第9章 海洋環(huán)境要素調(diào)查及評(píng)價(jià)

1、第九章海洋環(huán)境要素調(diào)查1 深度測(cè)量一、水深測(cè)量的基本要求n 連續(xù)站每小時(shí)測(cè)一次；n 大面（或斷面）調(diào)查，在船到站后即測(cè)量;n 傳統(tǒng)的深度測(cè)量準(zhǔn)確度為2;n 100m以淺，記錄取一位小數(shù)；超過100m的，記錄取整數(shù)。二、深度測(cè)量的方法1、 回聲測(cè)深儀測(cè)深回聲測(cè)深儀是利用聲波在海水中以一定的速度（平均聲速1500m/s）直線傳播，并能由海底反射回來的特性制造的。其測(cè)深原理如圖所示。圖中發(fā)射超聲波的發(fā)射震動(dòng)器，接受海底回聲的 接受震動(dòng)器,它按裝在船底。若超聲波由發(fā)出，到達(dá)海底后，立即反射回來，被接收，前后經(jīng)過的時(shí)間間隔為t。那么由船底到海底的距離S為：S=(1500t) /2H=S+ h。式中：h為

2、船吃水深度，H為真實(shí)水深2、鋼絲繩測(cè)深用水文絞車上系有重錘（鉛錘）的鋼絲繩測(cè)量水深稱 為鋼絲繩測(cè)深。測(cè)深設(shè)備絞車是供升降各種海洋儀器和采樣工具以及水深測(cè)量用。 繩索計(jì)數(shù)器是用于計(jì)量放出或回收鋼絲繩的儀器，由滑輪和 滑輪軸組合的若干齒輪構(gòu)成。測(cè)深方法 放松鋼絲繩，讓重錘的底部恰好降到水面上，此時(shí)把計(jì)算器清零或記下計(jì)算器讀數(shù)。 繼續(xù)放出鋼絲繩，使重錘剛好觸底時(shí)讀取計(jì)數(shù)器指示數(shù)， 并記錄它，兩次計(jì)數(shù)器的差即為實(shí)測(cè)水深。 若鋼絲繩傾斜時(shí)，測(cè)量鋼絲繩傾角；遇到鋼絲繩傾角過大時(shí)，應(yīng)在可能條件下加重鉛錘，使傾角盡量減少。當(dāng)加重鉛錘以后，鋼絲繩的傾角10應(yīng)施行傾斜校正。如計(jì)數(shù)器誤差超過范圍，則需以計(jì)數(shù)器校正系

3、數(shù)校正。傾角超過30時(shí)應(yīng)加大鉛錘的重量或利用其他方法控制傾角在30以內(nèi)。 操縱絞車，收回鋼絲繩。注意事項(xiàng)(1) 了解絞車和鋼絲繩的最大負(fù)載及絞車各種性能結(jié)構(gòu)，并 熟悉各種操作。(2) 檢查鋼絲繩有無細(xì)刺、折斷的鋼絲和扭折痕跡。(3) 絞車卷筒保持順利轉(zhuǎn)動(dòng)、軸承和齒輪應(yīng)經(jīng)常保持潤(rùn)滑。(4) 調(diào)查結(jié)束后，應(yīng)將絞車、鋼絲繩和計(jì)數(shù)器擦拭干凈，并 在計(jì)數(shù)器和鋼絲繩涂抹黃油，然后用帆布套將絞車蓋好。器差校正(1) 計(jì)數(shù)器差校正將鋼絲繩通過計(jì)數(shù)器，自絞車上放出來，當(dāng)鋼絲繩的起 端通過計(jì)數(shù)器時(shí)，將指針撥到“0”處，到放出一定數(shù)量（100200m）后，用卷尺量取經(jīng)過計(jì)數(shù)器的鋼絲繩實(shí)際長(zhǎng) 度。校正系數(shù)以A表示，即

