海洋水文气象调查与观测实习报告.docx

上海海洋大学 海洋水文气象调查与观测实习报告 题目：海洋水文气象调查与观测实习报告姓名：于群学号：1421122专业：海洋科学班级：海科2班指导老师：林军，赵旭，魏永亮，程灵巧目录1、校内二 校内气象站观测-5 1.1、数据收集-5 1.1.1压强-5 1.1.2湿度-5 1.1.3温度-5 1.1.4风速-5 1.1.5风向-6 1.1.6辐射通量-6 1.2、数据比测-6 1.2.1数据汇总-6 1.2.2数据分析-6 1.2.3误差分析-7 1.2.4观测感受-72、船基 海上断面观测-7 2.1、数据收集-7 2.1.1温度、盐度、深度-7 2.1.2表层水温-8 2.1.3海水透明度、水色-8 2.1.4风速、风向-8 2.1.5其他水文要素-8 2.2、数据比测-8 2.2.1数据汇总-8 2.2.2数据分析-10 2.2.3观测感受-113、陆基 海洋监测参观-11 3.1、观测项目-11 3.1.1 潮汐-11 3.1.2 水温与盐度-11 3.1.3 悬沙-11 3.1.4 海流-12 3.1.5 自动气象观测站-12 3.1.6 能见度人工观测-12 3.1.7 浮标观测-12 3.2、数据比测-12 3.2.1 数据汇总-12 3.2.2数据分析-15 3.2.3参观感受-154、校内一 海水样品分析-15 4.1 数据收集-15 4.2 数据比测-16 4.2.1数据汇总-16 4.2.2数据分析-16 4.2.3 误差分析-16 4.2.4 实验感受-165.总结感想-176.致谢-17海洋水文气象调查与观测实习报告1、校内二 校内气象站观测时间： 6月27日9:00-11:30地点： 上海海洋大学校内气象站 （121.8922 E，30.8808N ）指导老师： 林军具体内容：主要对当日上午9:00-11:30期间本地的压强、温度、湿度、风速、风向、辐射通量等六个气象要素进行观测，时间间隔为30min。观测目的：对一定范围内的气象状况及其变化，进行系统的、连续的观察和测定，加强对课本知识的认识和理解，培养对气象与气候数据资料收集和整理的思维方法，加强时间概念在气象与气候的数据收集的有效性的过程中的作用和地位，培养严谨的科学态度和良好个人素质。激发对大气科学的兴趣。1.1、数据收集1.1.1压强主要工具：空盒气压表工作原理:空盒气压计是用金属膜盒作为感应元件的气压表，盒内近于真空。利用弹性应力与大气压力相平衡的原理，以它形变的位移测定气压。使用方法：使用时要将空盒气压表水平放置。读数前用手指轻轻敲打仪器外壳或表面玻璃，以消除传动机构中的摩擦应力。观察时指针与镜面指针相重叠，此时指针所指值数即为气压表示值，读数精确到小数一位。读取的气压表示值经过订正后方为气压值。1.1.2湿度主要工具：干湿球湿度计工作原理: 干湿球温度计是一种测定气温、气湿的一种仪器。它由干球温度计和湿球温度计组成。湿球上裹了湿布比热容比干球大，温度变化小，干球测出的是准确温度，其温度差与环境中的相对湿度有关系。使用方法：直接读取数值即可1.1.3温度温度的测量未单独使用温度计，直接读取空盒气压表和干湿球湿度计显示的温度读数。1.1.4风速主要工具：手持数字式风速仪工作原理:风速传感器的感应元件是三杯风组件，由三个碳纤维风杯和杯架组成。转换器为多齿转杯和狭缝光耦。当风杯受水平风力作用而旋转时，通过轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率的信号。使用方法：根据校内气象站的风向仪的指示方位对准风的来向，并随着气象站风向仪的转动而转动。