HYT 0334-2022 自動剖面漂流浮標(biāo)海上比測方法（正式版）

中華人民共和國海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自動剖面漂流浮標(biāo)海上比測方法中華人民共和國自然資源部發(fā)布I 12規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 14試驗條件 5儀器設(shè)備 25.1標(biāo)準(zhǔn)儀器 25.2被測設(shè)備 26試驗項目 26.1鹽度測量示值誤差 26.2鹽度漂移 36.3壓力示值誤差 36.4數(shù)據(jù)接收有效率 36.5使用壽命 37試驗步驟 37.1試驗前準(zhǔn)備 37.2試驗程序 38試驗數(shù)據(jù)處理 48.1鹽度示值誤差 48.2鹽度漂移 58.3壓力示值誤差 58.4數(shù)據(jù)接收有效率 58.5使用壽命 69試驗報告 6附錄A(規(guī)范性)自動剖面漂流浮標(biāo)觀測信息文件格式 7附錄B(規(guī)范性)自動剖面漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 附錄C(資料性)CTD儀觀測記錄格式 附錄D(資料性)自動剖面漂流浮標(biāo)檢查表 附錄E(資料性)自動剖面漂流浮標(biāo)傳感器常規(guī)清洗方法 附錄F(資料性)自動剖面漂流浮標(biāo)記錄表 附錄G(資料性)CTD儀現(xiàn)場校正程序 附錄H(資料性)試驗報告格式 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由自然資源部提出。本文件由全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC283)歸口。本文件起草單位：國家海洋技術(shù)中心、國家海洋信息中心、中國海洋大學(xué)。1自動剖面漂流浮標(biāo)海上比測方法本文件規(guī)定了自動剖面漂流浮標(biāo)(以下簡稱“剖面浮標(biāo)”)海上比測的試驗項目、儀器設(shè)備、試驗步驟、試驗數(shù)據(jù)處理和試驗報告等內(nèi)容。本文件僅適用于最大工作深度為2000m,觀測溫度、鹽度和壓力的自動剖面漂流浮標(biāo)的海上試驗。其他類型剖面浮標(biāo)可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T2828.1—2012計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣GB/T12763.2海洋調(diào)查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。按照設(shè)定的時間間隔定期自動沉浮，在下沉之后于規(guī)定深度隨海流漂移，最后下沉到最大工作深度；在上升期間進(jìn)行海洋參數(shù)剖面測量，并在海表面通過衛(wèi)星系統(tǒng)向地面接收站傳輸數(shù)據(jù)和定位的海洋觀測設(shè)備。根據(jù)程序設(shè)定，剖面浮標(biāo)投放入水中后，順序完成“下沉一定深漂流一繼續(xù)下潛—上浮溫鹽深測量—水面數(shù)據(jù)傳輸”一個連續(xù)工作的過程。組成剖面實際接收數(shù)據(jù)的條數(shù)與組成剖面應(yīng)接收到數(shù)據(jù)的條數(shù)的百分比。浮標(biāo)攜帶的電導(dǎo)率傳感器計量特性的變化引起示值在一段時間內(nèi)的連續(xù)或增量變化。4試驗條件試驗條件如下：2a)水深大于2000m;b)海底地形相對平坦；c)海區(qū)宜選擇流速較小的區(qū)域，避免強(qiáng)流區(qū)；d)避免傳感器在大于45℃的溫度下暴曬；e)布放時實測海況小于5級，且停船布放。5儀器設(shè)備5.1標(biāo)準(zhǔn)儀器技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表1的要求，在航次前后經(jīng)計量檢定機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)證書有效期內(nèi)使用。