4、：A=L/I式中：L為所放出鋼絲繩的實(shí)際長(zhǎng)度I為計(jì)數(shù)器的示數(shù)。計(jì)數(shù)器的校正值a 按下試計(jì)算a=I(A-1)a的正負(fù)值由A決定，A大于1是正號(hào)，A小于1是負(fù)號(hào)，可以預(yù)先計(jì)算出對(duì)應(yīng)于該計(jì)數(shù)器各種示數(shù)的校正值。將計(jì)數(shù)器所指示的鋼絲繩長(zhǎng)度加上校正值，即實(shí)際鋼絲繩長(zhǎng)度。(2) 鋼絲繩的傾斜校正在測(cè)深時(shí)，由于受到海流的影響，鋼絲繩發(fā)生傾斜。因 此鋼絲繩的長(zhǎng)度比實(shí)際的深度大，需進(jìn)行傾角訂正。儀器沉放的實(shí)際深度可按下式計(jì)算：hZ=Lcos -h是傾角；h是計(jì)數(shù)器滑輪到海面的高度z實(shí)際工作中常把上式變成改正式Z=L-(Z+h)=L(1-cos )2 水溫觀測(cè)一、溫度觀測(cè)的基本要求1、準(zhǔn)確度要求海洋溫度的單位，均

5、采用攝氏溫標(biāo)（）。大洋溫度的測(cè)量，特別是深層水溫的觀測(cè)，要求達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。溫 度密度海水運(yùn)動(dòng)對(duì)于大洋，一般溫度應(yīng)精確到一級(jí)，即0.02。在淺海，水溫觀測(cè)準(zhǔn)確度為0.1。對(duì)于那些有特殊要求， 根據(jù)要求確定水溫觀測(cè)準(zhǔn)確度。例如，二級(jí)準(zhǔn)確度為0.05；三級(jí)準(zhǔn)確度為0.2。2、觀測(cè)層次分表層水溫觀測(cè)和表層以下水溫觀測(cè)。對(duì)表層以下各層的水溫觀測(cè)，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)層次，其中，表層指海表面以下3m以內(nèi)水層。3、觀測(cè)時(shí)次沿岸臺(tái)站只觀測(cè)表面水溫，一般在每日的2，8，14，20時(shí)進(jìn)行。 海上觀測(cè) 分表層和表層以下各層的水溫觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間：大面或斷面站，船到站就觀測(cè)一次； 連續(xù)站每?jī)尚r(shí)觀測(cè)一次。二、 各式測(cè)溫計(jì)簡(jiǎn)

6、述1、液體溫度計(jì)表面溫度計(jì)測(cè)溫測(cè)量表層水溫， 測(cè)量范圍為 640，分度值為0.2, 準(zhǔn)確度為0.1（1）儀器的結(jié)構(gòu)普通水銀溫度計(jì)金屬外殼，金屬桶（2） 觀測(cè)與使用風(fēng)浪較小，可以把溫度計(jì)直接放入水中進(jìn)行， 風(fēng)浪較大時(shí)，可以用水桶進(jìn)行。直接浸入海中進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，浸泡在01m深度處感溫5分鐘 后取上讀數(shù)。水桶取水觀測(cè)時(shí)，取上的一桶海水，把表面溫度計(jì)放入捅內(nèi)攪 動(dòng)，感溫12分鐘后，將海水倒掉，再重新取上一桶海水并把表面溫度計(jì)放入桶內(nèi)。表面溫度計(jì)在桶內(nèi)感溫3分鐘后，即可進(jìn)行讀數(shù)。 讀取的溫度讀數(shù)須經(jīng)器差訂正。顛倒溫度計(jì)測(cè)溫把裝在顛倒采水器上的顛倒溫度計(jì)，沉放到預(yù)定的各水層中?？赏瑫r(shí)取得各水層的溫度值。觀測(cè)

