觀察和測(cè)量海洋現(xiàn)象的基本工具

1、觀察和測(cè)量海洋現(xiàn)象的基本工具。通常指采樣、測(cè)量、觀察、分析和數(shù)據(jù)處理 等設(shè)備。海洋觀測(cè)儀器主要是為了滿(mǎn)足海洋學(xué)研究的需要而設(shè)計(jì)的，有些國(guó)家以 “海洋學(xué)儀器”命名，中國(guó)習(xí)慣上稱(chēng)為“海洋儀器”。發(fā)展概況 早在15世紀(jì)中葉，便有人研制測(cè)量海水深度的儀器但是比較簡(jiǎn)便 而又可靠的測(cè)溫工具，是1874年研制出的。隨后又設(shè)計(jì)出?？寺Ａ饔?jì)。20世 紀(jì)初研制出了。1938年研制出機(jī)械式，從而可以快速觀測(cè)水溫隨深度的變化。 直到20世紀(jì)50年代以前，海洋觀測(cè)主要使用機(jī)械式儀器，回聲測(cè)深儀是唯一 的電子式測(cè)量裝置。60年代以后，海洋觀測(cè)儀器在設(shè)計(jì)上大量采用新技術(shù)，逐 步實(shí)現(xiàn)了電子化。海洋觀測(cè)儀器的電子化，是從單項(xiàng)

2、測(cè)量?jī)x器開(kāi)始的，以后又發(fā) 展多要素的綜合儀器，例如。今后，海洋觀測(cè)儀器將不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低功耗，增加 可靠性，除傳感器多樣化外，信號(hào)形式和儀器終端將日趨通用化，并進(jìn)一步向智能 化發(fā)展。海洋觀測(cè)儀器的種類(lèi)海洋觀測(cè)儀器可以按照結(jié)構(gòu)原理分為聲學(xué)式儀器、光學(xué)式 儀器、電子式儀器、機(jī)械式儀器，以及遙測(cè)遙感儀器等。還可以根據(jù)運(yùn)載工具不 同，劃分成船用儀器、潛水器儀器、浮標(biāo)儀器、岸站儀器和飛機(jī)、衛(wèi)星儀器。其 中船用海洋觀測(cè)儀器品種最多，按其操作方式又可分為投棄式、自返式、懸掛式、 拖曳式等。投棄式儀器使用時(shí)將其傳感器部分投入海中，觀測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)或 無(wú)線(xiàn)電波傳遞到船上，傳感器用后不再回收。自返式儀器觀測(cè)時(shí)

3、沉入海中，完成 測(cè)量或采樣任務(wù)后卸掉壓載物，借自身浮力返回海面。懸掛式儀器利用船上的絞 車(chē)吊桿從船舷旁送入海中，在船只錨碇或漂流的情況下進(jìn)行觀測(cè)。拖曳式儀器工 作時(shí)從船尾放入海中，拖曳在船后進(jìn)行走航觀測(cè)。海洋觀測(cè)儀器對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，通常按所測(cè)要素分類(lèi)。例如測(cè)溫儀器、測(cè)鹽儀 器、測(cè)波儀器、測(cè)流儀器、營(yíng)養(yǎng)鹽儀器、重力和磁力儀器、底質(zhì)探測(cè)儀器、浮游 生物與底棲生物儀器等等。將它們歸納起來(lái)可以劃分成4大類(lèi)，即海洋物理性 質(zhì)觀測(cè)儀器、海洋化學(xué)性質(zhì)觀測(cè)儀器、海洋生物觀測(cè)儀器、海洋地質(zhì)及地球物理 觀測(cè)儀器。海洋物理性質(zhì)觀測(cè)儀器用于觀測(cè)海洋中的聲、光、溫度、密度、動(dòng)力等現(xiàn)象。 因?yàn)楹Ｋ芏炔槐阒苯訙y(cè)定，通常用溫

4、度、鹽度和壓力值計(jì)算得到，所以鹽度取 代密度成為一個(gè)必測(cè)參數(shù)。觀測(cè)海水溫度、鹽度和壓力的儀器，20世紀(jì)60年代 以前只能用顛倒溫度表、滴定管和機(jī)械式深溫計(jì):BT），現(xiàn)在則用電子式鹽溫深 測(cè)量?jī)x（STD或CTD）等船只走航測(cè)溫常用投棄式深溫計(jì)（XBT）。空中遙感觀測(cè)海 水溫度則用紅外輻射溫度計(jì)。岸邊潮汐觀測(cè)使用浮子式，外海測(cè)潮采用壓力式自 容儀，大洋潮波的觀測(cè)依靠衛(wèi)星上的雷達(dá)測(cè)高儀。海浪觀測(cè)儀器的品種比較繁雜， 有各種形式的測(cè)波桿、壓力式、光學(xué)原理的測(cè)波儀、超聲波式測(cè)波儀。近年用得 較多的是加速度計(jì)式測(cè)波儀。海流觀測(cè)相當(dāng)困難，或用儀器定點(diǎn)測(cè)量，或用漂流 物跟蹤觀測(cè)。定點(diǎn)測(cè)流是海洋觀測(cè)中常用的辦法

