海洋调查方法 课时5

1、第7章 海流观测,海流：海水运动是乱流、波动、周期性潮流和稳定的“常 流”综合作用的结果。本章讲的海流指的是空间尺度大于 km，时间尺度超过12小时的海水运动，包括潮流和常流（余 流）两个部分。 进行海流观测时，要按一定时间间隔持续观测一昼夜或多昼 夜，所得到的结果是常流和潮流运动的合成。对一昼夜或多 昼夜获得的资料，经过计算，可将这两部分分离开来。水平 方向周期性的流动称为潮流，其剩余部分称为常流，也称余 流。,海流观测意义,掌握海水流动的规律非常重要，它可以直接为国防，生产、 海运交通、渔业、建港等服务。 海流与渔业的关系很密切，在寒流和暖流交汇的地方往往形 成良好的渔场；在建港中要计算海

2、流对泥沙的搬运；海上交 通中要考虑顺流节约时间等。 另外，了解海水的运动规律，对海洋科学其它领域研究有密 切的关系。如水团的形成，海水内部及海气界面之间热量的 交换等均与海流研究有关。,7.1 海流观测方法,流速：单位cm/s或m/s 方向：流去的方向，正北0度，顺时针旋转 时间：连续观测时间长度不小于25小时，至少每小 时观测一次，同时进行风速、风向的测量 方法：按所采用的方式和手段，观测海流的方 法大体划分为随流体运动进行观测的拉格朗日法 和定点的欧拉法,层次：按照温度观测层次或按需要而定,海流观测的表层：03米的水层，由于船体的影响(流线改变 或船磁影响)，往往使得流速、流向测量不准确

3、当水深H5.0m时：采用六点法（表层、0.2H、0.4H、0.6H、 0.8H、底 层）进行海流观测，其中表层指水面下1m处，底层指离海底1m处。 当水深3.0H=5.0m时：采用三点法（0.2H、0.6H、0.8H）进行海流观 测。 当水深1.5mH=3.0m时：采用两点法（0.2H、0.8H）进行海流观测。 当水深H=1.5m时：采用一点法（0.6H）进行海流观测。,7.1.1 浮标飘移测流法,根据自由漂移物随海水流动的情况来确定海水的流 速流向，主要适用于表层流观测（雷达定位、航空 摄影或无线定位等） 1、飘流瓶 2、双联浮筒 3、跟踪浮标 4、中性浮子（中下层）,漂流瓶测表层流 漂流瓶

4、(又称邮瓶)通常被用来研究海流的大致情况，根据漂流瓶的漂移路径及所花时间就可以大致地确定流速和流向。 双联浮筒测表层流 双联浮筒是浮标测流中常用的一种工具，船只锚定后或在海上平台等相对稳定的载体上，在船尾放出双联浮筒，根据它的移动情况测定表层流的平均流速和流向。 跟踪浮标法 (1)船体跟踪：将一个浮体(或双联浮筒)施放于一选定的海面上，使之自由地随海水流动，观测者乘小船始终尾随浮体移动并按特定的时间间隔从船上定位或从岸边确定船位，这样连续观测，一般要延续一个半日潮周期，并画出浮体在此时间段内的运行轨迹，进而得出该海区相应时间段内的海水运动的基本状态。这种方式必须在良好的天气状况下才能进行。我们

5、于1980年在石臼所外海用这种方法研究流体运动轨迹取得良好效果。,(2)仪器跟踪：随着高科技技术的发展和应用，新的更准确更方便的仪器跟踪浮标及相应的观测方式相继产生，并开始应用于海流实测之中，有的使用人工特制的随海水自由流动的浮标，在岸上用雷达跟踪定位；有的浮标本身就可定时地发射无线电讯号，送入天空运行的卫星中再返回地面接收系统。还有的使用航空摄影的方式来测定浮标的移动情况，从而观测相应的海区海水流动的状况等。 中性浮子测流 深海中下层海流的观测相对而言是比较困难的，通常的观测方法都难以实施。而中性浮子由于其本身可调节性，可适用于这种深海海流的观测，如美国Bcnthous公司生产的中性浮子，可

