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。     

CTD资料质量控制浅析

物理海洋学调查自上世纪70年代开始以来,至今已有100余年的历史.调查方法和观测仪器也已有了根本性的变化.就海水温盐度测量而言,由当时的颠倒温度表、南森采水器和BT(深度温度仪)等机械式观测仪器发展到XBT(抛弃式温深计)、AXBT(机载抛弃式深度温度计)和CTD(温盐深仪)等电子仪器设备.     

AUTOSAL 8400B实验室盐度计的检测方法

盐度是海洋水文监测中一个重要被测参量,高质量盐度数据的重要性已经在远海调查和近海调查中被认知。大部分的盐度监测数据是通过现场多参数监测仪器(如CTD)获取的,而实验室盐度测量依然是获得高精度盐度数据的有效方法。AUTOSAL 8400B实验室盐度计是加拿大Guildline仪器公司研制开发的一种高精度的测量海水电导率比值的仪器,其测盐最大允许误差可达到±0.002 psu,经常被用于标准海水的定值和CTD仪器的校准。我国国内引进了不少该型仪器,为了把好其质量关,国家海洋标准计量中心研发了一套对该仪器进行科学的检测的方法。     

电子颠倒温度表

据美国FMW Enterprises海洋学和地球物理仪器公司1983年第三号仪器样本报道,该公司最近出售由加拿大Applied Microsystem公司研制并生产的一种TD—1型电子数字颠倒温度表。该温度表克服了传统的颠倒温度表的一些缺点,例如玻璃易碎、水银溢出以及联接各分表浪费时间等。TD—1型电子数字颠倒温度表的最大测量深度为4000米;在测范围为-5— 40℃时,其测量精确度为±0.005℃,测深精确度为±4米。该温度表采     

温盐深测量仪(CTD)资料质量对比分析

温盐深测量仪(CTD)是目前国际上应用最为广泛的物理海洋调查仪器设备之一。2014年,中国科学院海洋研究所在黄海布放的潜标上搭载了3种不同型号的CTD(37Coastal、CTD48和304Plus),本文分别对这3种CTD所获取的数据资料进行了对比分析。三者数据两两对比结果显示,37Coastal与CTD48压力及温度数据最为接近,盐度数据则为37Coastal与304Plus相差最小。3种设备的压力、温度及电导率数据稳定性对比结果如下:37Coastal压力数据稳定性表现最好;三者温度数据稳定性表现一致;而37Coastal盐度数据稳定性和CTD48一致。三种设备均能适应海洋真实的物理环境参数变化观测,同时各自有其不同的使用环境,对于不同海域环境使用需要进行详细评估,综合各个方面的因素确定最终适合自身科学研究需求的方案。     

海水硝酸盐跃层深度计算方法研究

硝酸盐是海洋中浮游植物生命活动可利用的主要氮形态,其跃层深度(Z_N)会直接影响硝酸盐垂向输送、海洋初级生产力以及海洋碳循环。随着海洋观测技术的不断发展,硝酸盐剖面数据的采集呈现多样化,包括船基CTD观测和生物地球化学浮标BGC-Argo自动观测等,且垂向采样分辨率差异较大(CTD较低,BGC-Argo较高)。针对不同采样数据,亟需对硝酸盐跃层深度计算方法进行系统且定量化的对比分析研究。本文利用西北太平洋历史船测CTD数据和BGC-Argo浮标数据,采用差值法、梯度法和阈值法分别计算对应硝酸盐跃层深度。研究结果表明：就单一硝酸盐剖面,基于BGC-Argo数据,差值法计算的Z_N与目视解译的Z_N相差仅为0.2 m,阈值法次之为20.0 m,梯度法相差最大为202.8 m;基于CTD数据,差值法计算的Z_N与目视解译的Z_N相差2.0 m,阈值法相差49.0 m,梯度法相差155.0 m。相较于梯度法和阈值法,差值法计算的Z_N与目视解译的Z_N相差...     

