СПОСОБ ОПЕРАТИВНОЙ СЪЕМКИ ФРОНТАЛЬНЫХ ЗОН В ОКЕАНЕ Российский патент 2002 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения распределения гидрологических параметров по глубине с целью оперативной съемки фронтальных зон в океане.

Известен "Способ измерения параметров верхнего квазиоднородного слоя моря с движущегося судна". SU 1531045 А1, G 01 W 1/00 [1, 2]. B этом "Способе. . . " предусматривается измерение температуры и гидростатического давления в верхнем квазиоднородном слое. При этом датчик температуры представляет собой измерительную линию, содержащую интегральный преобразователь, например, в виде стандартного кабель-троса с двумя последовательно соединенными жилами. Датчик гидростатического давления располагается на нижнем конце термопреобразователя. Этот способ предназначен для сбора информации о толщине и средней температуре верхнего квазиоднородного слоя океана.

Он разработан для решения экспериментальных задач по определению теплозапаса верхнего квазиоднородного слоя океана, не позволяет измерить распределение гидрологических параметров по глубине и не может быть использован для определения фронтальных зон в океане.

Целью изобретения является сокращение времени проведения натурного эксперимента и повышение достоверности определения параметров и географического положения фронтальной зоны. Для достижения указанной цели в способе оперативной съемки фронтальной зоны, включающем в себя регистрацию распределения гидрологических параметров по глубине, производится измерение зондом гидрологическим на ходу судна. При этом подъем и погружение измерительного устройства зонда осуществляется за счет изменения длины буксируемого троса, а при зондировании до глубин более 1000 м еще изменения режима движения судна. Регистрация информации осуществляется при погружении и подъеме зонда, что позволяет получить непрерывную картину распределения гидрологических параметров по глубине на всем разрезе. Кроме того, регистрация информации при погружении и подъеме измерительного устройства зонда позволяет исключить динамическую погрешность, возникающую при измерении в слоях сезонного и основного термоклина. Полученные результаты распределения гидрологических параметров по глубине позволяют определить географическое положение фронтальной зоны и ее характеристики.

Из уровня техники нам неизвестны способы определения географического положения фронтальных зон ни с такой совокупностью признаков формулы, ни с ее отличительной частью. Это позволяет считать данный способ отвечающим условиям патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень".

В соответствии с решаемой задачей описанные отличительные признаки находятся в следующей причинно-следственной связи с ними. Измерение зондом гидрологическим на ходу судна позволяет, существенно сократив время проведения эксперимента, зарегистрировать распределение гидрологических параметров по глубине вдоль разреза. Регистрация информации при подъеме и погружении измерительного устройства зонда позволяет эту информацию получать непрерывно в отличие от получаемых другими способами дискретных точек. Кроме того, непрерывная регистрация информации гидрологического зонда позволяет исключить динамические погрешности, получаемые при измерениях в слоях сезонного и основного термоклина. Непрерывная информация по распределению гидрологических параметров по глубине и исключение динамических погрешностей существенно повышают достоверность и точность определения географического положения фронтальной зоны и ее характеристики.

Таким образом, упомянутые отличия взаимосвязаны с поставленными целями, позволяют достичь положительного эффекта.

Способ оперативной съемки фронтальных зон в океане осуществляется следующим образом.

В районе исследований, т.е. в районе расположения фронтальной зоны, географическое положение которой меняется в зависимости от времени года, климатических изменений и изменений погодных условий, планируется измерение распределения гидрологических параметров по глубине вдоль разреза, который предположительно должен пересечь фронтальную зону. Далее производится регистрация распределения гидрологических параметров по глубине вдоль разреза с помощью зонда гидрологического. Измерения производятся на ходу судна, подъем и погружение измерительной части прибора осуществляется изменением длины буксировочного троса, а при необходимости зондирования до глубин, превышающих 1000 м, и изменением скорости движения судна. Информация регистрируется постоянно при подъеме и погружении измерительного устройства зонда, по результатам наблюдений строится распределение гидрологических параметров по глубине вдоль всего разреза и определяются границы и характеристики фронтальной зоны. Непрерывность измерения исключает возможность пропустить (не зарегистрировать) фронтальную зону, а возможность исключения динамических погрешностей за счет регистрации при подъеме и погружении измерительного устройства зонда существенно повышают достоверность и точность всего регистрируемого массива данных.