7、深水層水溫時(shí)，溫度計(jì)需要顛倒過來，此時(shí)表示現(xiàn)場(chǎng)水溫的水銀拄與原來的水銀拄分離。（1） 結(jié)構(gòu)有閉端和開端，均需配在顛倒采水器上使用。前者用于測(cè)量水溫，后者與前者配合使用，確定儀器的沉放深度。閉端顛倒溫度計(jì)使用兩只溫度計(jì) 主要溫度計(jì)和輔助溫度計(jì)一同裝在一個(gè)厚壁玻璃套內(nèi)。主溫用于測(cè)量水溫，輔溫用于測(cè)量玻璃套管內(nèi)的溫度以進(jìn)行還原訂正。（2） 觀測(cè)與使用 將裝溫度計(jì)的采水器從表層至深層集中安放在采水器架上。 顛倒溫度計(jì)在各預(yù)定水層感溫7分鐘，待各采水器全部顛倒后， 依次提取采水器，讀取各層溫度計(jì)得主、輔值。 如需取水樣，待取完水樣后，再次讀取溫度計(jì)得主、輔值。 若某預(yù)定水層采水器未顛倒或某層水溫讀數(shù)可疑

8、，應(yīng)補(bǔ)測(cè)。 顛倒溫度計(jì)不宜長(zhǎng)期倒置，觀測(cè)結(jié)束后必須正置采水器。 如因某種原因，不能一次完成全部標(biāo)準(zhǔn)層的水溫觀測(cè)時(shí)，可分兩次進(jìn)行，間隔時(shí)間盡量縮短。液體溫度計(jì)的誤差（1） 常定誤差因溫度計(jì)制作不良引起的誤差、因液體分化引起的誤差、由于玻璃收縮引起的誤差等。（2） 非常定誤差由于外界因素和人為因素的影響而引起的儀器誤差，雖其中部分可計(jì)算出或設(shè)法避免，但不能完全通過器差訂正 來消除。例如水溫與氣溫不一致造成的誤差、視線誤差等。2、機(jī)械式溫度計(jì)深度溫度計(jì)（BT）是一種記錄溫度隨深度變化的儀器， 用于自動(dòng)記錄水深200m（或1000m）以內(nèi)的水溫變化情況；儀器附有帶坐標(biāo)網(wǎng)格的放大鏡，用它來讀取玻璃片上所

9、記 錄的各深度層的水溫?cái)?shù)值，并對(duì)記錄曲線進(jìn)行分析。3、電子溫度計(jì)根據(jù)感溫元件和傳送訊號(hào)的不同，分為下列幾種。電熱式溫度計(jì)電熱式溫度計(jì)其感應(yīng)元件是熱電偶。測(cè)溫度一般在100m以 內(nèi)，準(zhǔn)確度較低，約0.5。電阻式溫度計(jì)采用金屬絲電阻（鉑金絲或錳銅絲）、熱敏電阻作感溫元件， 測(cè)溫準(zhǔn)確度較高，約0.1，測(cè)溫深度可達(dá)500m，因此是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用得一種測(cè)溫儀器。電子式溫度計(jì)定點(diǎn)和走航時(shí)均可使用，其準(zhǔn)確率較高，在定點(diǎn)測(cè)溫時(shí) 準(zhǔn)確率可達(dá)0.02，當(dāng)航速為16節(jié)時(shí)測(cè)溫準(zhǔn)確度可達(dá)0.1，經(jīng)常使用的類型有XBT,CTD。晶體振蕩式溫度計(jì)采用石英晶體作為感應(yīng)元件。此類溫度計(jì)準(zhǔn)確率很高， 可達(dá)0.001，分辨率能