XCTD与CTD的对比测试研究

海水声速剖面的准确获取对于利用多波束声呐系统进行水深测量至关重要,而传统的声速剖面获取方式都需要停船进行测量,导致海上调查作业效率较低。为了解决该问题,本文首先介绍了温盐深剖面测量仪(CTD)和抛弃式温盐深剖面测量仪(XCTD)间接测量声速剖面的原理,然后对"海洋地质六号"调查船在同一站位及时间利用CTD、XCTD和AML PLUS SV声速剖面仪测量得到的声速剖面进行了一个对比分析。研究结果表明,三者测量得到的声速剖面在相同水深处声速互差引起的水深差值最大为0.130 9 m。在多波束水深测量过程中,可考虑使用CTD和XCTD间接测量获得的声速剖面代替声速剖面仪直接测得的声速剖面,通过合理布设CTD站位以及使用XCTD来提高海上多波束水深调查的作业效率。     

HJM_2型颠倒温度表检定设备的改进措施——高温和低温时恒温槽恒温精度一致性的讨论

目前,我国使用的2千米颠倒温度表检定设备是国家海洋局海洋仪器研究所研制的HJM_2型的检定设备。从七七年投入使用以来,设备运转正常,恒温和控温精度都比较高,读数清晰,操作方便,机械化和电气化高。此外,搅拌系统的水密结构采用机械密封件,水密性能良好,而且根除了水质污染的问题,是比较理想的鉴定设备。在实践使用中,发现DJM_2型颠倒温度表鉴定设备恒温槽的恒温精度,高温(即     

深远海海域多波束水深测量声速剖面获取方法研究

声速是影响多波束勘测精度的重要的外部因素,它决定着声线跟踪的精度,并最终影响到测深精度。由于停船投放CTD时间成本比较高,探索经济高效的远海走航式多波束水深测量,特别是航渡测量期间的声速剖面获取方法成为现场测量人员急需解决的问题。在对HYCOM/WOA13数据与现场CTD数据进行了数据偏差分布、相关性等比对,验证HYCOM/WOA13数据适用性的基础上,提出了基于HYCOM模式数据、WOA13同化数据及单点历史CTD数据与现场XCTD/XBT多源组合的远海走航式多波束水深测量声速剖面获取方法。对比表明,该多源组合的声速剖面能较好反映施测位置的声速剖面情况,该方法对提高远海水深测量的精度和经济效益具有一定的借鉴意义。     

8400B 实验室盐度计的自动测量设计

AUTOSAL 8400B实验室盐度计是加拿大Guildline仪器公司研制开发的一种高精度的测量海水电导率比值的仪器,其测盐最大允许误差可达到±0.002,经常被用于标准海水的定值和CTD仪器的校准。该仪器的操作过程中需要频繁的人为读数和记录数据,增大了盐度计算误差的概率,为了更方便、更快捷的使用该仪器,特研制了相应的数据采集系统及其数据处理软件,减小了仪器操作过程中的人为误差,提高了仪器的操作效率,增强了盐度测量的实时性。     

处理走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)温度和电导率滞后效应的方法

走航式海洋多参数剖面测量系统(moving vessel profiler,MVP)是一种集成程度和自动化程度都较高的海洋调查设备,能对海洋多要素进行同时观测,获得水平方向的高分辨率数据资料。由于温度和电导率传感器响应时间的不匹配,MVP下放速度过快(峰值速度4 m/s)而造成非常明显的盐度尖峰现象。本研究结合Fofonoff(F)法、时间常数指数递归数字滤波(Giles and McDougall,GM)法和Grose提出的盐度尖峰订正方案,提出了一种新的方法,即MCT(match conductivity and temperature response time)法,通过对压力、温度和电导率传感器进行响应时间的匹配来减弱盐度尖峰。将SBE-9型CTD资料作为标准,发现订正后的资料与CTD盐度曲线的互相关系数为0.917,误差比订正前减小80%。对比35°N断面修正前后的盐度资料,订正后温盐跃层处出现的低盐区域消失。MVP的应用比常规海洋调查仪器CTD对于海洋现象的观测更有优势。     

Water masses and decadal variability in the East Sea (Sea of Japan)