表1實驗室鹽度計主要技術(shù)指標(biāo)鹽度測量范圍溫鹽深儀(以下簡稱“CTD儀”)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表2的要求，在航次前后經(jīng)計量檢定機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)，并在校準(zhǔn)證書有效期內(nèi)使用。表2CTD儀主要技術(shù)要求電導(dǎo)率測量范圍溫度測量范圍-5℃~35℃壓力測量范圍電導(dǎo)率初始精度被測剖面浮標(biāo)觀測信息文件應(yīng)滿足附錄A的規(guī)定，觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)符合附錄B的規(guī)定。6試驗項目6.1鹽度測量示值誤差36.2鹽度漂移剖面浮標(biāo)觀測得到的剖面鹽度數(shù)據(jù)與周邊區(qū)域的氣候態(tài)鹽度客觀估計值之差小于客觀估計誤差的6.3壓力示值誤差剖面浮標(biāo)在下潛前觀測的壓力值不大于±0.025MPa。6.4數(shù)據(jù)接收有效率大于或等于95%。6.5使用壽命循環(huán)次數(shù)不少于100次。7試驗步驟7.1試驗前準(zhǔn)備7.1.1CTD儀投放前準(zhǔn)備CTD儀投放前準(zhǔn)備步驟如下。a)測試期間首先參照附錄C的格式記錄有關(guān)信息；并在計算機(jī)中輸入觀測日期、文件名、站位(經(jīng)度、緯度)和其他有關(guān)的工作參數(shù)。b)投放儀器前應(yīng)確認(rèn)機(jī)械連接牢固可靠，水下單元和采水器水密情況良好。待整機(jī)調(diào)試至正常工作狀態(tài)后開始投放儀器。7.1.2剖面浮標(biāo)布放前準(zhǔn)備剖面浮標(biāo)布放前準(zhǔn)備如下。a)布放剖面浮標(biāo)前應(yīng)準(zhǔn)備好以下物品：磁鐵(浮標(biāo)生產(chǎn)廠商提供)、蒸餾水(或去離子水)和1條尼龍繩(長20m,直徑6mm)。b)在將剖面浮標(biāo)放在甲板之前，應(yīng)執(zhí)行布放前檢查，檢查結(jié)果記錄格式參見附錄D。保證剖面浮標(biāo)工作正常及配置正確，使試驗獲得最大可能的成功機(jī)會。c)剖面浮標(biāo)在布放前，用蒸餾水(或去離子水)清洗測量傳感器，清洗方法參見附錄E,該步驟宜出海前在碼頭進(jìn)行操作。7.2試驗程序7.2.1CTD儀試驗程序具體測試步驟和要求如下。a)確認(rèn)試驗條件，應(yīng)滿足第4章中規(guī)定的要求。b)當(dāng)試驗船抵達(dá)試驗海區(qū)比測站位后，試驗船停航。c)將水下單元吊放到海面以下，使傳感器浸入水中感溫3min～5min。對于實時顯示CTD儀，觀測前應(yīng)記下探頭在水面下時的深度；對自容式CTD儀，應(yīng)根據(jù)取樣間隔確認(rèn)在水面已記錄至少3組數(shù)據(jù)后方可下降進(jìn)行試驗。d)根據(jù)現(xiàn)場水深和所使用的儀器型號確定探頭的下放速度。一般應(yīng)控制在1.0m/s左右。在深4海季節(jié)溫躍層以下下降速度可稍快些，但以不超過1.5m/s為宜。在一次測試中，儀器下放速度應(yīng)保持穩(wěn)定。若船只搖擺劇烈，可適當(dāng)增加下放速度，以避免在測試數(shù)據(jù)中出現(xiàn)較多的深度(或壓強(qiáng))逆變。e)在CTD儀下放過程中，CTD儀觀測層應(yīng)在以下標(biāo)準(zhǔn)層記錄，包括：1000m、1100m、1200m、1300m、1400m、1500m、1600m、1700m、1800m、1900m和2000m十一層海水觀測點的溫度值記為Tcs;、鹽度值記為Scs;和壓力值記為Pcs;。f)在CTD儀下放過程中利用玫瑰型采水器采集海水樣品，與利用實驗室鹽度計對海水樣品的測量結(jié)果比對一次。海水樣品采樣層應(yīng)在1000m以下并按照GB/T12763.2要求的標(biāo)準(zhǔn)觀測層采集。如發(fā)現(xiàn)CTD的測量結(jié)果達(dá)不到所要求的準(zhǔn)確度，應(yīng)及時檢查儀器，必要時更換儀器傳感器，并應(yīng)將比對和現(xiàn)場標(biāo)定的詳細(xì)情況記入表格中，表格格式參考附錄C。g)用實驗室鹽度計現(xiàn)場測量采水器在標(biāo)準(zhǔn)觀測層采集的海水樣品，每層應(yīng)取2瓶海水，一瓶用于測量鹽度值，另一瓶用于備查。