每次连续测量5min，期间每间隔30s读取一次，最后取平均值。1.1.5风向主要工具：气象站风向仪，指南针工作原理：风向仪尾部指向风的来向使用方法：通过观察风速较为稳定时的风向仪的指向，结合指南针读取风向。1.1.6辐射通量主要工具：数字照度计工作原理：用锗光电池作探头，由于光的强度不同光电池产生的电流就不同，再把这个电流进行直流放大，再经过数模转换电路把直流信号变成直接反应光照强弱的数字信号显示出来。使用方法：直接读取数值即可1.2、数据比测1.2.1数据汇总注明：表格中的风速是连续5min中测的数据的平均值，辐射通量也是连续测5个值得平均值，由于一开始设备问题，前面两个时间段的风速风向没有测得1.2.2数据分析6月27日当天上午本地天气主要以阴天为主。通过表格数据可以看出，压强，这一期间基本不变，维持在1003hpa左右；湿度，逐渐增大，主要原因可能是6月26日降雨量较大，地面存在较多积水，27日上午蒸发作用比夜间更为强烈，导致湿度增加；温度，变化幅度较小，基本在25附近波动；风速，整体趋于下降，上午的平均风速为1.5m/s；风向基本为东南150；辐射通量，由于云量的变化剧烈，波动较大，折线分布，11：30时刻为最大观测值，9:30为次大观测值。1.2.3误差分析由表格可以看出温湿计的温度和气压表的温度在27日10:00和10:30存在较大差异，我认为原因是：一，为了同步观测，大家分为四个小组同时进行，但由于气压表和温湿计处于不同地点（大约存在8-10米间隔），会受到周围环境的影响，导致温度差异；二，温湿计或者气压表本身由于元件老化等原因产生的误差。1.2.4观测感受观测之前，林军老师首先带领同学参观了校内气象站的各种设备，但是由于长时间无人使用维护，致使设备老化废弃，几乎都不能使用。我们进行气象观测的设备除了风向仪都是林军老师携带到气象站的。一个气象站点的建设需要花费大量的人力物力，所需设备更是十分昂贵，不及时维护保养使其损坏，造成巨大的浪费。此外，除了我们学院的大型气象站外，湖边还有一个其他学院所建设的小型气象站，重复建设，浪费资源。地面气象观测对气象研究具有重要的意义，而进行海洋科学研究又离不开大气中发生的各种现象，用通俗的语言来说就是“海洋大气不分家”。加强了学生对气象要素的认知，不在局限于课本上的内容，锻炼了实践能力，激发学生对大气科学的兴趣。2、船基 海上断面观测时间： 6月29日12:30-14:30地点： 洋山港附近海域的三个站点 站点一（122.2133333E，30.62083333N）站点二（122.0708333E，30.70027778N）站点三（122.1886111E，30.69333333N）指导老师： 王春峰&魏永亮具体内容：租用洋山海事局两条船只进行海上断面观测，观测项目包括海洋水文要素和气象要素以及水样采集，水文要素有温度、盐度、水深、表层水温、海水透明度、水色、海况、波型、风浪方向、波浪波高、波浪周期，气象要素有风速、风向。观测目的：加强学生对海洋观测要素的认知，深入理解海洋的理化性质2.1、数据收集2.1.1温度、盐度、深度主要工具：温盐深仪工作原理:其CPU电路接到来自甲板PC的指令通过时钟控制传感器进行采样，A/D转换电路将传感器工作获得的采样模拟信号转换成数字信号，数字信号被存入内部储存器，并可由甲板PC通过I/O接口回放至甲板PC的内存，从而获取水温要素资料。其中温度、压力、资料分别由温度探头、压力探头获取，电导率资料由电导池测量获取，盐度可通过内部程序由电导率和温度计算得到。使用方法：在船的背风舷尽量竖直下放，避免损坏仪器。