Water masses in the East Sea are newly defined based upon vertical structure and analysis of CTD data collected in 1993–1999 during Circulation Research of the East Asian Marginal Seas (CREAMS). A distinct salinity minimum layer was found at 1500 m for the first time in the East Sea, which divides the East Sea Central Water (ESCW) above the minimum layer and the East Sea Deep Water (ESDW) below the minimum layer. ESCW is characterized by a tight temperature–salinity relationship in the temperature range of 0.6–0.12 °C, occupying 400–1500 m. It is also high in dissolved oxygen, which has been increasing since 1969, unlike the decrease in the ESDW and East Sea Bottom Water (ESBW). In the eastern Japan Basin a new water with high salinity in the temperature range of 1–5 °C was found in the upper layer and named the High Salinity Intermediate Water (HSIW). The origin of the East Sea Intermediate Water (ESIW), whose characteristics were found near the Korea Strait in the southwestern part of the East Sea in 1981 [Kim, K., & Chung, J. Y. (1984) On the salinity-minimum and dissolved oxygen-maximum layer in the East Sea (Sea of Japan), In T. Ichiye (Ed.), Ocean Hydrodynamics of the Japan and East China Seas (pp. 55–65). Amsterdam: Elsevier Science Publishers], is traced by its low salinity and high dissolved oxygen in the western Japan Basin. CTD data collected in winters of 1995–1999 confirmed that the HSIW and ESIW are formed locally in the Eastern and Western Japan Basin. CREAMS CTD data reveal that overall structure and characteristics of water masses in the East Sea are as complicated as those of the open oceans, where minute variations of salinity in deep waters are carefully magnified to the limit of CTD resolution. Since the 1960s water mass characteristics in the East Sea have changed, as bottom water formation has stopped or slowed down and production of the ESCW has increased recently.     

走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)温度和电导率滞后效应的一种资料处理方法

走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)是一种集成程度和自动化程度都较高的海洋调查设备,能对多要素进行同时观测,获得高水平空间分辨率的数据资料。MVP由于温度和电导率传感器响应时间的不匹配,下放速度过快(峰值速度4m/s)而造成非常严重的盐度尖峰现象。本研究通过结合F法、GM法和Grose法提出的盐度尖峰订正方案,提出了一种新的方法Match conductivity and temperature response times法,对压力、温度和电导率传感器三者进行响应时间的匹配来减弱盐度尖峰。与SBE-9型CTD资料进行对比发现订正后的资料误差比订正前减小80%,与CTD盐度曲线互相关程度为0.917。对比35N断面修正前后的盐度资料发现订正后温盐跃层处出现的低盐区域消失,与CTD断面资料对比结果显示MVP资料比CTD资料在细结构上更具有优势。     

东海北部陆架区温、盐度逆转现象的分析

东海陆架区的温、盐度逆转现象,有关研究已作了一些论述(苏育嵩等,1989;蓝淑芳等,1984; Nakao,1977),指出东海陆架区存在两个温、盐度逆转结构出现频率高的海区：一个位于江苏、浙江近海的狭长海区内;另一个位于东海北部济州岛西南海区,即东海北部底层冷水及其附近海域(蓝淑芳等,1993)。翁学传(1984)、曹欣中等(1982)利用常规调查资料,曾分别对第一高频区的中层冷水和温度逆转现象作了初步分析;丁宗信(1994，1995)利用常规调査资料和CTD资料,对黄海、东海春、夏、秋、冬四季温、盐度垂直分布类型及逆转现象的成因进行了研究。本文根据中国科学院海洋研究所1984年和1985年6月在东海北部陆架区进行的大面水文调査资料(该资料由“科学一号”调査船使用Mark-Ⅲ CTD 探测仪获取),以及国家海洋局1975-1980年在东海取得的标准断面BT观测资料,对东海北部陆架区,特别是上述第二高频区的温、盐度逆转现象和成因作进一步研究。 由于该海区的温、盐度逆转现象与水团的配置及交汇密切相关,所以首先讨论该海区的水团。     

秋季南黄海水文特征及海水的混合与交换

根据1996年10月中韩合作调查获得的CTD资料,分析探讨了南黄海秋季跃层的分布特征及垂直混合状况,同时对黄海冷水团的垂向混合进行了初步探讨.还利用改进后的逐步聚类分析法划分了表、底层水团,确定了各水团的温度、盐度、溶解氧和PH值4要素的平均特征值,并根据各水团的特性和温度、盐度的平面分布特征,重点探讨了黄海水与沿岸水及东海水的混合和交换.     