用于測量的樣品應(yīng)讀取3次數(shù)據(jù)，3次讀數(shù)的算數(shù)平均值作為該層海水的標(biāo)準(zhǔn)鹽度示值Sss。h)CTD儀測鹽度注意事項：1)釋放儀器應(yīng)在迎風(fēng)舷，避免儀器壓入船底。觀測位置應(yīng)避開機(jī)艙排污口及其他污染源；2)探頭出入水時應(yīng)特別注意防止和船體碰撞，還應(yīng)防止儀器觸底；3)CTD儀的傳感器應(yīng)保持清潔，每次觀測完畢，都應(yīng)用蒸餾水(或去離子水)沖洗干凈，不應(yīng)殘留鹽粒和污物，探頭應(yīng)放置在陰涼處，切忌暴曬。7.2.2剖面浮標(biāo)試驗程序具體測試步驟和要求如下。a)取下磁鐵，將被測剖面浮標(biāo)開機(jī)，布放人員將尼龍繩作成回頭繩，即布放繩的一端系在船尾一側(cè)的船舷上，另一端穿過剖面浮標(biāo)平衡盤上的小孔抓在手中將剖面浮標(biāo)布放，人力逐漸將剖面浮標(biāo)抬至試驗船舷外側(cè)，然后用繩將剖面浮標(biāo)慢慢放入水中，最后放開回頭繩一端，通過另一端將回頭繩從剖面浮標(biāo)阻尼盤圓孔中抽出。布放過程中剖面浮標(biāo)應(yīng)在試驗船的迎風(fēng)舷布放，同時不能與船發(fā)生碰撞，布放繩不可以纏繞剖面浮標(biāo)，更不可將布放繩兩端同時松開。b)剖面浮標(biāo)布放完成后，應(yīng)記錄布放情況，表格參見附錄F。c)剖面浮標(biāo)布放后，利用岸站接收系統(tǒng)接收剖面浮標(biāo)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)接收率和工作剖面數(shù)。8試驗數(shù)據(jù)處理8.1鹽度示值誤差8.1.1數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理方法如下：a)接收被測剖面浮標(biāo)第1個剖面數(shù)據(jù)，記錄浮標(biāo)在1000m～2000m(每100m為一層)之間11個剖面層的TAr;溫度、SAr;鹽度和PAr;壓力值；b)按照附錄G中要求，利用現(xiàn)場實測資料對CTD儀進(jìn)行現(xiàn)場校正，CTD儀符合要求后，按公式(1)計算CTD儀和被測剖面浮標(biāo)分別在1000m～2000m(每100m為一層)之間11個剖面層的鹽度差。 ,11)…式中：△SArc;——被測剖面浮標(biāo)觀測的第1剖面在1000m～2000m(每100m為一層)之間第i個5觀測層上的鹽度示值誤差；SA——被測剖面浮標(biāo)觀測的第1剖面在1000m～2000m(每100m為一層)之間第i個觀測層上的鹽度值；Scs——CTD儀在1000m～2000m(每100m為一層)之間第i個觀測層上的鹽度值。計算結(jié)果修約到小數(shù)點后三位。若被測剖面浮標(biāo)觀測的第1剖面分別在1000m～2000m(每100m為一層)之間11個剖面層測量的鹽度示值誤差△SArc;的最大絕對值不大于0.02的鹽度準(zhǔn)確度要求，則判定該項合格。被測剖面浮標(biāo)布放后接收的剖面數(shù)據(jù)按附錄B進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。數(shù)據(jù)質(zhì)量符合要求后，按公式(2)進(jìn)行鹽度漂移計算。 δAn——浮標(biāo)在選定剖面第i個觀測層上的鹽度漂移；SAn,——浮標(biāo)在選定剖面第i個觀測層上的鹽度值；SAE;——對應(yīng)浮標(biāo)位置周圍區(qū)域在第i個觀測層上的氣候態(tài)鹽度客觀估計值。計算結(jié)果修約到小數(shù)點后三位。剖面浮標(biāo)測量的所有剖面(除第1剖面)數(shù)據(jù)按GB/T2828.1—2012進(jìn)行抽檢(n=20,Ac=2,Re=3),若在樣本中發(fā)現(xiàn)鹽度漂移絕對值超過氣候態(tài)鹽度客觀估計誤差的數(shù)量小于或等于合格判定數(shù)Ac,則判8.3壓力示值誤差統(tǒng)計被測剖面浮標(biāo)在海表面發(fā)完數(shù)據(jù)后開始下潛前測量的壓力。被測剖面浮標(biāo)在海表面的壓力值的絕對值不大于0.025MPa。