第三章水溫觀測(cè)

第三章水溫觀測(cè)第1頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)一號(hào)第2頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月向陽(yáng)紅09號(hào)第3頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)三號(hào)第5頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月極地號(hào)第6頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雪龍?zhí)柕?頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月“東方紅2號(hào)”是中國(guó)海洋大學(xué)船舶中心的科學(xué)考察船

我國(guó)高校僅有的一艘綜合性海洋綜合實(shí)習(xí)調(diào)查船第13頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1一：水溫觀測(cè)的意義：4.海溫分布對(duì)敷設(shè)海底電纜、溫差發(fā)電、海氣交換、艦船冷卻系統(tǒng)，工業(yè)海水用水、排水等都非常重要。海水溫度是海洋物理性質(zhì)中的最基本要素之一。1.海洋水團(tuán)的劃分、鋒面結(jié)構(gòu)、海流性質(zhì)判別等都依賴于海水溫度2.水溫的分布與變化影響并制約其他水文氣象要素的變化：海水密度，海水的運(yùn)動(dòng);海霧、氣溫、風(fēng)等也直接或間接與水溫有關(guān)。3.水溫分布變化能制約生物的生長(zhǎng)與活動(dòng)狀況:水溫對(duì)海水養(yǎng)殖至關(guān)重要。第14頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2二：水溫觀測(cè)的基本要求：1準(zhǔn)確度要求海洋溫度單位，采用攝氏溫標(biāo)對(duì)于大洋：其特點(diǎn)是溫度分布均勻，變化緩慢。因此觀測(cè)準(zhǔn)確度要求較高。一般溫度要精確到一級(jí)，即但對(duì)溫躍層可適當(dāng)放寬要求。對(duì)于淺海：其特點(diǎn)是海洋水文要素時(shí)空變化劇烈，梯度或變化率比大洋的要大上百倍甚至上千倍。所以水溫觀測(cè)準(zhǔn)確度用

對(duì)有特殊要求的系統(tǒng)，如水團(tuán)界面和躍層的細(xì)微結(jié)構(gòu)調(diào)查，以及海洋與大氣的小尺度能量交換的研究等，要根據(jù)需求確定準(zhǔn)確度。第15頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月31準(zhǔn)確度要求海洋溫度單位，采用攝氏溫標(biāo)準(zhǔn)確度

級(jí)別

一級(jí)

二級(jí)

三級(jí)

溫度

范圍第16頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月42標(biāo)準(zhǔn)層次水溫觀測(cè)分為：表層，表層以下的標(biāo)準(zhǔn)層及底層標(biāo)準(zhǔn)層的層數(shù)隨總厚度增加表層：海表以下，１米以內(nèi)的水層。底層厚度：隨水深增加而增加第17頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月５2標(biāo)準(zhǔn)層次第18頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月６3觀測(cè)時(shí)次沿岸臺(tái)站:只觀測(cè)表面水溫。觀測(cè)時(shí)間一般在每日的２，８，１４，２０時(shí)。海上觀測(cè):包括表層和表層以下各層水溫。觀測(cè)時(shí)間為：大面或斷面站，船到站就觀測(cè)一次，連續(xù)站每小時(shí)觀測(cè)一次。第19頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月７水文斷面：按直線布設(shè)觀測(cè)站點(diǎn)位置，由此直線構(gòu)成的垂直斷面。其位置一般應(yīng)垂直于陸岸或主要海流方向。其站距在近岸區(qū)域密一些，外海深水區(qū)域疏一些。大面觀測(cè)：為了解某海區(qū)的水文分布情況和變化規(guī)律，在該海區(qū)布設(shè)若干個(gè)測(cè)站,在一定的時(shí)間內(nèi)對(duì)各站觀測(cè)一次。大面觀測(cè)的項(xiàng)目多。第20頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月８三：測(cè)溫計(jì)概述：１液體溫度計(jì)主要是表面溫度計(jì)和顛倒溫度計(jì)顛倒溫度計(jì)發(fā)明于1876年。其觀察準(zhǔn)確度高、使用方便、性能穩(wěn)定。但只能在停船時(shí)使用，只能測(cè)定單層溫度。不能自記第21頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月９MechanicalBathythermograph(MBT)２機(jī)械式溫度計(jì)

