际海洋环境中的剖面测量性能,为国产CTD 海上剖面测量性能的优化提供依据。     

COPEX和HM2000与APEX型剖面浮标比测试验及资料质量评价

利用船载CTD仪、国外剖面浮标(APEX)和实验室盐度计等标准仪器设备,在西北太平洋海域对2种型号国产剖面浮标(COPEX和HM2000)进行了现场比测试验,并对观测资料质量进行了定性和定量分析与评价.结果表明:(1) COPEX和HM2000型剖面浮标观测的盐度资料均能达到国际Argo计划提出的±0.01的精度要求;(2)HM2000的最小观测深度离海面1 m以内,最大观测深度基本稳定在2 000 m左右,并能保持在1000 m深度附近漂移,而COPEX的最小观测深度在8～9 m之间,最大观测深度则在1 800～1 900 m之间波动,且漂移深度都在600～800 m之间;(3)COPEX和HM2000都获得了70条以上有效观测剖面.总体而言,两种国产剖面浮标观测的温、盐度资料都是可信、可靠的.但试验中暴露的一些问题和不足仍有待不断改进和完善.     

SZC15-4型多参数剖面仪设计

CTD是测量海水温度、电导率和压力的仪器,在海洋科学考察、海洋资源调查开发、海洋环境监测预报和海洋军事研究中应用广泛。SZC15-4型多参数CTD是国产SZC15系列CTD最新型号,用于测量海水的温度、电导率、深度和叶绿素浓度,适用于近岸海洋调查。文中介绍了SZC15-4型多参数CTD剖面仪的性能、工作原理、系统组成和工作流程。并通过海上试验,与SBE19CTD在相同环境条件、相同采样速率下作比测,通过对实验数据做相关运算得出SZC15-4型CTD与SBE19在温度、盐度相关性优于0.999 9,表明两种仪器具有很高的相关特性。     

船体固定式CTD及数据采集技术研究

船体固定式CTD是“十五”863研制项目之一,用于测量海水的电导率、温度和深度。文中论述了仪器的整机特点及数据采集系统设计,并给出了南海实验中与Seab ird 37 CTD进行数据比测的结果。     

911Plus CTD系统中溶解氧观测资料的校正方法探讨

对3次海上调查的CTD溶解氧观测资料与现场同步实验室测定的溶解氧资料进行了对比分析，反映了CTD仪器溶解氧传感器从开始使用到溶解氧膜失效整个过程观测数据漂移的变化趋势。证明溶解氧传感器中溶解氧膜6～9个月的使用有效期限，并给出了如何用现场实验室测定的溶解氧数据(Labox)对CTD观测的溶解氧数据(CTDox)进行溶解氧偏差(Diffox)校正的方法。为今后海洋调查中取得真实可信的溶解氧资料提供技术指导。     

CTD传感器在ROV系统中的扩展及其应用

CTD可以获取海洋物理学环境参数,为海洋物理学的研究提供重要的基础性数据,而ROV作为重要的海洋探测工具和科学研究平台已经在世界各国主要的海洋研究机构中得到广泛应用。根据"海狮号"ROV系统的体系结构特点,对其通讯、控制和电源等接口进行扩展,实现了CTD传感器在ROV上的应用,并在海洋区域地质调查的ROV测站作业时进行了CTD数据的采集,数据质量满足了海洋区域地质调查的要求。     

船载CTD仪与自动剖面浮标观测资料质量初探

海洋科学的发展离不开精确的数据,然而各种海洋观测仪器在复杂的海洋环境中作业难免产生测量误差,导致观测数据需要进行实时(或延时)质量控制。中国Argo计划在搭载多个航次布放剖面浮标的同时,对航次中获取的船载CTD(conductivity, temperature, and depth)仪观测资料、自动剖面浮标观测资料以及实验室高精度盐度计测量数据进行了实时比对。分析结果显示,利用实验室高精度盐度计对现场观测数据尤其是船载CTD仪观测资料进行质量控制,于温盐数据(特别是深层)的实时/延时校正非常重要;如某航次未经标定的船载CTD仪所测1000dbar以深范围内海水盐度,与实验室高精度盐度计的差值达到±0.1左右,远远落后于国内海洋调查规范对盐度准确度±0.02的一级测量要求,该具体实例更加突显了船载CTD仪在航次前后送往权威部门进行检测的必要性和重要性,从而确保每个航次获取的CTD资料的质量。建议有条件的情况下,在进行深海大洋船载CTD仪观测时要进行现场实验室高精度盐度计的质量控制工作及比对试验,以提高我国深海大洋观测数据的质量。     

中国海洋科学技术发展70年

本文聚焦海洋调查、海洋科学研究和海洋技术与装备3个方面,梳理和总结了新中国成立70年来取得的具有里程碑意义和国内外影响力的海洋科技成果,说明了海洋科技实力的大幅度提升,对于中国经济社会发展以及海洋强国建设起到了关键支撑作用。     