6、适用于06000m深范围内的海流测量。 实测中，首先根据温盐观测值，确定出待测海流层的海水密度，按此等效密度调节中性浮子，施放的中性浮子在预定的水层上处于重力和海水浮力相平衡的状态下，在这个预定水层上随海水一同漂流，观测船上利用声纳跟踪中性浮子的漂移，消除掉因船体漂移产生的相对运动，即可测出相应水层的流动速度和方向。,7.1.2 定点观测海流,1、定点台架方式测流 在浅海海流观测中，用固定台架悬挂仪器，使海流计处 于稳定状态可测得比较准确的海流资料并能进行长时间的连 续观测。 水面台架：石油平台等，悬挂海流计，要避免台架 对流场产生的影响 海底台架：制作棱锥形台架置于海底，海流计固定 于台架上

7、，长时间连续观测,2、锚定浮标,以锚定浮标或潜标为承载工具，悬挂自记式海流计进行海流观测，称为锚定浮标测流。有的仅用于观测表层海流，有的则用于同时观测多层海流。前者通常布放在进行周日连续观测的调查船附近，以取得海流周日连续观测资料，后者一般是单独或多个联合使用，以取得长时间海流资料。,3、锚定船,以船只为承载工具，利用绞车和钢丝绳悬挂海流计 进行观测，首先根据水深确定观测层次，将海流计 陈放在预定水层，测量流速和流向并记录时间，钢 丝绳倾角大于10度时，须做深度的倾角订正,7.1.3 走航观测,其测流原理多是，测出船对海底的绝对运动速度和 方向或利用高精度GPS求出船的绝对运动速度和方 向，同

8、时测出船对水的相对运动速度和方向，再经 矢量合成得出海水对海底的运动速度和方向 ，即 可得出海流的流速、流向。,7.1.4 海流连续观测的准确度要求,流速 200m 流速测量的准确度应为3cm/s 流速 100cm/s时： 水深 200m 流速测量的准确度应为3% 流向准确度均为10度,海流观测的注意事项,观测浅层海流时，应借助小型锚定浮标或施放小艇进行观测， 以消除船体的影响。 利用调查船为承载工具测浅层以下各层海流时，若使用非自记 海流计，待海流计沉放至预定观测水层后即可进行观测；使用自记 海流计，可根据绞车和钢丝绳的负载，串挂多台海流计同时观测多 层海流。 测流时，必须记录观测开始时间和

9、结束时间。 如果用自记海流计悬挂于浮标或潜标上进行海流观测时，投放 与回收浮标（或潜标）的船只必须具备专用提吊设备，浮标（或潜 标）锚定后记录观测开始时间和浮标（或潜标）准确位置。,浮标或潜标上的闪光装置须切实水密，保证正常连续 闪光。 在深海测流时，如船只抛锚困难且深层流速确实很小 ，可用“双机法”观测，即在漂移船只上，将一台海流计置 于预定观测水层，而将另一台海流计沉放至“无流层”，两 层海流计观测结果的矢量差，便是预定水层的海流观测值 当施放海流计的钢丝绳或电缆的倾角超过10，应进 行倾角订正。 以船只为承载工具进行海流连续观测时，应至少每3小 时观测一次船位。如发现船只严重走锚（超过定

10、位准确度 要求），应移至原位，重新开始观测。 周日连续观测一般不得缺测，凡中断观测2小时以上者， 最好重新观测。,7.2 海流计简介,7.2.1 机械旋浆式海流计 流速：旋浆叶片受水流推动的转数 流向：磁罗经（必须进行磁差校正） 按记录方式特征，可以分为以下类型： 厄克曼型、印刷型、照相型、磁带记录型、 遥测型、直读型、电传型等,7.2.2 电磁海流计,原理：海水流过磁场时所产生的感应电动势来测定海流 分类：地磁场电磁海流计和人造磁场电磁海流计 地磁场电磁海流计 优点：走航自记、结构简单、可靠性高 缺点：不能在赤道附近使用，适用于地磁垂直强度大于0.1A/m2 准确度：流速2cm/s，流向5

11、，测流范围3300cm/s 人造磁场电磁海流计 准确度：流速1cm/s，或2%满量程，流向2，测流范围0350cm/s,7.2.3 声学多普勒海流计,原理：声波在流动液体中的多普勒频移来测流速 优点：声速自动校准，连续记录，感应快，准确度高 缺点：发射功率、电池寿命和声波衰减 准确度：流速2cm/s，流向5，工作最大深度506000米,7.2.4 声学多普勒海流剖面仪(ADCP),原理：多普勒频移 一定质量的水质量散射单元以速度v运动，根据多普勒效应 接受信号的频率是：,回声余量：SL 2TL + TS 噪声 频率(大：衰减快但分层细) 功率（太小则信噪比小，太大则有空化效应）,7.6 影响海流观测误差分析,1、平台无运动时出现的误差 接近