Distribution patterns of Recent planktonic foraminifera in surface sediments of the western continental margin of India

Study of Recent planktonic foraminifera from the surface sediment samples of western continental margin of India reveals the ecological preferences of the different planktonic foraminifer species in the area. Higher absolute abundance of planktonic foraminifera in the offshore associated with the lower frequencies of the productivity indicator Globigerinoides bulloides and lower absolute abundance in the nearshore with higher frequencies of G. bulloides appears to suggest that productivity does not control the absolute abundance of planktonic foraminifera in this area. In general, the difference in absolute abundance between offshore and nearshore indicates that the dilution by terrigenous and other biogenic (benthic foraminifera and diatoms) material governs the absolute abundance of planktonic foraminifera.

Globigerinoides sacculifer shows a significant positive correlation with salinity and a negative correlation with temperature, which reflects its preference for higher salinity and lower temperature of the surface water. Globigerinoides ruber abundances are related to a distinct highly saline Persian Gulf water mass in the eastern Arabian Sea. Neogloboquadrina butertrei shows a strong inverse relationship with surface water salinity in the eastern Arabian Sea. Therefore, the relative abundance variations of N. dutertrei in sediment cores of the southeastern Arabian Sea can be used to reconstruct the past surface water salinity, which varies according to the strength of the northeastern monsoon.

The high diversity of planktonic foraminifera in the offshore is attributable to equitable environmental conditions. The high-salinity surface waters ( > 36‰) and terrigenous dilution in the northeastern Arabian Sea limit the diversification of species in this region.     

黑潮水入侵南海的水文分析──Ⅱ.1994年8—9月期间的观测结果

利用1994年8－9月期间，由台湾海峡两岸的4艘海洋调查船在南海东北部海域所获之CTD和ADCP资料，并结合1992年3月间在同一海域获取的CTD资料及部分历史水文资料，对该区域的海水特性以及黑潮水入侵南海等问题进行了分析探讨。结果表明：调查期间，本海区水团分布与冬末、春初（1992年3月）航次基本相似，即南海和西北太平洋海域的海水结构有着各自相对独立的温、盐度特性。虽发现有黑潮水穿越巴上海峡进入南海，但其势力甚弱。因此，在夏末秋初，黑潮亦无直接的分支深入南海，即使在巴士海峡北端进入台湾海峡的黑潮水，其影响也是十分微弱的。由等密度面、地转流分析和实测ADCP资料显示，在调查海区的东南海域存在一支较强的N向流动。它沿菲律宾西海岸北上，绕过吕宋岛西北角流向东北，在巴上海峡呈现与黑潮水混合的迹象，其水体在冬季明显呈高温、低盐的特性；夏季则为相对低温、低盐。故在冬季的几幅卫星图像上也有较好的体现，很有可能长年存在。     

台湾省恒春西南海域声速场分析

选取联系南海与台湾海峡 及巴士海峡的主要海上交通和军事要道－我国台湾省恒春西南海域作为研究海域,依据1998年夏,冬季对本海域海洋环境补充调查的CTD资料,按《海洋调查资料处理》的声速换算经验公式,推算得到本海域的海水声速系列,结合该海域温,盐环境背景,分析其声速场特性,给出海水声速的平面,垂及断面分布,也给出了本海域海水声速跃层深度,厚度和强度等三大表征值的变化特性及其声道位置。     

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。     

Seasonal anomalies of water salinity in the Gelendzhik region of the Black Sea according to shipborne monitoring data

The paper presents results of analyzing the data on the variability of salinity in the upper layer of the coastal zone (including the seasonal thermocline) of the Black Sea during the 2010–2013 warm seasons (April–November). The data for the analysis were obtained from the regularly conducted CTD probing the by R/V Ashamba on a cross section abeam the Golubaya Bay (Gelendzhik). The relationship between salinity anomalies, coastal precipitation, and wind forcing is analyzed. It is shown that the contribution of thermal stratification to the density stratification in the seasonal thermocline is almost always greater than the contribution of salinity stratification, and the ratio of the former to the latter increases from April to November.