10、達(dá)到0.001。但此類溫度計(jì)感溫時(shí)間較長(zhǎng)，不適于走航使用，專供定點(diǎn)觀測(cè)及校正儀器使用。4、遠(yuǎn)距離海表溫度輻射探測(cè)根據(jù)紅外譜區(qū)測(cè)得的輻射值，推算海表面溫度。3 鹽度測(cè)量絕對(duì)鹽度是指海水中溶解物質(zhì)質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值。鹽度定義：在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，15的環(huán)境溫度中，海 水樣品與標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液的電導(dǎo)比。一、鹽度測(cè)量的基本要求鹽度與水溫同時(shí)觀測(cè)。大面或斷面測(cè)站，船到站觀測(cè)一次， 連續(xù)測(cè)站，一般每2小時(shí)觀測(cè)一次。根據(jù)需要，有時(shí)每小時(shí)觀測(cè)一次。1、觀測(cè)層次 鹽度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)層次與溫度相同。2、準(zhǔn)確度要求根據(jù)不同觀測(cè)任務(wù)，提出對(duì)測(cè)鹽準(zhǔn)確度的要求，通常對(duì)海上水文觀測(cè)中鹽度準(zhǔn)確度分為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度等級(jí)準(zhǔn)確度分辨率

11、10.020.00520.050.0130.20.05二、鹽度的測(cè)量方法1、化學(xué)方法硝酸銀滴定法:在離子比例恒定的前提下，采用硝酸銀溶 液滴定。通過查表查出氯度，然后根據(jù)氯度和鹽度的線 性關(guān)系，來確定水樣鹽度。2、物理方法（a）比重法測(cè)量：一個(gè)大氣壓下，單位體積海水的重量與同溫度同體積蒸餾水的重量之比。比重計(jì)的實(shí)質(zhì)是：從比重求密度，再根據(jù)密度、溫度推求鹽度。（b） 折射率法是通過測(cè)量水質(zhì)的折射率來確定鹽度。（c） 電導(dǎo)法是利用不同鹽度具有不同導(dǎo)電特性來確定海 水鹽度的。(常用)三、 鹽度計(jì)由于海水電導(dǎo)率是鹽度、溫度和壓力的函數(shù)，因此，通過電 導(dǎo)法測(cè)量鹽度必須對(duì)溫度和壓力對(duì)電導(dǎo)率的影響進(jìn)行補(bǔ)償。

12、 采用電路自動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪@種鹽度計(jì)為感應(yīng)式鹽度計(jì)。采用恒溫控制設(shè)備，免除電路自動(dòng)補(bǔ)償?shù)柠}度計(jì)為電極式鹽度計(jì)。感應(yīng)式鹽度計(jì)以電磁感應(yīng)為原理，它可在現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量， 而得到廣泛的應(yīng)用。樣品量很大，靈敏度不高，并需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，煩。度計(jì)測(cè)量電極直接接觸海水，容易出現(xiàn)極化或受 染，使性能減退，這就嚴(yán)重限制了在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做高準(zhǔn)確度測(cè)量。泛使用的STD(溫鹽深),CTD(電導(dǎo)率/鹽深等剖面 極式結(jié)構(gòu)的。需要的操作麻電極式鹽海水的腐蝕、污用，所以主要目前廣儀大多數(shù)是電CTD4、水色觀測(cè)表示海水透明的程度。水色是表示海水的顏色。一、觀測(cè)1、定義最早是用一種直徑為30的白色圓板（盤），在近年來國(guó)際上多

13、采用儀器來觀測(cè)光能量在水中的衰減，以 確定海水透明程度。光量和水深的關(guān)系深度（m）012345678910光量（）10052403734323231313029可以看出，陽光射達(dá)海水中1m深處幾乎消失一半，10m處則消失了近70，在海水中，光線的強(qiáng)度是隨著深度以自然對(duì)數(shù) e的負(fù)指數(shù)規(guī)律遞減的。的新定義為：一平行光束在水中傳播一定距離后， 其光能流I與原來光能流I0之比，即： T=I/ I0而光在海水中衰減規(guī)律為：I= I0 e-rz2 、 觀 測(cè)盤（右圖）是一塊漆成白色的木質(zhì)或金屬圓盤，直徑30cm，盤下懸掛有鉛錘（約5kg）。盤上系有繩索，繩索上標(biāo)有以分米為單位的長(zhǎng)度記號(hào)。繩索長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)海區(qū)