是一種記錄溫度隨深度變化的儀器，用于自動(dòng)記錄水深２００米（或１０００米）以內(nèi)的水溫變化情況。全稱為深度溫度計(jì)，發(fā)明于１９３７年

有一種機(jī)械式溫度計(jì)帶有采水器，可同時(shí)在各指定的各標(biāo)準(zhǔn)層采取水樣，但觀測(cè)準(zhǔn)確度在三級(jí)?，F(xiàn)在已不再使用。第22頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月103電子溫度計(jì)熱電式溫度計(jì)：可在定點(diǎn)或走航時(shí)使用，但測(cè)溫度一般在100米以內(nèi)，測(cè)溫準(zhǔn)確度較低，約左右。（熱電動(dòng)勢(shì)）電阻式溫度計(jì)：定點(diǎn)、走航均可使用，測(cè)溫準(zhǔn)確度較高，約測(cè)溫深度可達(dá)500米，因此被廣泛使用。（電橋不平衡）電子式溫度計(jì)：定點(diǎn)測(cè)溫準(zhǔn)確度可達(dá)當(dāng)航速為16節(jié)時(shí)測(cè)溫準(zhǔn)確度為。XBT（投棄式深溫計(jì)）和CTD溫鹽深自動(dòng)記錄儀就屬于這一類。（電阻變化轉(zhuǎn)為頻率變化）晶體震蕩式溫度計(jì)：準(zhǔn)確度高，可達(dá)但此類溫度計(jì)感溫時(shí)間較長(zhǎng)，不適于走航。專供定點(diǎn)觀測(cè)和矯正儀器用。（震蕩頻率隨溫度變化）一節(jié)：1.852km/h第23頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11◆熱電式溫度計(jì)

感應(yīng)元件是熱電偶，熱電偶測(cè)溫的基本原理是熱電效應(yīng)。在由兩種不同材料的導(dǎo)體A和B所組成的閉合回路中,當(dāng)A和B的兩個(gè)接點(diǎn)處于不同溫度T和To時(shí),在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)（溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)）。

熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端A

導(dǎo)體材料確定后，熱電勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使EAB(T0)=常數(shù)，則回路熱電勢(shì)EAB(T，T0)就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的原理。第24頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13◆電阻式溫度計(jì)

熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的123451－云母片骨架；2－鉑絲；3－銀絲引出線；4－保護(hù)用云母；5－綁扎用銀帶第25頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月14◆電子式溫度計(jì)◆晶體震蕩式溫度計(jì)

水溫變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，再轉(zhuǎn)換為頻率的變化。將輸出的頻率信號(hào)加以放大記錄，就可得到海水溫度。

采用石英晶體為感應(yīng)元件。石英晶體震蕩頻率隨溫度變化，并有優(yōu)良的頻率穩(wěn)定性。測(cè)得石英晶體的震蕩頻率就可得海水溫度。第26頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月154海表溫度輻射探測(cè)

在遙感中應(yīng)用的紅外光譜區(qū)稱為“窗口區(qū)”，即在這個(gè)譜區(qū)，紅外光譜受到吸收和散射較少。

基本原理：將海面發(fā)射的特定譜段里的輻射強(qiáng)度和接收器內(nèi)黑體腔輻射強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，得到海面溫度。海面的輻射強(qiáng)度受到大氣溫度及濕度的影響相對(duì)較低。通過飛機(jī)或衛(wèi)星在短時(shí)間內(nèi)大面積觀測(cè)。海表溫度的大面積變化是大范圍氣候變化的一種標(biāo)志；第27頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月16四：玻璃液體溫度計(jì)：1原理