应在CTD观测记录表上记录有关信息，并在计算机中输入观测日期、文件名、站位（经度、纬度）和其他有关的工作参数。将水下单元吊放至海面以下，使传感器浸入水中感温3 min-5min。据现场水深和所使用的仪器型号确定探头的下放速度。一般应控制在1.0 m/s左右。在一次观测中，仪器下放速度应保持稳定。若船只摇摆剧烈，可适当增加下放速度，以避免在观测数据中出现较多的深度逆变。2.1.2表层水温主要工具：表层水温计工作原理:水银的热胀冷缩使用方法：使用表层水温计时用绳拴住金属管上端的圆环，在离开船舷 0.5 m 以外的地方放入水中，感温 2 分钟然后提上，把桶内的水倒掉，重新放入水中，并浸泡在 01 m 深度处感温 5 分钟后迅速取上读数。为避免外界气温、风及阳光的影响，读数应在背光、背风处进行，并力求迅速，从温度计离开水面到读数完毕不超过 20 秒，读数精确到 0.1C。读数完毕后，将圆桶内的海水全部倒掉，并把表面温度计放在阴暗的地方。2.1.3海水透明度、水色主要工具：透明度盘和水色比色计使用方法：将直径为30cm的透明度盘在背阳一侧垂直放入水中，直到刚刚看不见为止，用卷尺测量圆盘入水深度即为透明度。观测透明度后，将透明度盘提到透明度值一半的位置，根据透明度盘上所呈现的海水颜色，在水色计中找出与之最相似的色级号码，即为水色值。观测完毕后，透明度盘应立即用淡水冲洗以免被海水腐蚀，水色比色计应及时关闭放置在阴凉处。2.1.4风速、风向主要工具：三杯风速风向仪使用方法：使用前应将三杯风速风向仪的三部分小心组装。使用时应将风速风向仪垂直举过头顶，仪器主体与风向平行，将罗盘顶针松开使其自由旋转，观测一分钟平均风速和风向，并记录数据。2.1.5其他水文要素水色、海况、波型、风浪方向、波浪波高、波浪周期主要由人眼目测得到。2.2、数据比测2.2.1数据汇总水文数据汇总气象数据汇总 海流2016年6月29日13时23分 海流2016年6月29日14时15分 CTD 6月29日12时33分 CTD 6月29日13时27分 CTD 6月29日14时08分2.2.2数据分析三个测量站点之间经纬度相差不超过0.1（1海里），水深，近海变化不大，均在30m以内；表层水温，均为24左右；透明度，不同地点差异较大，站点一透明度较高，站点三较混浊；水色，均为20；风速，随时间逐渐减小；风向，均为西南风，200到240之间；海况，随时间逐渐变好，由三级（站点一）变为二级（站点二）后保持不变；波型，站点一二以风浪为主（F/U），站点三以涌浪为主（U/F）；风浪方向，与风向基本一致；云量，随时间下降；能见度，随时间增加；海平面气压，随时间下降；海流，站点一，流速较为稳定，处于0.35-0.56 m/s之间，流向基本处于270-280的方向，推测为稳定的层流；站点二，流速变化较大，处于0-0.59 m/s之间，流向差异较大，86-183均有分布，推测为紊流结构；CTD，站点一，随水深增加，水温下降，盐度增加；站点二，随水深增加，水温下降，盐度下降；（推测是受到杭州湾淡水影响使盐度逆变）站点三，随水深增加，水温下降，盐度增加；2.2.3观测感受6月29日上午降雨充沛，风浪较大，所以大家都待在客车上直到中午老师才带领同学们出海。刚上船时，大家都感到很新鲜，但新鲜感立马就被晕船打败了，刚离开码头没多长时间，就有两个女同学身体不适，在船舷不停呕吐，后来男同学和老师也加入了她们的阵营。我也感到很难受，头晕脑胀，天旋地转。但即使如此，到达测量站点时，大家仍旧一丝不苟地进行各种观测。观测过程前，老师首先讲解了各种仪器的操作规范和注意事项，同学牢记在心。