2. ¿Qué es un instrumento de observación del océano? ¿Qué tipos de instrumentos de observación del océano existen?
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Instrumentos oceanográficos
Instrumentos oceanográficos
Lu Yupei
Observar y medir fenómenos oceánicos herramientas básicas . Generalmente se refiere a equipos tales como muestreo, medición, observación, análisis y procesamiento de datos. Los instrumentos de observación del océano están diseñados principalmente para satisfacer las necesidades de la investigación oceanográfica. Algunos países llevan el nombre de "instrumentos oceanográficos", y China habitualmente los llama "instrumentos oceanográficos".
Descripción general del desarrollo Ya a mediados del siglo XV, alguien estaba desarrollando instrumentos para medir la profundidad del agua de mar. Sin embargo, en 1874 se desarrolló una herramienta de medición de temperatura relativamente simple y confiable. A esto le siguió el diseño del molinete Ekman. Desarrollado a principios del siglo XX. En 1938, se desarrolló un tipo mecánico que permitía observar rápidamente los cambios en la temperatura del agua con la profundidad. Hasta la década de 1950, las observaciones del océano utilizaban principalmente instrumentos mecánicos y las ecosondas eran los únicos dispositivos de medición electrónicos. Después de la década de 1960, los instrumentos de observación de los océanos adoptaron un gran número de nuevas tecnologías en su diseño y gradualmente se volvieron electrónicos. La electrónica de los instrumentos de observación de los océanos comenzó con instrumentos de medición únicos y más tarde se desarrollaron, por ejemplo, instrumentos integrales de múltiples elementos. En el futuro, los instrumentos de observación del océano seguirán mejorando sus estructuras, reducirán el consumo de energía y aumentarán la confiabilidad. Además de diversificar los sensores, las formas de señales y los terminales de los instrumentos serán cada vez más comunes y se desarrollarán aún más hacia la inteligencia.
Tipos de instrumentos de observación de los océanos Los instrumentos de observación de los océanos se pueden dividir en instrumentos acústicos, instrumentos ópticos, instrumentos electrónicos, instrumentos mecánicos e instrumentos de teledetección según principios estructurales. También se puede dividir en instrumentos marinos, instrumentos sumergibles, instrumentos de boyas, instrumentos de estaciones costeras, instrumentos de aeronaves y satélites según los diferentes vehículos. Entre ellos, los instrumentos de observación de los océanos marinos tienen la mayor variedad y, según sus métodos de funcionamiento, se pueden dividir en tipo de abandono, tipo de retorno automático, tipo de suspensión, tipo de remolque, etc. Cuando se utiliza el instrumento desechable, la parte del sensor se arroja al mar y los datos observados se transmiten al barco a través de cables u ondas de radio. El sensor ya no se recupera después de su uso. El instrumento de retorno automático se hunde en el mar durante la observación. Una vez finalizada la tarea de medición o muestreo, retira el lastre y regresa a la superficie del mar por su propia flotabilidad. El instrumento suspendido se envía al mar desde el costado del barco utilizando el brazo del cabrestante del barco y se realizan observaciones cuando el barco está anclado o a la deriva. Cuando el instrumento remolcado está funcionando, se lanza al mar desde la popa del barco y se remolca detrás del barco para realizar observaciones de navegación.
Para los usuarios, los instrumentos de observación del océano suelen clasificarse según los elementos que miden. Por ejemplo, instrumentos de medición de temperatura, instrumentos de medición de sal, instrumentos de medición de ondas, instrumentos de medición de flujo, instrumentos de sal nutritiva, instrumentos magnéticos y de gravedad, instrumentos de detección de sustratos, instrumentos de plancton y organismos bentónicos, etc. Resumiéndolos, se pueden dividir en cuatro categorías principales, a saber, instrumentos de observación de las propiedades físicas de los océanos, instrumentos de observación de las propiedades químicas de los océanos, instrumentos de observación de la biología marina e instrumentos de observación geofísica y de geología marina.
Los instrumentos de observación de las propiedades físicas del océano se utilizan para observar el sonido, la luz, la temperatura, la densidad, la dinámica y otros fenómenos en el océano. Debido a que la densidad del agua de mar no se puede medir directamente y generalmente se calcula utilizando valores de temperatura, salinidad y presión, la salinidad reemplaza a la densidad y se convierte en un parámetro que debe medirse. Instrumentos para observar la temperatura, la salinidad y la presión del agua de mar. Antes de la década de 1960, solo se podían utilizar termómetros invertidos, buretas y termómetros de profundidad mecánicos (BT). Ahora se utilizan instrumentos electrónicos de medición de la temperatura de la sal (STD o CTD). (XBT) se utiliza comúnmente para medir la temperatura mientras un barco está navegando. Los termómetros de radiación infrarroja se utilizan para observar la temperatura del agua de mar mediante sensores remotos aéreos. La observación de mareas costeras utiliza un tipo de flotador, la medición de mareas marinas utiliza un instrumento de autocontención de presión y la observación de maremotos oceánicos se basa en el altímetro de radar del satélite. Los tipos de instrumentos de observación de olas son relativamente complejos e incluyen varias formas de postes de medición de olas, tipos de presión, medidores de ondas de principio óptico y medidores de ondas ultrasónicos. En los últimos años se han utilizado con mayor frecuencia detectores de ondas de tipo acelerómetro. Observar las corrientes oceánicas es bastante difícil, ya sea usando instrumentos para medir en puntos fijos o usando objetos a la deriva para rastrear y observar. La medición de corriente de punto fijo es un método comúnmente utilizado en la observación de los océanos. Los instrumentos utilizados incluyen molinetes de rotor, molinetes electromagnéticos, molinetes acústicos, etc. Entre ellos, el más popular es el molinete de rotor (ver). Los principales instrumentos de parámetros acústicos oceánicos se utilizan para observar la velocidad de propagación de las ondas sonoras en el agua de mar. Los instrumentos de parámetros de luz del océano incluyen medidores de transparencia y medidores de iluminancia, que se utilizan para observar la absorción de luz por el agua de mar y la intensidad del campo de luz natural del océano.
