一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法与流程

本发明涉及溶解氧通量领域，特别涉及一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法及观测装置。

背景技术：

海洋中的溶解氧do是重要的生源要素，也是海洋生态系统维持发展的关键因子，如果水体中的溶解氧浓度过低，会对生态系统造成不良影响。水体中溶解氧的含量容易受到水体水平流动和垂向混合的影响，所以需要准确地计算溶解氧水平和垂向通量。目前的观测方法效率低，消耗大，且现阶段流速和溶解氧观测的同步性较差，同时，计算溶解氧通量也不简便，所以需要一种在不干扰水体的前提下，可以对溶解氧和流速数据进行原位同步观测的近底边界层溶解氧通量的测量方法。

技术实现要素：

鉴于上述存在的缺陷，本发明的目的是提供一种在不干扰水体的前提下，可以对溶解氧和流速数据进行原位同步观测的近底边界层溶解氧通量的测量方法和观测装置。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法，所述内容包括以下步骤：

自行设计一组观测装置，包括原材料的选择如需要抗耐腐蚀性、固定仪器、观测装置的稳固设计等。观测装置包括：声学多普勒点式流速仪adv、针式溶解氧传感器和电池仓。

设计仪器的安装位置和观测方式，合理搭配仪器，保证近底边界层的流速与溶解氧得到有效的观测。

设置仪器的观测任务，包括观测区域水平方向和垂直方向的流速以及观测区域的溶解氧浓度。

本发明的有益效果是：

本发明的一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法，将声学多普勒点式流速仪adv、针式溶解氧传感器和电池仓组装在一起，能够长时间的观测指定区域的流速与溶解氧，并且能够实现流速数据与溶解氧数据的同步观测，便于提高我们所计算的溶解氧通量的准确性。

附图说明

图1为一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法观测装置示意图；

图2为一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法数据测量流程图；

图3为一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法溶解氧水平通量和垂向通量的计算流程图。

图中：

1.吊环2.电源线3.adv

4.电池仓5.传感器连接导线6.吊具

7.针式溶解氧传感器8.配重铅块9.尖角

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法，目的在于设计出合理的观测装置同时能够保证在不干扰水体的情况下，对海底近底边界层中流速和溶解氧有效合理同步地的观测，便于计算溶解氧通量。具体实施步骤如下：

设置一组海床基观测装置，如图1所示，其中首先是原材料的选择，需要具有耐海水腐蚀的特性，本发明里的观测装置材料选择的是不锈钢管、不锈钢板以及不锈钢棒，不锈钢型号为316l。底座采用三角形，每个角上固定一块大圆盘，作用是防止底座陷入到更深的海底沉积物中，大圆盘下放加放一块大圆铅块，作用是加重装置，使之在海底更稳固，铅块下边的尖角是方便扎入到泥里；装置的上部分采用圆柱框架型，目的是减小水平对流的阻力；装置顶部的半环采用活动式的，不受拉力时随机倒入到装置的侧身。装置上仪器夹子设计：采用一端固定在装置上，另一端是活口，将仪器放上后，利用螺丝将夹子的两侧上紧，各夹子规格与仪器规格一致。

仪器安装与搭配：如图1所示，在仪器架上安装adv、针式溶解氧传感器以及电池仓。在adv的信号发射探头下15cm处放置针式溶解氧传感器，以保证观测的数据的同步性。

仪器观测任务：采样模式为连续采样模式，采样时间为三到四个月，adv仪器和针式溶解氧传感器的采样频率为32hz，采样深度为近底边界层。

海床基观测装置布放：利用科考调查船将观测装置运送到指定海域，通过悬吊的方式将观测装置垂直匀速缓慢下放，最终使观测装置平稳放置在海底完成观测。

数据读取和处理：将测得的水平流速u，v和垂向流速w以及do数据进行预处理，包括去异常值并对丢弃异常值后的空缺进行线性插值和对高频数据进行每15分钟的平均，即将数据预处理后，将实测数据减去平均数据求得脉动数据，即u’，v’，w’，do’。

计算溶解氧通量：溶解氧通量包含两部分，一是两个方向的水平通量，即二是垂向通量，即

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种海洋近底边界层溶解氧通量测量方法，包括以下步骤：步骤一调设海床观测装置和参数；步骤二布设观测装置；步骤三获取原始高频数据；步骤四原始数据预处理和计算平均流速和平均溶解氧浓度的脉动量；步骤五利用步骤四的计算流速和溶解氧浓度的脉动量计算水平通量和垂向通量。该观测方法的观测装置包括电池仓、声学多普勒点式流速仪和针式溶解氧传感器。本发明的有益效果是：多套仪器同步观测，原位同步获取水体中流速和溶解氧浓度的高频数据；实现长期观测、存储，数据分辨率高；在不干扰水体环境的基础较准确地得到了溶解氧水平和垂直通量。

技术研发人员：孙群;赵紫涵;李子琳;乌伊寒
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：2018.10.16
技术公布日：2019.01.15