利用裝在玻璃容器中的測(cè)溫液體，隨溫度改變而引起的體積變化，以液柱位置的變化來測(cè)定溫度。當(dāng)溫度變化為引起測(cè)溫液體的體積變化量為表達(dá)式為α為測(cè)溫液體的視膨脹系數(shù)，即測(cè)溫液體膨脹與玻璃膨脹系數(shù)之差第28頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17體積為的測(cè)溫液體進(jìn)入截面積為S的毛細(xì)管是的毛細(xì)管內(nèi)液柱的長(zhǎng)度改變了測(cè)溫原理：V0

，a,S

對(duì)任何選定的溫度計(jì)來說都已固定，所以液柱長(zhǎng)度的改變量與溫度變化成正比。溫度升高，管中的液柱就伸長(zhǎng)；反之，溫度降低，液柱縮短。第29頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月182溫度計(jì)靈敏度根據(jù)液柱伸長(zhǎng)公式，有：是單位溫度的液柱改變量,成為溫度計(jì)的靈敏度。1.當(dāng)溫度計(jì)球部的容積越大，溫度計(jì)越靈敏，V0大。2.當(dāng)溫度計(jì)的毛細(xì)管越細(xì)，溫度計(jì)越靈敏。S小。通過公式可以分析靈敏度第30頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月193溫度計(jì)的誤差（1）常定誤差（2）非常定誤差制作引起的；測(cè)液與溫度的非線性關(guān)系；液體分化造成的體積和視膨脹系數(shù)改變；玻璃收縮；溫度計(jì)應(yīng)定期鑒定。水溫與氣溫的不一致，溫度表從海水中取出，暴露于空氣中讀數(shù)讀數(shù)時(shí)的視線誤差第31頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20五：表層水溫測(cè)溫計(jì)：●定義：表面溫度計(jì)用于測(cè)量表層水溫，范圍從-6度到+40度。分度值為0.2度，準(zhǔn)確度為0.1度?！窠Y(jié)構(gòu)：可拆卸第32頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月21●使用風(fēng)浪小，可直接放入水中測(cè)，風(fēng)浪大，可用水桶取水測(cè)量。直接測(cè)量步驟在離開船舷0.5米以外的地方將溫度計(jì)放入水中提出水面，倒掉貯水桶中的海水，重新放入水中。泡在水中0~1米深度處感溫5分鐘后取上讀數(shù)1讀數(shù)應(yīng)在背風(fēng)、背陽(yáng)光處進(jìn)行。2從溫度計(jì)離開水面到讀數(shù)完畢，時(shí)間不得超過20秒精度要到0.1度。3讀時(shí)視線要與溫度計(jì)垂直，眼睛要與水銀頂端在同一水平面。注意點(diǎn)第33頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月22●使用取水測(cè)量步驟：取一桶海水放于陰影處，把溫度計(jì)放入桶內(nèi)攪動(dòng)感溫1~2分鐘，將水桶和貯水桶中的海水倒掉重取一桶海水，將溫度計(jì)放入感溫3分鐘讀數(shù)時(shí)溫度計(jì)不可離開水面，一分鐘后再讀一次氣溫高于水溫時(shí)取偏低的一次，氣溫低于水溫時(shí)取偏高的一次。第34頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月23●要求：所有溫度讀數(shù)須經(jīng)器差訂正后才為實(shí)測(cè)的表層水溫值。器差訂正在每只溫度計(jì)的檢定書中。1感溫和取水要避開船只排水的影響。2讀數(shù)時(shí)要避免陽(yáng)光直接照射。3冬天不應(yīng)取上冰塊或使雪落入桶中，觀測(cè)完畢將水桶倒置。4表面溫度計(jì)要每年檢定一次。注意點(diǎn)第35頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月24六：顛倒溫度計(jì)測(cè)溫：

顛倒溫度計(jì)自1874年在最高、最低溫度表的基礎(chǔ)上研制出來，經(jīng)過不斷改進(jìn)，性能可靠，準(zhǔn)確度高（可達(dá)，）至今仍在使用。