8.4數(shù)據(jù)接收有效率計算被測剖面浮標(biāo)每個剖面的數(shù)據(jù)接收有效率，待被測剖面浮標(biāo)停止工作后，按公式(3)統(tǒng)計被測剖面浮標(biāo)在整個工作期間的數(shù)據(jù)接收有效率。6式中：R——浮標(biāo)在整個工作期間的數(shù)據(jù)接收有效率；r;——浮標(biāo)在某一剖面的數(shù)據(jù)接收有效率；N——浮標(biāo)的剖面數(shù)。計算結(jié)果修約到小數(shù)點后一位。8.4.2試驗結(jié)果被測剖面浮標(biāo)在整個工作期間的數(shù)據(jù)接收有效率大于或等于95%為合格。8.5使用壽命8.5.1數(shù)據(jù)處理待被測剖面浮標(biāo)達(dá)到使用壽命后，統(tǒng)計被測剖面浮標(biāo)完成的剖面數(shù)。8.5.2試驗結(jié)果被測剖面浮標(biāo)完成的剖面數(shù)不小于100個為合格。9試驗報告試驗報告應(yīng)準(zhǔn)確、清晰、明確、客觀地報告每一項試驗結(jié)果，試驗報告格式參見附錄H,宜包括下列信息：b)試驗報告的唯一性標(biāo)識和每一頁上的標(biāo)識；c)客戶的名稱和地址；d)被試儀器名稱、型號/規(guī)格、出廠編號、制造單位；e)試驗所依據(jù)的技術(shù)文件；f)試驗報告批準(zhǔn)人的姓名、職務(wù)、簽字或等效的標(biāo)識，試驗員的簽字或等效的標(biāo)識；g)試驗儀器的狀態(tài)描述；h)試驗所使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器名稱、型號/規(guī)格、技術(shù)指標(biāo)及證書編號；i)試驗結(jié)果；j)試驗過程中存在的任何異常情況；k)試驗時間、地點以及試驗報告出具日期。當(dāng)需對試驗結(jié)果做出解釋時，宜記錄對檢測方法的偏離、增添或刪節(jié)以及特定檢測條件的信息，特定方法、客戶群體要求的附加信息。7(規(guī)范性)自動剖面漂流浮標(biāo)觀測信息文件格式A.1剖面浮標(biāo)元文件剖面浮標(biāo)元文件見表A.1。參數(shù)名剖面浮標(biāo)類型(PLATFORMTYPE)剖面浮標(biāo)平臺號(PLATFORMTYPE)浮標(biāo)為IMEI號，使用北斗(BEIDOID號剖面浮標(biāo)固件版本號(FIRMWAREREV同一種剖面浮標(biāo)根據(jù)不同功能或不同時期的固件或數(shù)據(jù)編碼格式不同，浮標(biāo)設(shè)置的一個版本號浮標(biāo)控制器類型(CONTROLLERBOARD浮標(biāo)操作手冊版本號設(shè)備編號(FLOATSERIALNO.)通信系統(tǒng)(TRANSMISSIONSYSTEM)定位系統(tǒng)(POSITIONINGSYSTEM)剖面浮標(biāo)傳輸頻率(TRANSMISSIONFREQUENCY)剖面浮標(biāo)制造商(PLATFORMMAKER)浮標(biāo)制造商傳感器(SENSOR)傳感器制造商(SENSORMAKER)傳感器制造商，如SBEANNDERA傳感器類型(SENSORMODEL)傳感器型號，如SBE41、SBE41CP、ANNDERAA傳感器序列號(SENSORSERIALNO.)傳感器校準(zhǔn)公式(CALIBRATIONEQUATION)傳感器校準(zhǔn)系數(shù)(CALIBRATIONC傳感器校準(zhǔn)日期(CALIBRATIONDATE)電池類型(BATTERYTYPE)電池組配置(BATTERYPACKS)浮標(biāo)中電池組配置，數(shù)量和類型8A.2剖面浮標(biāo)數(shù)據(jù)文件剖面浮標(biāo)數(shù)據(jù)文件見表A.2。表A.2剖面浮標(biāo)數(shù)據(jù)文件參數(shù)名水下漂移時的定時溫度、鹽度、壓力MEANDRIFTTEMPERATURE(DEGC)STDDEVIATIONDRIFTPRESSURE(DBAR)MINIMUMDRIFTTEMPERATURE(DEGC)DRIFTPRESSUREWHENMINTEMP(DBAMAXIMUMDRIFTTEMPERATURE(DEGC)DRIFTPRESSUREWHENMAXTEMP(DBA表層壓力量的壓力電壓、電流信息BATTERYCURRENTAIRPUMPON(BATTERYVOLTAGEAIRPUMPON(COUNTS)BATTERYCURRENTBUOYANCBATTERYVOLTAGEBUOYANCYPU內(nèi)部真空度剖面浮標(biāo)內(nèi)部真空度(整數(shù)表示)表示)GPS定位所需時間浮標(biāo)完成定位所需要的時間DESCENTSTARTTIMETOPROFDESCENTENDTIMETOPROF時間)9102534567896 (規(guī)范性)自動剖面漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制B.1觀測時間測試浮標(biāo)的觀測日期和時間合理，年份應(yīng)大于1997,月份應(yīng)在1～12之間，日期應(yīng)在1～31之間，小時應(yīng)在0～23之間，分應(yīng)在0～59之間，秒應(yīng)在0～59之間。B.2位置測試B.2.1陸上位置測試浮標(biāo)觀測的經(jīng)度和緯度應(yīng)位于海洋上。B.2.2速度測試通過剖面浮標(biāo)兩個鄰近剖面在海表面的位置和時間，計算出剖面浮標(biāo)的漂移速度。剖面浮標(biāo)的漂移速度應(yīng)不超過3m/s。B.3溫度、鹽度和壓力值測試B.3.1全球范圍測試浮標(biāo)溫度、鹽度和壓力觀測數(shù)據(jù)應(yīng)在以下范圍內(nèi)：m)溫度：-2.5℃~40.0℃。B.3.2區(qū)域海域測試為浮標(biāo)觀測設(shè)置的更加嚴(yán)格限制條件的特殊區(qū)域。其中，紅海的范圍是10°N,40°E;20°N,50°E;紅海溫度和鹽度的觀測值應(yīng)在以下范圍內(nèi)：溫度：21℃~40℃;地中海溫度和鹽度的觀測值應(yīng)在以下范圍內(nèi)：溫度：10.0℃~40.0℃;B.4壓力測試浮標(biāo)觀測剖面的壓力值應(yīng)是遞增的，即由淺到深排列。B.5溫鹽剖面毛刺數(shù)據(jù)測試B.5.1尖峰值測試?yán)霉?B.1)分別計算溫度和鹽度剖面尖峰值。Vs=|Vs?-(Vs?+Vs)/2|-|(Vss-Va)/2|……當(dāng)壓力小于5MPa,溫度尖峰檢測值應(yīng)不超過6.0℃,鹽度的尖峰檢測值應(yīng)不超過0.9。當(dāng)壓力大于或等于5MPa,溫度尖峰檢測值應(yīng)不超過2.0℃,鹽度的尖峰檢測值應(yīng)不超過0.3。Vc=|Vc?—(Vca+Vc)/2|當(dāng)壓力小于5MPa,溫度的梯度檢測值應(yīng)不超過9.0℃,鹽度的梯度檢測值應(yīng)不超過1.5。當(dāng)壓力大于或等于5MPa,溫度的梯度檢測值應(yīng)不超過3.0℃,鹽度的梯度檢測值應(yīng)不超過0.5。該測試用于比較在一個剖面上兩個相鄰觀測層之間的位密。位密p;(或者σ;=p;-1000)由在等2個相鄰剖面之間的差異，鹽度為0.001,溫度為0.0△S=|Sp—Svof|各剖面的平均鹽度之差的絕對值中最大值max(△S)、最小值min(△S)和平均值Mean(△T),——max(△T)<0.3;——min(△T)<0.001;——mean(△T)<0.02;——max(△S)<0.3;——min(△S)<0.001;——man(△S)<0.004。溫度和鹽度的平均值比較。如果溫度差值大于1℃,鹽度差值大于0.5,則該測試未通過。(資料性)CTD儀觀測記錄格式CTD儀觀測記錄表格格式見表C.1。表C.1CTD儀觀測記錄表取樣間隔入水時間出水時間下放速度電池電壓電導(dǎo)率/(mS/cm(資料性)自動剖面漂流浮標(biāo)檢查表自動剖面漂流浮標(biāo)檢查表格式見表D.1。表D.1自動剖面漂流浮標(biāo)檢查表12天線無破損，上電后向岸站發(fā)送信息3電學(xué)部分上電后能向上位機(jī)發(fā)送自檢信息4電機(jī)工作，貼近浮標(biāo)能聽到電機(jī)工作聲音觀察浮標(biāo)皮囊，先脹大后縮小5(資料性)自動剖面漂流浮標(biāo)傳感器常規(guī)清洗方法E.1清洗條件為保證電導(dǎo)率傳感器的清潔，在剖面浮標(biāo)布放前宜對電導(dǎo)率傳感器進(jìn)行常規(guī)清洗(即：當(dāng)電導(dǎo)率傳感器電極沒有可見的沉淀物或生長物時，可進(jìn)行的沖洗和清潔)。E.2清洗方法E.2.1漂白劑清洗適用于清洗電導(dǎo)率傳感器生物附著。步驟如下：a)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%～0