观测过程中，老师在一旁指导，同学互相帮助，身体较好的同学尽量多做一些测量，减轻身体不适同学的负担。观测间隔休息时，靠在船舷边，遥望海天一色，洋山巨石层叠，苍翠点映其中，身心舒缓，尽在不言中。3、陆基 海洋环境监测参观时间： 7月1日9:00-11:00地点： 上海市海洋局芦潮港海洋环境监测站 指导老师： 赵旭具体内容：了解潮汐、风、气压、气温、湿度、降水、能见度、海流、悬沙、水温、盐度等海洋要素的观测过程。观测目的：以参观为主，了解陆基观测的主要仪器、观测方法、观测项目、数据获取、数据分析等。3.1、观测项目芦潮港海洋环境监测站水文观测的主要项目有潮汐、悬沙、水温、盐度和海流等指标。其中潮汐、水温和盐度为自动观测，海流和悬沙为人工采样观测。水文观测的时间原点为每天的 24 时。3.1.1 潮汐潮汐的涨落主要采用验潮井配合浮子式水位计记录水位的方式进行观测。观测数据通过光纤电缆实时传输到机房电脑中。水位计每三分钟记录一次数据，在电脑上自动生成潮位曲线，供检查数据可靠性以判断仪器的工作情况。经专业人员介绍，芦潮港监测站处的潮汐为不规则半日潮，潮流为往复流，转流时间短，潮位基准面为吴淞零点，潮差能达到 5m。每过一天，潮汐相位就要向后延迟，大约 7 天发生一次转潮现象。3.1.2 水温与盐度芦潮港海洋环境监测站的水温和盐度指标是通过温盐井中的温盐计自动测定的。温盐数据每三分钟采样一次，实时传回机房供值班人员确认数据的可靠性。与验潮井不同的是，温盐井开口比验潮井大很多，而且井壁每隔一米有一个空洞，这种设计是为了使井内外水体充分交换，减小温盐数据的误差。3.1.3 悬沙悬浮物含量的测定主要使用的是重量法，水样先经过 0.45m 的滤膜过滤，再将滤膜上的固体物质在干燥箱中烘干 6 到 8 小时，最后将干燥的固体物质放入万分之一天平称重。悬沙含量的监测每天进行 3 次，分别是高潮时、低潮时和下午 2 时。3.1.4 海流芦潮港海洋环境监测站日常观测不包括海流观测，但有海洋工程监测项目时，监测站要对用海区域进行海流观测。海流主要是利用多普勒海流剖面仪（ADCP）进行观测，定点海流观测的观测周期一般为 28 小时，覆盖整个潮周期。其中每到整点观测一次，高潮时、低潮时各观测两次，各高低潮中间时刻观测一次。芦潮港海洋环境监测站气象观测的主要项目有风速、风向、湿度、气温、气压、降水、能见度等指标。其中风速、风向、湿度、气温、气压、降水为自动观测，能见度为人工观测。气象观测的时间原点为每天的 20 时。3.1.5 自动气象观测站芦潮港海洋观测站的气象观测平台在观测站楼顶，距离海平面约 12m，上面设有风速风向仪、气压计、湿度计、气温表、降水量筒等气象观测仪器。所有自动观测的气象数据为每分钟记录一次。其中风速数据分为瞬时风速和平均风速，瞬时风速为 1 分钟平均风速，平均风速为 10 分钟平均风速。3.1.6 能见度人工观测由于能见度仪价格昂贵且观测范围较小，所以芦潮港观测站使用人工目测的方法进行能见度观测，目测的参照物为芦潮港监测站东面的东海大桥。3.1.7 浮标观测目前芦潮港监测站的海洋观测浮标有四种：一米标、三米标、十米标和波浪浮标。前三种是海面水文气象综合观测平台，分别布放在近岸海域，长江口海域和外海。它们通过太阳能电池板供电，与陆地基站通过 CDMA 或 GPS 进行无线通信。一米标主要用于观测海表温盐数据，它们布放在长江口海域，以监测长江口咸水入侵情况，保证崇明岛水库的水质安全。三米标和十米标上装有气象观测平台，能观测各种气象要素，标体中装有重力仪，可用于观测海面波浪。波浪浮标专门用于观测海面波浪，它能够观测海面的波浪高度、波周期和波浪传播方向等要素。