14、值 大小而定，一般可取3050m。觀測(cè)方法在主甲板的背陽光處，將 盤放入水中，沉到剛好看不見的深度，然后再慢慢地提到隱約可見時(shí)，讀取繩索在水面的標(biāo)記數(shù)值。讀到一位小數(shù)，重復(fù)23次，取其平均值，即為觀測(cè)的 值。觀測(cè)只在白天進(jìn)行，觀測(cè)時(shí)間為： 連續(xù)觀測(cè)站，每2小時(shí)觀測(cè)一次，大面觀測(cè)站，船到觀測(cè)站。觀測(cè)時(shí)必須避免船上排出的污 水的影響。注意事項(xiàng)(1) 出海前應(yīng)檢查盤的繩索標(biāo)記，新繩索使用前須經(jīng)縮水處理，使用過程中需增加校正次數(shù)。(2) 盤應(yīng)保持潔白，當(dāng)油漆脫落或臟污時(shí)應(yīng)重新油漆。(3) 每航次觀測(cè)結(jié)束時(shí)，盤應(yīng)用淡水沖洗，繩索須用淡水沖洗晾干后保持。二、水色觀測(cè)1、水色及其成因海面的顏色主要取決于海面

15、對(duì)光線的反射，因此，它與當(dāng) 時(shí)的天空狀況和海面狀況有關(guān)。而海水的顏色是由水分子及懸浮物質(zhì)的散射和反射出來的光 線決定的，稱為水色。因此，水色和海色兩者應(yīng)加以區(qū)別。海水是半透明的介質(zhì)，各種光線在進(jìn)入海水中后被吸收和散射的情況不同，因此就產(chǎn)生了各種水色。陽光進(jìn)入海水，其中單色光線被海水逐漸吸收，但七種光線 所吸收的情況各不相同。有的容易被吸收，有的很難被吸收。各色光的投射量和吸收 量的比，叫做“吸收率”。吸收率各色光的吸收量/各色光的投射量各色光線波長(zhǎng)不同，吸收率也不同。一般來說，波長(zhǎng)長(zhǎng)度與吸收率呈正比例的關(guān)系表 各色光線的波長(zhǎng)和吸收率顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫波長(zhǎng)（m）66063060053147045

16、0415吸收率0.3000.2400.1630.0100.0100.010 0.030紅光波長(zhǎng)比其他的光的波長(zhǎng)都長(zhǎng)，紅光吸收率最大，通過海水的能量消耗也最多，因此紅光在海水的淺層就消失了。 黃光、綠光、藍(lán)光、紫光的波長(zhǎng)短，它們的吸收率很小，可以在海水中傳入更深的水層。吸收率大的光波，其散射能量小，而吸收率小的光波，其散 射能量大，散射能量還與懸浮物顆粒粒徑有關(guān)，顆粒粒徑越 小，短波散射能量越大。這種現(xiàn)象稱為海水對(duì)光線的選擇吸 收和散射。2、 水色觀測(cè)水色觀測(cè)是用水色標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行的。根據(jù)水色計(jì)目測(cè)確定。水色計(jì)是由藍(lán)色、黃色、褐色三種溶液按一定比例配制的21種 不同色級(jí)，分別密封在22支內(nèi)徑8mm，

17、長(zhǎng)100mm的無色玻璃管 內(nèi)，置于敷有白色襯里的兩開盒中。盒的左邊為111號(hào)，右邊為1121號(hào)。12號(hào)是藍(lán)色；34號(hào)是天藍(lán)色；56是綠天藍(lán)色；1314號(hào)是綠黃色；1516號(hào)是黃色；1718是褐黃色；1920號(hào)是黃褐色。長(zhǎng)江口、杭州灣水色發(fā)黃，在1113之間，東海內(nèi)側(cè)水色為48，外側(cè)23號(hào)， 到大洋一般增高到12號(hào)。觀測(cè)方法觀測(cè)后，將盤提到值一半的位置， 根據(jù)盤上所呈現(xiàn)的海水顏色，在水色計(jì)中找出與之最相似的色級(jí)號(hào)碼，并計(jì)入水色觀測(cè)記錄表中。水色的觀測(cè)只在白天進(jìn)行，觀測(cè)時(shí)間為：連續(xù)觀測(cè)站，每2小時(shí)觀測(cè)一次，大面觀測(cè)站，船到站觀測(cè)； 觀測(cè)地點(diǎn)應(yīng)選擇在背陽光的地方，觀測(cè)時(shí)必須避免船上排出的污水的影響。

