Dəniz Fiziki Parametrlərinin Ölçülməsi Metodları
Okean dinamik və mürəkkəb təbii sistemdir. Temperatur, duzluluq, cərəyanlar və ya dalğa hündürlüyündəki kiçik dəyişikliklər ekosistemlərə, sahil havasına, gəmiçilik təhlükəsizliyinə və hətta balıqçılıq və resursların kəşfiyyatına əhəmiyyətli təsir göstərə bilər. Buna görə də, okeanın fiziki parametrlərinin ölçülməsi okeanoqrafiya, klimatologiya, dəniz mühəndisliyi və sahil ərazisinin idarə olunması üçün vacib bir təməldir. Bu məqalədə tez-tez ölçülən okean fiziki parametrləri və istifadə olunan metodlar, o cümlədən yerində (birbaşa sahədə), məsafədən zondlama və modelləşdirmə yanaşmaları müzakirə olunur.
1. Ümumi ölçülən okean fiziki parametrləri
Okeanın fiziki ölçmələri adətən bir neçə əsas parametrə yönəldilir:
1. Temperatur: Dəniz suyunun sıxlığını, su sütununun təbəqələşməsini və okean-atmosfer istilik mübadiləsi proseslərini idarə edir.
2. Duzluluq: Temperaturla birlikdə sıxlığı, termohalin dövranını və su kütlələrinin paylanmasını müəyyən edir.
3. Sıxlıq və təbəqələşmə: Su sütununun və şaquli qarışdırmanın sabitliyini izah edir.
4. Okean cərəyanları: İstiliyin, qida maddələrinin, çöküntülərin və orqanizmlərin daşınmasına təsir göstərir.
5. Dalğalar və qabarma-çəkilmələr: Sahil zonalarında enerjini, aşınmanı və qabarma-çəkilmə daşqınları riskini müəyyən edin.
6. Dəniz səviyyəsi: İqlim dəyişikliyinin və okean-atmosfer dinamikasının göstəricisi.
7. Suyun şəffaflığı və optik xüsusiyyətləri (əlaqəli fiziki parametrlər kimi): İşığın nüfuz etməsinə və ilkin məhsuldarlığa təsir göstərir.
Hər bir parametr məqsədlərə, məkan-zaman miqyasına və su şəraitinə uyğun olaraq fərqli alətlər və ölçmə strategiyaları tələb edir.
2. Yerində (sahədə) ölçmə metodu
a. CTD (Keçiricilik–Temperatur–Dərinlik)
CTD, keçiriciliyi (duzluluğa çevrilir), temperaturu və təzyiqi (dərinliyi) ölçmək üçün standart bir okeanoqrafik cihazdır. CTD, gəmidən vinçlə endirilir və səthdən müəyyən bir dərinliyə qədər şaquli profil qeyd olunur. CTD-nin üstünlükləri onun yüksək şaquli qətnaməsi və yaxşı dəqiqliyidir. Məlumatların keyfiyyətini təmin etmək üçün CTD tez-tez Niskin şüşəsi olan rozet nümunə götürən istifadə edərək su nümunəsi götürmə ilə birləşdirilir ki, duzluluq dəyərləri laboratoriyada kalibrlənsin.
b. XBT (Xərclənən Batitermoqraf)
XBT-lər temperatur profillərini dərinliyə nisbətən ölçür. CTD-lərdən fərqli olaraq, XBT-lər birdəfəlik istifadə üçündür və hərəkət edən gəmilərdən sürətli tədqiqatlar üçün daha praktikdir. Lakin, XBT-lər ümumiyyətlə duzluluğu ölçmür və zondun enmə sürəti səhv olarsa, dərinliyin qiymətləndirilməsində qeyri-müəyyənliklərə malikdir.
c. ADCP (Akustik Doppler Cərəyan Profileri)
ADCP-lər suda olan hissəciklər tərəfindən əks olunan akustik dalğaların Doppler sürüşmə prinsipindən istifadə edərək cərəyanın sürətini və istiqamətini ölçür. ADCP-lər aşağıdakı kimi quraşdırıla bilər:
– Gəmilərdə (gəmi bortunda ADCP) yol boyunca cərəyanları xəritələşdirmək üçün,
– Uzunmüddətli cərəyanları izləmək üçün lövbər salma zamanı (sabit lövbər),
– Şaquli cərəyan strukturunu görmək üçün dəniz dibində (dibdə quraşdırılmış).