Instrumentos de observación de propiedades químicas marinas Los instrumentos químicos utilizados en las observaciones oceánicas se utilizan principalmente para medir el contenido de diversas sustancias disueltas en el agua de mar.
Antes de la década de 1960, a excepción de unos pocos proyectos que podían completarse a bordo utilizando buretas y dispositivos colorimétricos visuales, la mayoría de los proyectos requerían preservar muestras y llevarlas a laboratorios terrestres para su análisis. Después de la década de 1960, en los barcos de reconocimiento se fueron utilizando gradualmente medidores de pH marinos, medidores de oxígeno disuelto, así como espectrofotómetros marinos y fluorómetros marinos. En los últimos años, los instrumentos marinos de análisis químico de un solo elemento se han combinado con dispositivos de control automático para formar instrumentos marinos de medición automática de elementos múltiples. Este completo instrumento también puede equiparse con un ordenador electrónico para mejorar su automatización. Los principios de funcionamiento de los instrumentos de análisis químico marino se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías: uno utiliza sensores (principalmente electrodos) para medir directamente los parámetros químicos; el otro utiliza medición colorimétrica fotoeléctrica mediante el desarrollo del color de la muestra. En la actualidad, diversos nutrientes del agua de mar se miden mediante instrumentos colorimétricos, y el valor del pH, el oxígeno disuelto, el potencial de oxidación-reducción, etc., se miden mediante instrumentos de tipo electrodo.
Instrumentos de observación de la vida marina Hay muchos tipos de vida marina, desde microorganismos, plancton, bentos hasta necton, y existen diferentes instrumentos de observación en consecuencia. Es necesario tomar muestras de microorganismos en el agua de mar para su estudio. Las herramientas de muestreo incluyen un recolector de agua de doble respaldo y una bolsa de recolección de agua estéril. Los muestreadores de plancton incluyen principalmente redes de plancton y recolectores continuos de plancton. El muestreo bentónico utiliza redes de arrastre de fondo, dragas y tubos de muestreo. El muestreo de necton se realiza con redes de pesca y la observación de bancos de peces utiliza un detector de peces (ver). Para observar la productividad primaria del océano, además de utilizar instrumentos químicos para medir nutrientes e instrumentos ópticos para medir la intensidad del campo luminoso, también se utiliza un fluorómetro para medir el contenido de clorofila en el agua de mar. Para observar el estado natural de la vida marina en el mar es necesario, y en ocasiones necesario, utilizar la fotografía submarina. Permite a las personas permanecer en el fondo del mar durante mucho tiempo y es un buen dispositivo para observar las actividades de la vida marina.
Instrumentos de observación geofísica y geología marina El equipo de muestreo de sustrato es el primer instrumento geológico marino desarrollado, que se divide en dos tipos: equipo de muestreo de superficie y equipo de muestreo columnar. Los equipos de muestreo de superficie, también conocidos como recolectores de lodo, incluyen recolectores de lodo por gravedad, recolectores de lodo tipo resorte y recolectores de lodo tipo caja, entre los cuales los recolectores de lodo tipo caja pueden mantener los sedimentos tal como están. Las herramientas de muestreo en columnas de sedimentos incluyen tubos de muestreo por gravedad, tubos de muestreo con pistón vibratorio, tubos de muestreo con pistón por gravedad y taladros submarinos poco profundos. Hay un tubo de muestreo por gravedad que se basa en un dispositivo de flotador de vidrio para hacer flotar muestras en forma de columna, que se denomina tubo de muestreo de retorno automático. . En combinación con el muestreo del fondo, también se pueden realizar fotografías del fondo marino. Las ecosondas son los instrumentos más utilizados para observar la profundidad del agua, los accidentes geográficos y las estructuras estratigráficas. También conocido como geomorfómetro, se instala en el casco o en la carrocería remolcada y puede observar las formas del relieve del fondo marino. La propagación y reflexión de ondas sonoras en los sedimentos del fondo marino se utilizan para medir la estructura estratigráfica. Los instrumentos geofísicos marinos incluyen gravímetro (ver), magnetómetro (ver) y geotermómetro. La estructura del geotermómetro es relativamente simple. El termistor se coloca en la parte superior de la sonda de acero y se inserta en el fondo marino por gravedad para medir la temperatura de los sedimentos del fondo marino.
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