国产深海准实时传输潜标系统设计

基于海洋环境安全保障、海洋环境预报和海洋科学研究的需要,开展国产深海准实时传输潜标系统的设计,重点进行锚泊系统水动力分析、观测设备工作同步性、准实时通讯系统安全可靠和系统低功耗等整体技术设计;开展轻型感应耦合传输缆制作、大深度感应耦合传输和智能收放通讯等数据实时通讯技术的研究;进行适用于准实时传输潜标系统的多种类国产设备的稳定性和可靠性优化、规模化集成和系统化的应用示范,形成半潜升降式准实时通讯潜标与浮子式准实时通讯潜标各1套。所设计的准实时传输潜标系统集成了1台抗污染CTD、19台感应耦合CTD、8台感应耦合T、4台感应耦合传输的ADCP、2台单点海流计和6台感应耦合数据传输仪,并配有2套声学释放器;潜标系统本体设计含有3个水下流线型浮体、1套通讯浮子、1套准实时卫星通讯装置(半潜式水下绞车或海面浮子)和1套锚泊缆系,可实现深达2000mm的剖面温盐深和海流等海洋要素的高频率、多要素、多层次的长期连续观测和数据准实时传输,以便对科学问题解决和海洋环境安全保障等提供及时的数据支撑。     

Oceanographic DataLink

This paper describes the Oceanographic DataLink (ODL) system, a global, multi-user telemetry system designed for oceanographic applications. This system uses a combination of spread spectrum, advanced modulation and coding techniques to support global control and data acquisition using existing C-band satellites. User equipment is designed to be self-powered and small, with antennas that can be as small as a quarter. This paper discusses the capabilities of this system in the context of other communication systems presently employed or planned for oceanographic applications. It also discusses the system issues faced in its development and the methods and technologies employed to overcome these challenges. It describes the system architecture and ongoing improvements to the architecture. It also details multiple successful demonstrations of the technology and the near-term plans for demonstrations of the technology with the discussed improvements     

深远海声速资料对比及校正方法研究

为准确获取深远海海洋声速资料,充分了解深水声速规律,选取了西太地区两个水深超过5000m的S1和S2站位的声速资料为研究对象,以SVP(声速剖面仪)实测资料为参考标准,通过对CTD资料利用Chen-Millero、Del-Grosso以及Wilson的3种经验公式计算的声速与SVP资料进行对比分析,得出Del-Grosso经验公式计算的声速误差最小。为进一步提高声速资料精度,对Del-Grosso公式进行修正,并利用另外3个站位数据进行验证,发现利用校正后的公式计算的声速资料精度明显提升,这为其他深远海区利用CTD或其他温盐深资料获取高精度声速资料提供参考。     

Argo-type profiling float observations under the Arctic multiyear ice

To monitor and better understand temperature and salinity conditions in the Arctic Ocean interior, we developed a new Argo-type ocean profiling system for the polar oceans. This Polar Ocean Profiling System (POPS) consists mainly of an ice platform and an Argo-type subsurface CTD profiler. The ice platform includes a system controller that manages all data acquisition, processing, formatting, and messaging. Iridium satellite communication technology sends the observation data and also allows remote commands to be sent from the laboratory to the buoy. The profiler is mounted on an oceanographic cable interfaced to the platform; the profiler moves along the cable between depths of 10 and 1000 m. The inductive modem system provides data transfer between the ice platform and the profiler. In April 2005, field tests of the POPS were conducted in the Arctic Ocean near the North Pole. Later on, commands were sent via Iridium from the laboratory to the buoy to change the data sampling acquisition frequency, allowing us to obtain 14 temperature and salinity profiles during the first 22 days. We confirmed that POPS could measure temperature and salinity with conservative accuracies better than 0.01 °C for temperature and 0.01 for salinity. Following this test, we initiated the observation of the Arctic Ocean from 10 m down to 1000 m depths in April 2006 using POPS, and we also started sending the data to the global telecommunication system (GTS) in real time. These data are the first Argo data sent from the Arctic Ocean. Not only Arctic oceanographers but also everyone who is interested in Arctic oceanographic conditions can easily access these data from the Argo data server.     

物理海洋传感器现状及未来发展趋势

文中对目前我国物理海洋要素观测传感器技术发展现状进行了分析。在国家科技计划支持下,我国的物理海洋观测传感器技术取得了快速发展,但与国际上先进的传感器技术水平相比,国内具有自主知识产权的传感器仍有较大差距。随着未来海洋观测需求的不断发展,小型、轻重量、低功耗、高精度、高灵敏、智能化新型传感器必将是今后5~10年研究与开发的重点。