ADCP-nin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, eyni anda bir çox dərinlik qatında cərəyan profilləri təmin edə bilir və bu da sirkulyasiya, yuxarı qalxma və estuar dinamikasının öyrənilməsi üçün uyğundur.
d. Cərəyan ölçən və drifter
ADCP-yə əlavə olaraq, cərəyanlar nöqtə cərəyan ölçənləri (məsələn, rotor və ya elektromaqnit) və drifterlər (səth cərəyanlarını izləyən üzənlər) istifadə edilərək ölçülə bilər. Drifterlər xüsusilə çirkləndiricilərin paylanması və ya okeanoqrafik cəbhələr ətrafında su kütlələrinin hərəkəti kimi Laqranj səth nəqliyyatı modellərini müşahidə etmək üçün faydalıdır.
e. Qabarma-çəkilmə ölçən cihaz və təzyiq sensoru
Qabarmalar və dəniz səviyyəsi çimərliklərdə və ya limanlarda qabarma-çəkilmə cihazlarından istifadə etməklə ölçülür. Sensorlar mexaniki şamandıralar, radar və ya təzyiq sensorları ola bilər. Dənizdə yerləşən ərazilərdə dəniz dibindəki təzyiq sensorları suyun səviyyəsindəki dəyişikliklər və dalğalarla əlaqəli təzyiq dəyişikliklərini qeydə ala bilər. Qabarma məlumatları naviqasiya, liman planlaşdırması və qabarma-çəkilmə daşqınlarının təhlili üçün vacibdir.
f. Dalğa şamandırası və dalğa radarı
Dalğalar dəniz səthinin şaquli hərəkətini və yamacını qeydə alan dalğa şamandıralarından istifadə etməklə ölçülür. Nəticədə yaranan parametrlərə əhəmiyyətli dalğa hündürlüyü (Hs), dövr və dalğa istiqaməti daxildir. Sahil ərazilərində dalğa radar sistemləri və ya X-zolaqlı radarlar müəyyən bir ərazi ətrafında dalğa sahəsini və səth cərəyanlarını xəritələşdirə bilər.
g. Optik xüsusiyyətlər ölçmələri: Secchi diski və PAR sensoru
Suyun şəffaflığı sadəcə olaraq görünməyənə qədər aşağı salınmış ağ disk olan Secchi diskindən istifadə edilərək ölçülür. Bu üsul ucuz və sürətlidir, baxmayaraq ki, işıqlandırma şəraiti və müşahidəçinin subyektivliyindən təsirlənir. Daha ətraflı tədqiqatlar üçün suyun fiziki vəziyyətinin göstəriciləri kimi işığın nüfuz etməsini və bulanıqlığını ölçmək üçün PAR (Fotosintetik Aktiv Radiasiya) sensoru və ya turbidimetrindən istifadə olunur.
3. Uzaqdan zondlama
a. Dəniz səthinin temperaturu (SST) peyki
İnfraqırmızı və mikrodalğalı sensorları olan peyklər dəniz səthinin temperaturunu (SST) ölçə bilər. SST məlumatları El-Ninyo-La-Ninya, yüksəliş və temperatur cəbhələri kimi genişmiqyaslı hadisələrin monitorinqi üçün faydalıdır. Onun üstünlüklərinə geniş əhatə dairəsi və yüksək tezlik daxildir, lakin infraqırmızı ölçmələr buludlarla örtülür və yalnız səth təbəqəsini təmsil edir.
b. Dəniz səviyyəsinin peyk altimetriyası
Peyk altimetrləri radar impulsları yaymaqla və onların əks olunmasını vaxtlamaqla dəniz səthinin hündürlüyünü ölçür. Bu, onlara geostrofik cərəyanlar və iqlim dəyişkənliyi ilə əlaqəli dəniz səviyyəsi anomaliyalarını çıxarmağa imkan verir. Altimetriya qlobal sirkulyasiyanı anlamaq üçün çox vacibdir, lakin onun həlli mürəkkəb sahil ərazilərində məhduddur.