5、，所用儀器有轉(zhuǎn)子式海流計(jì)、電 磁式海流計(jì)、聲學(xué)海流計(jì)等，其中最流行的是轉(zhuǎn)子式儀器（見(jiàn)）。海洋聲參數(shù)儀 器主要有，用以觀測(cè)聲波在海水里的傳播速度。海洋光參數(shù)儀器有透明度計(jì)和照 度計(jì)，用以觀測(cè)海水對(duì)光線(xiàn)的吸收和海洋自然光場(chǎng)的強(qiáng)度。海洋化學(xué)性質(zhì)觀測(cè)儀器海洋觀測(cè)中所用的化學(xué)儀器，主要用來(lái)測(cè)定海水中各種 溶解物的含量。60年代以前，除少數(shù)幾項(xiàng)可在船上用滴定管和目力比色裝置完 成外，大部分項(xiàng)目要保存樣品帶回陸上實(shí)驗(yàn)室分析。60年代以后，調(diào)查船上逐漸采用船用、船用pH計(jì)、溶解氧測(cè)定儀，以及船用分光光度計(jì)和船用熒光計(jì)。 近年來(lái)船用單項(xiàng)化學(xué)分析儀器與自動(dòng)控制裝置相結(jié)合，形成船用多要素的自動(dòng)測(cè) 定儀器。這種綜合儀

6、器還可配備電子計(jì)算機(jī)，提高其自動(dòng)化程度。船用化學(xué)分析 儀器的工作原理大致分兩類(lèi)：一類(lèi)用傳感器（主要為電極）直接測(cè)定化學(xué)參數(shù)；一 類(lèi)通過(guò)樣品顯色進(jìn)行光電比色測(cè)定。目前，海水中的各種營(yíng)養(yǎng)鹽靠比色儀器測(cè)定， pH值、溶解氧、氧化-還原電位等利用電極式儀器測(cè)定。海洋生物觀測(cè)儀器海洋生物種類(lèi)繁多，從微生物、浮游生物、底棲生物到游泳 生物，相應(yīng)有不同的觀測(cè)儀器。海水中的微生物需采樣后進(jìn)行研究，采樣工具有 復(fù)背式采水器和無(wú)菌采水袋。浮游生物采樣器主要有浮游生物網(wǎng)和浮游生物連續(xù) 采集器。底棲生物采樣使用海底拖網(wǎng)、采泥器和取樣管。游泳生物采樣依靠魚(yú)網(wǎng)， 觀察魚(yú)群使用魚(yú)探儀（見(jiàn)）。海洋初級(jí)生產(chǎn)力的觀測(cè)，除利用化學(xué)

7、儀器測(cè)營(yíng)養(yǎng)鹽， 利用光學(xué)儀器測(cè)定光場(chǎng)強(qiáng)度之外，還用熒光計(jì)測(cè)定海水中的葉綠素含量。為了觀 察海洋生物在海中的自然狀態(tài)，需要利用水中攝象，有時(shí)還得使用。可使人們?cè)?海底停留較長(zhǎng)時(shí)間，是觀察海洋生物活動(dòng)情況的良好設(shè)備。海洋地質(zhì)及地球物理觀測(cè)儀器底質(zhì)取樣設(shè)備是最早發(fā)展的海洋地質(zhì)儀器，分表 層取樣設(shè)備與柱狀取樣設(shè)備兩類(lèi)。表層取樣設(shè)備又稱(chēng)采泥器，有重力式采泥器、 彈簧式采泥器和箱式采泥器，其中箱式采泥器能保持沉積物原樣。底質(zhì)柱狀采樣 工具有重力取樣管、振動(dòng)活塞取樣管、重力活塞取樣管和水下淺鉆，有一種靠玻 璃浮子裝置使柱狀樣品上浮的重力取樣管稱(chēng)為自返式取樣管。結(jié)合底質(zhì)取樣，還 可進(jìn)行海底照相。回聲測(cè)深儀是觀測(cè)水深、地貌和地層結(jié)構(gòu)最常用的儀器。又稱(chēng) 地貌儀，安裝在船殼上或拖曳體上，可