顛倒溫度計(jì)：可測(cè)任意指定深度的溫度。功能有兩個(gè)：測(cè)溫和測(cè)壓。而通常的溫度計(jì)是隨其環(huán)境溫度變化的，不能保持給定水層的溫度。第36頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月25六：顛倒溫度計(jì)測(cè)溫：結(jié)構(gòu)和原理：

顛倒溫度計(jì)有:閉端和開端

在閉端式的外套管中，水銀柱的高度不受外界水壓影響，僅與現(xiàn)場(chǎng)溫度有關(guān)。

閉端溫度計(jì)用于測(cè)量水溫，開端溫度計(jì)確定儀器的沉放深度。

開端溫度計(jì)水銀柱的的高度取決于現(xiàn)場(chǎng)的溫度和壓力。根據(jù)開端與閉端溫度表的溫度差值和開端溫度表的壓縮系數(shù)，就可算出儀器的沉放深度.第37頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26◆結(jié)構(gòu)和原理：

在離貯蓄泡不遠(yuǎn)的毛細(xì)管上，有一狹窄處，并從這里向貯蓄泡方面伸出一盲枝。當(dāng)溫度計(jì)被顛倒時(shí)，水銀斷裂在盲枝的分支處，這是決定溫度計(jì)示數(shù)準(zhǔn)確性的主要原因。reserviorprotectedglassjacketbulbunprotected

閉端顛倒溫度計(jì)是將兩只溫度計(jì)：主溫度計(jì)（1）和輔溫度計(jì)（2）裝在同一個(gè)厚壁玻璃套內(nèi)。

主溫度計(jì)測(cè)量水溫，輔溫度計(jì)測(cè)量玻璃套管內(nèi)的溫度以進(jìn)行還原訂正。主溫計(jì)與輔溫計(jì)互相倒置，并固定在厚壁玻璃套管內(nèi)。第38頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月27◆結(jié)構(gòu)和原理：

讀數(shù)工作是在溫度計(jì)顛倒后進(jìn)行的，所以刻度是從毛細(xì)管頂端（靠近接受泡處）開始的。從毛細(xì)管的接受泡到刻度處的整個(gè)管內(nèi)水銀容積稱為V0

，其值以溫度度數(shù)表示。每支溫度計(jì)都有其特定的V0值，可在檢定書上查到。

感溫時(shí)，溫度表的貯蓄泡向下，盲枝的交叉點(diǎn)（斷點(diǎn)）以上的水銀柱高度取決于現(xiàn)場(chǎng)的溫度，當(dāng)溫度表顛倒時(shí)，水銀柱便在斷點(diǎn)處斷開。這樣就保留了現(xiàn)場(chǎng)溫度的讀數(shù)，提出水面后，即可讀出。(還原前的值）第39頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月28◆觀測(cè)與使用：

分層測(cè)溫和采水:同時(shí)將數(shù)個(gè)顛倒采水器沉放到預(yù)定的各水層，在一次觀測(cè)中同時(shí)取到各水層的水溫和水樣。觀測(cè)前要做的工作：（1）挑選溫度計(jì)和溫度計(jì)的套筒，檢查溫度計(jì)性能。（2）在采水器上安裝溫度計(jì)。（3）給溫度計(jì)編號(hào)（4）檢查采水器第40頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月29◆觀測(cè)與使用：采水器之間距離的算法：

