摘要
设计了一种水下滑翔机对中尺度涡进行水文学、运动学原位观测的方法,以航行过程与观测过程分离为原则。在硬件改进上,为水下滑翔机安装加速度传感器,用于测量水下滑翔机的运动加速度,特别是中性悬停时随着水体运动的加速度,加速度积分计算得到运动速度。在观测方法上,通过海表高度异常资料判断待测中尺度涡的位置、范围和移动方向,利用2台水下滑翔机分别在中尺度涡移动方向和移动方向法向的路径上做正交路径的剖面观测,进行中尺度涡的温盐测量;对温盐测量结果进行即时分析,得到上均匀层、强跃层、下均匀层的位置,控制4台水下滑翔机在这些水层中性悬停,做无滑脱随流运动,进行同步针对性观测。论述了浮力的精确控制方法、由水下滑翔机随流运动速度推导海流速度的过程。本方法不仅测量中尺度涡的温盐分布,还对中尺度涡的三维结构做系统的运动学观测,对中尺度涡观测技术的发展具有重要意义。
A method for in-situ hydrological and dynamical observation of mesoscale eddies using underwater glider is designed based on the principle of separation between navigation process and observation process.On the hardware improvement,an acceleration sensor is installed for measuring the acceleration,especially when underwater glider neutrally hovers,and the velocity thus can be calculated by integrating the acceleration.on the development of observation method,the position,size and moving direction of mesoscale eddy can be judged with sea level anomaly data,then the temperature and salinity profiles can be measured with two underwater gliders along and across the eddy moving direction,respectively.Thermocline,upper and and lower homogeneous layers can be located with real-time analysis of measured temperature and salinity,and four underwater gliders will be used to neutrally hover in these layers to observe synchronously while following the current without slippage.The method for precise buoyancy control and calculation of current velocity are discussed.Besides the observation of temperature and salinity,the method also allows us to observe the three-dimensional dynamic movement of eddy-this method is an important contribution to the development of mesoscale eddy observation techique.
作者
宗正
熊学军
刘玉红
刘曙光
ZONG Zheng;XIONG Xue-jun;LIU Yu-hong;LIU Shu-guang(Schoolof Mechanical Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;Key Laboratory of Mechanism heory and Equipment Design of Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300072,China;The First Institute of Oceanography,SOA ,Qingdao 266061,China;Laboratory for Regional Oceanography and Numerical Modeling,Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology,Qingdao 266237,China)
出处
《海洋科学进展》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第2期180-187,共8页
Advances in Marine Science
基金
国家科技重大专项项目--南海北部内波流监测
预报
预警系统研究及应用(2016ZX 05057015)
海洋工程装备科研项目--500米水深油田生产装备TLP自主研发-内波流预警方案研究及内波流监测系统研制
国家自然科学基金项目--黄海暖流的多时相特征及其发生机制研究(41376038)
国家自然科学基金青年基金项目--东海黑潮三维结构及季节变化研究(40406009)
国家自然科学基金委员会-山东省人民政府联合资助海洋科学研究中心项目--海洋环境动力学和数值模拟(U1606405)
国家海洋局全球变化与海气相互作用专项子课题--黑潮结构时空变化特征对中国近海环流的影响分析(GASI-03-01-01-02)
黑潮不稳定性及多核结构(GASI-IPOVAI-01-05)和东印度洋南部水体综合调查夏季航次(GASI-02-IND-STSsum)
国家重大科学研究计划项目--太平洋印度洋对全球变暖的响应及其对气候变化的调控作用-热带太平洋印度洋海洋观测(2012CB955601)
海洋公益性行业科研专项--常用海底声纳测量仪器计量检测关键技术研究与示范应用(200905024)
国家重大科学仪器设备开发专项--自容式声学多普勒流速剖面仪开发(2012YQ12003908)
关键词
水下滑翔机
中尺度涡
拉格朗日法
原位观测
运动学观测
underwater glider
mesoscale eddy
Lagrangian method
in-situ observation
dynamic observation