В качестве иллюстрации предлагаемого способа приведем результат наблюдений, выполненный автором по 20 град. восточной долготы от 36 до 55 град. южной широты. Измерения проводились гидрологическим зондом "Исток". На фиг.1 приведен разрез температуры по глубине от 0 до 1700 м. На разрезе отмечены характерные особенности распределения температуры в верхнем слое, заключающиеся в следующем. К югу от мыса Игольный, примерно до 39 град. ю.ш., в профилях температуры четко выделяется перемешанный слой толщиной около 20-25 м, под которым располагается верхний или сезонный термоклин с нижней границей на глубине 100 м. Далее, с глубиной температура постепенно понижалась, причем заметный вертикальный градиент ее сохранялся до 1000-1100 м, что и является нижней границей главного термоклина в северной части разреза. По мере продвижения на юг наблюдается понижение поверхностной температуры и толщина верхнего перемешанного слоя постепенно уменьшается от 39 до 42 град. ю. ш. до нескольких метров. На вертикальных кривых при движении на юг наблюдается квазиоднородный слой с температурой 2,5; 2,0; 1,5^oС. В распределении солености по глубине, приведенной на фиг.2, наблюдается много общих черт с распределением температуры. Совместный простейший анализ изменений вертикальной термической и соленостной структуры с севера на юг позволяет проследить широтную зональность вод Антарктического циркумполярного течения. Южная субтропическая и северная субантарктическая зоны разделяются Южной субтропической конвергенцией (ЮСТК), которая четко зафиксирована на 39 град. ю.ш.

Граница между северной и южной субантарктическими зонами хорошо прослеживается в районе 43 град. ю.ш. Эта граница является Субантарктической дивергенцией (САД). Наблюдаемые фронтальные зоны впервые были описаны в теоретической работе Ю.А.Иванова [3]. На фиг.2 указаны границы зарегистрированных зон подъема и опускания вод.

Таким образом, предложенный способ оперативной съемки фронтальных зон позволяет при сокращении времени эксперимента и повышении достоверности экспериментальной информации решать задачу определения характеристик фронтальных зон и их географического положения.

Литература
1. "Способ измерения параметров верхнего квазиоднородного слоя моря с движущегося судна". SU 1531045 А1, G 01 W 1/00/.

2. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. Л., Гидрометеоиздат, 1977, 725 с.

3. Иванов Ю.Г. Горизонтальная циркуляция вод Индийского сектора Арктики. - Океанологические исследования. 1961, 3, с. 5-29.

Использование: при исследованиях океана. Сущность: регистрируют гидрологические параметры на разрезе в районе исследований. При этом измерения на запланированном разрезе выполняются зондом гидрологическим на ходу судна, периодически заглубляя и поднимая погружаемое устройство и постоянно осуществляя запись информации, что позволяет получать непрерывную картину распределения гидрологических параметров по глубине по всему разрезу. Кроме того, измерения гидрологических параметров при подъеме и опускании прибора позволяют устранить динамические погрешности, возникающие при измерении в слоях с большими градиентами гидрологических параметров. Результаты измерений позволяют достаточно надежно определить характеристики и географическое положение фронтальной зоны на момент проведения эксперимента. Технический результат: сокращение времени эксперимента и повышение достоверности результатов. 2 ил.

Способ оперативной съемки фронтальных зон в океане, заключающийся в регистрации распределения гидрологических параметров по глубине на разрезах в исследуемом районе, отличающийся тем, что измерения производятся на ходу судна зондом гидрологическим, заглубляя и поднимая зонд изменением длины буксировочного троса, а при зондировании до глубины более 1000 м дополнительно изменением режима движения судна, информация с гидрологического зонда регистрируется постоянно при подъеме и опускании прибора, что позволяет получать непрерывную информацию о распределении гидрологических параметров по глубине по всему разрезу и исключить динамическую погрешность при измерении в слоях сезонного и основного термоклина.