海洋調(diào)查與觀測技術(shù)P1緒論課件

1、海洋調(diào)查與觀測技術(shù)海洋調(diào)查與觀測技術(shù)（Marine Survey and Observation Techniques） 授課人:(REN Jie） 副教授海洋院學 近岸海洋研究中心Email: Tel:84113678(fax)113.40113.50113.60Longitude(Deg E)22.0022.1022.20Latitude(Deg N)M1M2M3磨 刀 門 河 口大橫琴三灶島南 海磨 刀 門 水 道洪灣水道 觀測站潮位站海洋調(diào)查與觀測野外實習與考察弧形海岸韻律海灘地貌鼎湖山植被、地質(zhì)、地貌綜合實習 七星崗海蝕遺跡 Marine Survey a

2、nd Observation Techniques第1章 緒論 海洋調(diào)查的涵義： 海洋調(diào)查：應(yīng)用各種儀器設(shè)備直接或間接對海洋物理、化學、生物學、地質(zhì)學、地貌學、氣象學及其它海洋狀況進行測定，并研究其測定方法。 海洋調(diào)查一般是在選定的海域、測線或測點上布設(shè)和使用適當?shù)膬x器設(shè)要備，獲取海洋環(huán)境要素資料，揭示其時、空分布和變化規(guī)律。一般分為綜合調(diào)查和專業(yè)調(diào)查Marine Survey and Observation Techniques1.1 海洋調(diào)查簡史1.1.1 單船調(diào)查時期（20世紀60年代前） 20世紀60年代前，海洋調(diào)查基本上都是以單船走航方式進行的。 特點：調(diào)查范圍小、調(diào)查項目少、持續(xù)時

3、間短，觀測手段落后、調(diào)查海區(qū)集中。 主要成果：發(fā)現(xiàn)了海水主要成分相對含量恒定；性；繪制了世界大洋的海流輪廓；提出了風生漂流理論。18S18S：8 8次次19S19S：133133次次20S20S前半葉：前半葉：166166次次調(diào)查時段調(diào)查時段事件事件成果成果18311836英國貝格爾號球探險達爾文解釋了珊瑚礁的成因，出版了物種起源18561860北大西洋海底調(diào)查大西洋海底電纜鋪設(shè)成功18721876英國“挑戰(zhàn)號”環(huán)球科考被譽為“近代海洋學的奠基調(diào)查”1925192719371938德國著名的“流星”號調(diào)查21個斷面，310個站位，被譽為“海洋調(diào)查的代表性資料”19471948瑞典“信天翁”號調(diào)

4、查被譽為“近代海洋綜合調(diào)查的典型”19501952，英國“挑戰(zhàn)者II”調(diào)查；19091931，間斷進行的美國“卡內(nèi)基”號調(diào)查；19311935，間斷進行的丹麥“丹納I-II”號調(diào)查，1950丹麥“加拉蒂亞”調(diào)查Marine Survey and Observation Techniques1.1 海洋調(diào)查簡史1.1.2 多船調(diào)查時期（20世紀50-60年代中后期） 20世紀50-60年代中后期，多船作業(yè)盛行。 特點：調(diào)查范圍大、調(diào)查項目多、持續(xù)時間長，觀測手段先進。 主要成果：發(fā)現(xiàn)了赤道潛流；彎流多渦性等。調(diào)查時段調(diào)查時段事件事件成果成果1955美國加里福尼亞大學主持的“北太平洋聯(lián)合調(diào)查計劃（

5、NORPAC）”美、日、加、前蘇聯(lián)等10余船19571958國際地球物理年（IGY）參加國家17個，調(diào)查船達70艘19601964聯(lián)合國教科文組織的國際印度洋（IIOE）調(diào)查參加國家13個，調(diào)查船達36艘19631965國際赤道大西洋合作調(diào)查（ICITA）以多船觀測和浮標陣觀測19861990中美西太平洋熱帶海氣相互作用聯(lián)合調(diào)查350站位，36條斷面19921993，熱帶海洋與全球大氣-熱帶西太平洋海氣耦合響應(yīng)試驗；1984南極考察；1999年北極考察。Marine Survey and Observation Techniques1.1 海洋調(diào)查簡史1.1.3 無人浮標站的全天候連續(xù)觀測 浮

6、標調(diào)查可實現(xiàn)惡劣天氣下的全天候無人值守觀測。 觀測式：固定式、自由漂浮式、水下自動升降式等。水下機器人（ROV）Marine Survey and Observation Techniques1.1 海洋調(diào)查簡史1.1.4 海洋遙感的大面積同步觀測 航空遙感開始于20世紀50年代，后出現(xiàn)了“航空海洋學”概念。 航空/航天遙感的優(yōu)勢與不足。 海洋“渦流大觀圖” 。荷蘭后印象派畫家梵高荷蘭后印象派畫家梵高1889年時創(chuàng)作的名畫年時創(chuàng)作的名畫星空星空Marine Survey and Observation Techniques1.2 全球海洋觀測系統(tǒng) 早期的海洋觀測系統(tǒng)可追溯到美國在二次大戰(zhàn)時建立

7、的大西洋氣象觀測隊，和1952年美國海軍用于監(jiān)聽前蘇聯(lián)潛艇海底的“聲波監(jiān)聽系統(tǒng)（SOSUS）。 20世紀80年代中起 ：TOGA、LEO-15、MVCO、CBOS、C-MAN、SEAWATCH和MERMAID都是這一時期啟動的歐美的具體近海環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的代表 。 近二十多年來 ：美國熱帶大洋全球大氣（TOGA） ；美國生態(tài)長期水下觀測站（LEO-15） ；夏威夷水下地學觀測站（HUGO）；歐洲 ESONET，日本 ARENA計劃 ；韓國無人海上觀測站。 圖1 深海海底實驗室（ABEL）構(gòu)想圖A. 海底實驗室（benthic investigation laboratory）；B. 衛(wèi)星定位站（