18、注意事項(xiàng)（1） 觀測(cè)時(shí)水色計(jì)內(nèi)的玻璃管應(yīng)與觀測(cè)者的視線垂直。（2） 水色計(jì)必須保存在陰暗干燥的地方，切記日光照射， 以免褪色，每航次觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)將水色計(jì)擦凈并裝在里 紅外黑的布套里。（3） 使用的水色計(jì)在6個(gè)月內(nèi)至少用標(biāo)準(zhǔn)水色校準(zhǔn)一次，發(fā)現(xiàn)褪色現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換，作為標(biāo)準(zhǔn)用的水色計(jì)，平時(shí)應(yīng)封裝 在里紅外黑的布套中，并保存在陰暗處。5 海流觀測(cè)海流觀測(cè)主要是指海水運(yùn)動(dòng)空間尺度較大（大于5km）、 時(shí)間尺度較長(zhǎng)（周期超過12小時(shí)）的運(yùn)動(dòng)，包括潮流和常 流（余流）。一、 海流觀測(cè)的基本要求連續(xù)觀測(cè)：時(shí)間長(zhǎng)度不少于25小時(shí)，至少每小時(shí)觀測(cè)一次。預(yù)報(bào)潮流的測(cè)站，一般應(yīng)不少于3次符合良好天文條件的周日連續(xù)

19、觀測(cè)。同時(shí)，還要同時(shí)進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素觀測(cè)，以便對(duì)海流觀測(cè)提供客觀分析條件。海流觀測(cè)層次參照溫度觀測(cè)層次，表層規(guī)定為03m以內(nèi)的 水層。準(zhǔn)確度要求：流速不大于100/s時(shí)、水深在200m以淺海區(qū) 流速測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為5/s；200m以深，準(zhǔn)確度應(yīng)為3/s，流向準(zhǔn)確度為10。超過100/s時(shí)、200m以淺海區(qū)流速準(zhǔn)確度應(yīng)為5%；水深在200m以深海區(qū)，流速測(cè)量的準(zhǔn)確度應(yīng)為3%，流向測(cè) 量的準(zhǔn)確度為10。二、 海流計(jì)簡(jiǎn)介1、機(jī)械旋漿式海流計(jì)依據(jù)旋漿葉片受水流推動(dòng)地轉(zhuǎn)數(shù)來確定流速， 用磁羅經(jīng)確定流向。厄克曼海流計(jì)它不能測(cè)低流速，因?yàn)樾凉{啟動(dòng)速度一般為3cm/s ,測(cè)量準(zhǔn)確度一般為流速5 cm/s，流向（1015）。印刷型海流計(jì)一種船用或浮標(biāo)用的定點(diǎn)自記測(cè)流儀器，最大使用深 度為6000m，連續(xù)記錄時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月之久。照相型海流計(jì)一種浮標(biāo)和船用的定點(diǎn)自記測(cè)流儀器。膠卷一般寬16、 長(zhǎng)15m，可記錄6000幅照片。該儀器的測(cè)量深度為150m，自記工作時(shí)間達(dá)30天。磁錄式海流計(jì)浮標(biāo)用定點(diǎn)自記測(cè)流儀器，最大使用深度為10006000m， 大致測(cè)量流速范圍為3400cm/s，準(zhǔn)確度為35cm/s，流 向準(zhǔn)確度5。如安德拉海流計(jì)。遙測(cè)海流計(jì)浮標(biāo)用定點(diǎn)自記測(cè)流儀器，該儀器系統(tǒng)為雙頻道的無線電遙測(cè)裝