c. Külək və dalğalar üçün peyklər
Dəniz üzərində küləyin sürəti səpələnmə ölçən cihazlardan, dalğa parametrləri isə altimetrlərdən və assimilyasiya modellərindən əldə edilə bilər. Bu məlumatlar dəniz hava proqnozlarında və fəlakətlərin qarşısının alınmasında geniş istifadə olunur.
d. Uzaqdan zondlamanın məhdudiyyətləri
Məsafədən zondlama məkan əhatə dairəsində üstündür, lakin ümumiyyətlə yalnız səth şəraitini təmsil edir. Buna görə də, sonrakı təhlillər üçün dəqiqliyi və istifadənin asanlığını təmin etmək üçün peyk məlumatları ideal olaraq yerində ölçmələrlə təsdiqlənməlidir.
4. Lövbər salma, avtomatik stansiyalar və uzunmüddətli müşahidələr
Uzunmüddətli tendensiyaları anlamaq davamlı müşahidə tələb edir. Lövbər salma yerləri dəniz dibində ağırlıqlı kabellərə və üstündə şamandıralara quraşdırılmış bir sıra alətlərdir. CTD qeyd cihazları, ADCP-lər və temperatur sensorları kimi alətlər aylar və ya illər ərzində məlumatları qeyd edə bilər. Sahil ərazilərində avtomatlaşdırılmış stansiyalar (məsələn, meteoroloji-okeanoqrafik şamandıralar) küləyi, dalğaları, temperaturu və cərəyanları real vaxt rejimində izləyə, erkən xəbərdarlıq sistemlərini və dəniz məlumat xidmətlərini dəstəkləyə bilər.
5. Ədədi modelləşdirmə və məlumatların assimilyasiyası
Birbaşa ölçmələrə əlavə olaraq, müasir okeanoqrafiya cərəyanları, temperaturu, duzluluğu və hətta dalğaları simulyasiya etmək üçün ədədi modellərə əsaslanır. ROMS, HYCOM və ya SWAN kimi modellər maye fizikası tənliklərindən istifadə edir və külək, qabarma-çəkilmə və sərhəd şəraiti məlumatları ilə məcbur edilir. Modelin dəqiqliyini artırmaq üçün müşahidələri (CTD-lər, şamandıralar, peyklər) modelə daxil edərək məlumatların assimilyasiyasından istifadə olunur. Bu yanaşma birbaşa ölçülməsi çətin olan ərazilər də daxil olmaqla, okeanın fiziki parametrlərinin daha əhatəli xəritələrini yaratmağa imkan verir.
6. Çətinliklər və ən yaxşı təcrübələr
Okean fiziki parametrlərinin ölçülməsi duzlu suyun korroziyası, biofoulinq (bitki/orqanizmə bağlılıq), hava şəraitinin pozulması və sürətli zaman dəyişikliyi kimi çətinliklərlə üzləşir. Məlumatların keyfiyyətini artırmaq üçün bir neçə ən yaxşı təcrübə tətbiq olunmalıdır:
– Tədqiqatdan əvvəl və sonra cihazların kalibrlənməsi,
– Məlumat toplama prosedurlarının standartlaşdırılması,
– Keyfiyyətə nəzarət (səhv yoxlanılması, sıçrayış, sensor sürüşməsi),
– Bir-birini tamamlamaq üçün metodların (in-situ + peyk + model) kombinasiyası,
– Məlumatların təkrarlanması və müqayisə edilməsi üçün tam metaməlumatları (vaxt, yer, hava şəraiti, alət parametrləri) əldə edin.
Nəticə
Okean fiziki parametrlərinin ölçülməsi metodları Secchi diskləri kimi sadə cihazlardan CTD, ADCP, avtomatlaşdırılmış şamandıralar və peyk altimetriyası kimi mürəkkəb sistemlərə qədər inkişaf etmişdir. Hər birinin öz üstünlükləri və məhdudiyyətləri var, buna görə də metod seçimi tədqiqat məqsədlərinə, müşahidə miqyasına və sahə şəraitinə uyğunlaşdırılmalıdır. İqlim dəyişikliyi və dəniz fəaliyyətinin artdığı bir dövrdə yerində ölçmələrin, məsafədən zondlamanın və ədədi modelləşdirmənin inteqrasiyası okean dinamikasını hərtərəfli anlamaq və elmi əsaslı qərar qəbuletməni dəstəkləmək üçün ən təsirli strategiyadır.