8、satellite investigation station）；C. 投放與釋放器（deployment and release module）；D. 水下機器人（autonomous underwater vehicle）；據(jù)Berta et al.（1995）。Marine Survey and Observation Techniques1.2 全球海洋觀測系統(tǒng) 自1978年美國發(fā)射第一顆海洋衛(wèi)星SeaSat-1，標志著海洋觀測進入立體監(jiān)測時代。 當代海洋監(jiān)測的總體趨勢是從空中、水面、水下、沿岸對海洋的物理、 氣象、化學指標進行全方位的立體監(jiān)測。各種手段優(yōu)勢互補、構(gòu)成完整的立體監(jiān)測系統(tǒng)

9、。 陸/岸基觀測：岸基雷達空（天）基觀測：氣象觀測?；^測：浮標、潛標、船基等圖2 美國東北紐澤西州Great Bay 的LEO-15海底觀測鏈 2000-2001年試驗用的設(shè)備，不僅有多種探頭與海底節(jié)點連接，而且有衛(wèi)星、船只、錨系、水下運載器和陸上雷達與之配合；下：站位圖，兩個海底節(jié)點（Node A，B）有光纖與岸上Rutgers大學海洋站連接（Glenn et al., 2000）。圖3 珠江河口環(huán)境立體監(jiān)測系統(tǒng)（PEIOS）Marine Survey and Observation Techniques1.3海洋調(diào)查的分類及內(nèi)容1.3.1 海洋調(diào)查系統(tǒng) （1）觀測對象：基本穩(wěn)定（岸線、海

10、底地形等）、緩慢變化（灣流、黑潮等大洋水團）、變化的（淺、近海的區(qū)域性水團）、迅變的（鋒面）、瞬變的（湍流）。0369121m1km1000km010MinuteHourDayYearCenturyGravity WavesTsunomisTidal TermsMeteorologicalEffectsIce Age VariationsAnnual TermGeostrophicTurbulencelog L(cms)5log T(secs)1010Microstructure-10123456789logT(unit:s)turbulenceseaswellFIG-wavedune er.

11、tidestormneap/springseasonyearMSCBLSCB圖 河口海岸學中的多尺度現(xiàn)象圖 海洋能量時、空對應(yīng)關(guān)系Marine Survey and Observation Techniques1.3海洋調(diào)查的分類及內(nèi)容1.3.1 海洋調(diào)查系統(tǒng) （2）傳感器：獲取海洋數(shù)據(jù)信息的儀器和裝置。點式傳感器：感應(yīng)空間一點的測量對象， 如：南森采水器線式傳感器：沿運動方向采集的海洋特征量， 如投棄式XCTD及溫鹽深自記儀CTD面式傳感器：測量二維空間的海洋特征量， 如測溫鏈及航空、航天遙感Marine Survey and Observation Techniques1.3海洋調(diào)查的分類

12、及內(nèi)容1.3.1 海洋調(diào)查系統(tǒng) （3）觀測平臺：觀測儀器的載體和支撐。固定式平臺：平臺位置固定， 如：海上定點水文氣象觀測浮標活動式平臺：平臺位置不斷變化， 如海洋調(diào)查船、自由浮標、觀測衛(wèi)星。Marine Survey and Observation Techniques1.3海洋調(diào)查的分類及內(nèi)容1.3.1 海洋調(diào)查系統(tǒng) （4）觀測方法：與觀測要素有關(guān)。隨機方法：測站隨機不固定，給出大尺度信息。定點方法：測站固定，可給出各種尺度過程。走航方法：按預設(shè)計劃航線觀測。軌道掃描方法：航天遙感觀測方式，數(shù)據(jù)可提供局部 海區(qū)的良好天氣式。Marine Survey and Observation Tec

13、hniques1.3海洋調(diào)查的分類及內(nèi)容1.3.1 海洋調(diào)查系統(tǒng) （5）數(shù)據(jù)信息處理：數(shù)據(jù)信息處理與觀測技術(shù)發(fā)展相輔相成。初級數(shù)據(jù)處理：原始數(shù)據(jù)訂正。進一步數(shù)據(jù)處理：空缺數(shù)據(jù)插補、統(tǒng)計參數(shù)計算延伸資料求取。初級信息處理：現(xiàn)象描述，提取科學信息。進一步信息處理：進一步加工初級信息。Marine Survey and Observation Techniques1.3海洋調(diào)查的分類及內(nèi)容1.3.2 海洋水文觀測的分類及內(nèi)容 （1）海濱觀測臨時觀測站：臨時潮位或波浪觀測。單要素觀測站：潮汐觀測。綜合性觀測站：觀測系統(tǒng)。Marine Survey and Observation Techniques1.3海洋調(diào)查的分類及內(nèi)容1.3.2 海洋水文觀測的分類及內(nèi)容 （2）海上觀測大面觀測和斷面觀測：沿預設(shè)斷面進行走航式觀測。連續(xù)觀測：定點進行周日或多日連續(xù)觀測。同步觀測：多船同時進行觀測。輔助觀測：利用非專門調(diào)查船輔助性測量。Marine Survey and Observation Techniques1.4 海洋調(diào)查是海洋科學發(fā)展的必由之路1.4.1 科學海洋學時代，始于“挑戰(zhàn)者”號環(huán)球海洋考察1.4.2 風生漂流理論由冰山運動的啟示發(fā)展而來1.4.3 每一種先進儀器問