3.2、数据比测3.2.1 数据汇总（均为2016年6月6日至2016年6月18日期间的数据）潮位变化趋势图风速变化趋势图气压、温度、相对湿度整点数据水温、盐度变化趋势图3.2.2数据分析根据以上图表对比得出潮汐，芦潮港海区的潮汐类型为浅海不规则半日潮，每天分别出现两次潮高不等的高潮和低潮。芦潮港海区的平均海平面高度约为吴淞零点以上 210cm。风向，主要以东风为主，伴随东南风和东北风，夹杂少部分其他方向的风；风速，变化较大，不稳定，风速最小时不到0.1m/s，最大时达到11.8m/s，出现于6月8日；气压，气压与温度呈正比，与湿度呈反比，通常白天大于夜间，晴天大于阴雨天，结合表格数据可得出6月11日夜间到6月12日可能出现了降雨；海表温度，6月海水温度呈逐渐上升趋势，近海主要受到太阳辐射的影响，晴朗的天气中较高，阴雨天较低。每天的表层海温极大值出现在午后 13-14 点，极小值出现在午夜 1-2 点。由温度数据得出6月11日夜间到6月12日出现了降雨，这与气压数据得出降雨结论一致。盐度，主要受降水、海流和径流控制。芦潮港海区低潮时海水表面盐度普遍高于高潮时海水表面盐度，这是因为涨潮流携带大量低盐的长江冲淡水进入杭州湾，使该海区海表面盐度下降，而落潮时长江冲淡水退出杭州湾，杭州湾海表盐度上升。6月11 日-6月12日之间，表层盐度出现了剧烈变化，这是因为当天夜间下降雨量较大，淡水净流入使表层盐度下降；6月18 日前后正值大潮期，随潮水而来的长江冲淡水对杭州湾影响加大，芦潮港海域表面盐度出现低值。3.2.3参观感受参观过程中监测人员介绍水文观测的时间原点为每天的 24 时，气象观测的时间原点为每天的 20 时。我就此询问监测人员，他告诉我水文观测时间原点和气象观测时间原点均采用国际惯例，虽然时间原点不同，但需要对比水文和气象数据时只要时间对应即可。芦潮港海洋监测站要实时地把所观测数据上传至国家海洋局，使用的是专用网络，保密传输，其他海洋观测站也采用相同的方法。国家海洋局在国内不共享海洋水文气象数据，但由于中国与美国存在海洋数据共享协议，会将数据传送给美国国家海洋和大气管理局（NOAA），NOAA会在官网上公开这些数据。也就是说中国海洋科研人员需要本国的海洋资料时需要到NOAA官网上下载数据，而无法在本国的相关政府网站上下载，我之前查找我国海洋资料时就遇到此类的事情，真是既滑稽又嘲讽，让国人汗颜。4、校内一 海水样品分析时间： 7月5日9:00-10:00地点： 上海海洋大学游泳池旁边实验室指导老师： 程灵巧具体内容：由于本小组采集的水样已被其他小组分析，所以主要对其他小组船基海上断面观测采集的海水样品进行盐度分析观测目的：了解不同地点，不同深度海水盐度的变化4.1 数据收集主要工具：盐度计，标准海水实验原理:测量海水样品与标准海水在 101325Pa 下的电导率比R0 ，再查国际海洋学常用表，得出海水样品的实用盐度。使用方法：将标准海水缓缓冲入电导池内，清洗 12 次后，测量标准海水的温度并记录在表内。从仪器面板温度换算表上查出对应的 R 2 值，并将 R 2 旋钮旋至辞职。将温盐转换开关转到测盐档，调节 R 1 旋钮，使指零表头指零，关闭搅拌，将水放掉。如此重复充灌调节，直到出现重复读数为止，即完成仪器定标。将 R 1 值记入记录表内。启动气泵，将样品水缓缓吸入电导池内，清洗 1-2 次。当样品水从电导池溢水口溢出时，立即关闭电导池进水旋塞，断开气泵电源，启动搅拌。温盐转换开关转到测温档，测量海水样品的温度，记入记录表内。将温盐转换开关转到测盐档，调节 R t 旋钮，使指零表头