對(duì)鋼絲繩傾角接近零度時(shí)，把多個(gè)采水器掛在同一根鋼絲繩上。要算出各采水器之間的距離。根據(jù)距離掛好采水器，再放入水中。第41頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月30六：顛倒溫度計(jì)測(cè)溫：◆觀測(cè)與使用：第42頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32第43頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32第44頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32第45頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月31六：顛倒溫度計(jì)測(cè)溫：記錄整理：（1）器差訂正：用第二次讀數(shù)從檢定書中查訂正值計(jì)算閉端溫度計(jì)溫度計(jì)算開端溫度計(jì)溫度（輔/主溫）（輔/主溫）（2）還原訂正：水溫、氣溫和玻璃管膨脹的訂正（3.5.1-3.5.2）閉端溫度計(jì)溫度開端溫度計(jì)溫度第46頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32第47頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第48頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六：顛倒溫度計(jì)測(cè)溫：記錄整理：（3）取合適的值：兩次測(cè)量差小于0.06：取平均值兩次測(cè)量差大于0.06：根據(jù)實(shí)際（4）采水器沉放深度：由溫度確定深度，用公式（3.5.3---3.5.6）第49頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32使用和保存注意事項(xiàng)第50頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32七：溫深系統(tǒng)測(cè)溫：利用溫深系統(tǒng)可以測(cè)量水溫的鉛直連續(xù)變化。常用的儀器有：溫鹽深自計(jì)儀（CTD、STD）電子溫深儀（EBT）投棄式溫深儀（XBT）等第51頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月33◆電子式溫鹽深自計(jì)儀由水下部分（探頭）和船上接收部分組成，之間用絞車電纜連接。探頭用來感應(yīng)需測(cè)量的物理量并將它們轉(zhuǎn)換成移頻信號(hào)，通過電纜輸送到船上的接受部分。接受部分主要包括壓強(qiáng)（D）、溫度（T）和電導(dǎo)率（C）等傳感器相應(yīng)的接口、控制器及移頻調(diào)節(jié)器等電子元件器件和線路。第52頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32CTD投放原則：(1)要保證儀器安全，務(wù)必不要使儀器探頭碰到船舷或觸底，注意儀器探頭溫度與水溫之差不能過大，探頭應(yīng)放在陰涼處，切忌曝曬。(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水深確定探頭的下放深度。溫鹽深儀探頭下放速度一般應(yīng)控制在0.5～1m/s范圍內(nèi)，在淺?；蛏蠝剀S層速度選在50cm/s至100cm/s，在深海季節(jié)層以下下降速度可稍高，但也不超過150cm/s為宜。并且一次觀測(cè)中保持不變。若船只搖擺劇烈，應(yīng)選擇較大的下降速度，以免觀測(cè)數(shù)中出現(xiàn)較多的深度(或壓強(qiáng))遞變現(xiàn)象。第53頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32(3) 若探頭過熱或海–氣溫較大時(shí)，觀測(cè)前應(yīng)將探頭放入水中停留數(shù)min，海面平靜時(shí)，探頭入水后即行觀測(cè)，觀測(cè)前應(yīng)記下探頭在水面時(shí)的溫度(壓強(qiáng))測(cè)量值。

自容式溫鹽深儀應(yīng)根據(jù)取樣間隔確認(rèn)在水面已記錄了至少一組數(shù)據(jù)后方可下降開始觀測(cè)。探頭下放時(shí)獲取的數(shù)據(jù)為正式測(cè)量值，探頭上升時(shí)獲取的數(shù)據(jù)作為水溫?cái)?shù)據(jù)處理時(shí)的參考值。第54頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月34◆投棄式溫深儀XBT

XBT由探頭、信號(hào)傳輸線和接收系統(tǒng)組成?？稍诖昂叫?、飛機(jī)進(jìn)行投放溫度：探頭感應(yīng)深度：根據(jù)儀器的下沉速度得到快速地獲得溫深資料應(yīng)用廣泛。第55頁(yè)，課件共61頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月35主要優(yōu)點(diǎn)是成本低，它可以接裝在各種船只上，在不同航速和海洋條件的投擲?！敉稐壥綔厣顑xXBT

3如果導(dǎo)線暫時(shí)被掛住，導(dǎo)線拉長(zhǎng)，也會(huì)出現(xiàn)溫度升高現(xiàn)象但是它容易發(fā)生多種故障：1．由于導(dǎo)線通過海水地線形成回路，如果記錄儀接觸不良，就記錄不到信號(hào)；2．如果導(dǎo)線碰到船體邊緣，將絕緣漆磨損，這可能使記錄出現(xiàn)尖峰或