Усулҳои чен кардани параметрҳои физикии баҳрӣ
Уқёнус як системаи табиии динамикӣ ва мураккаб аст. Тағйироти ночизи ҳарорат, шӯрӣ, ҷараёнҳо ё баландии мавҷҳо метавонанд ба экосистемаҳо, обу ҳавои соҳилӣ, бехатарии киштиронӣ ва ҳатто моҳидорӣ ва омӯзиши захираҳо таъсири назаррас расонанд. Аз ин рӯ, чен кардани параметрҳои физикии уқёнус асоси муҳим барои уқёнусшиносӣ, иқлимшиносӣ, муҳандисии баҳрӣ ва идоракунии минтақаҳои соҳилӣ мебошад . Дар ин мақола параметрҳои физикии уқёнус, ки одатан чен карда мешаванд ва усулҳои истифодашуда, аз ҷумла дар ҷой (мустақиман дар саҳро), зондкунии дурдаст ва усулҳои моделсозӣ, баррасӣ мешаванд.
1. Параметрҳои физикии уқёнус, ки одатан чен карда мешаванд
Андозагириҳои физикии уқёнус одатан ба якчанд параметрҳои асосӣ тамаркуз мекунанд:
1. Ҳарорат: Зичии оби баҳр, табақабандии сутуни об ва равандҳои мубодилаи гармии уқёнус-атмосфераро назорат мекунад.
2. Шӯрӣ: Зичӣ, гардиши термогалин ва тақсимоти массаҳои об якҷоя бо ҳарорат муайян карда мешавад.
3. Зичӣ ва табақабандӣ: Устувории сутуни об ва омехташавии амудиро шарҳ медиҳад.
4. Ҷараёнҳои уқёнус: Ба интиқоли гармӣ, моддаҳои ғизоӣ, таҳшинҳо ва организмҳо таъсир мерасонанд.
5. Мавҷҳо ва мадд: Муайян кардани энергия дар минтақаҳои соҳилӣ, фарсудашавӣ ва хатари обхезии мадд.
6. Сатҳи баҳр: Нишондиҳандаи тағйирёбии иқлим ва динамикаи атмосфераи уқёнус.
7. Шаффофияти об ва хосиятҳои оптикӣ (ҳамчун параметрҳои физикии марбут): Ба воридшавии рӯшноӣ ва ҳосилнокии аввалия таъсир мерасонанд.
Ҳар як параметр вобаста ба ҳадафҳо, миқёси фазо-вақт ва шароити об асбобҳо ва стратегияҳои гуногуни андозагириро талаб мекунад.
2. Усули андозагирии дар ҷои худ (саҳроӣ)
а. CTD (Ноқилият-Ҳарорат-Чуқурӣ)
CTD асбоби стандартии уқёнусшиносӣ барои чен кардани гузаронандагии об (ки ба шӯрӣ табдил дода мешавад), ҳарорат ва фишор (умқ) мебошад. CTD аз киштӣ тавассути лебедка поён фаромада, профили амудиро аз сатҳ то чуқурии муайян сабт мекунад. Бартариҳои CTD дар онанд, ки қарори баланди амудӣ ва дақиқии хуби он. Барои таъмини сифати маълумот, CTD аксар вақт бо намунагирии об бо истифода аз намунагири розетка, ки дорои шишаи Niskin мебошад, якҷоя карда мешавад, то ки арзишҳои шӯрӣ дар лаборатория калибр карда шаванд.
б. XBT (Батитермографи сарфшаванда)
XBT-ҳо профилҳои ҳароратро нисбат ба умқ чен мекунанд. Бар хилофи CTD-ҳо, XBT-ҳо якдафъаина истифода мешаванд ва барои тадқиқоти босуръат аз киштиҳои ҳаракаткунанда амалӣтаранд. Аммо, XBT-ҳо одатан шӯриро чен намекунанд ва агар суръати фуруд омадани зонд нодуруст бошад, номуайянии дохилии баҳодиҳии умқ доранд.
в. ADCP (Профили ҷараёни Допплери акустикӣ)
ADCP-ҳо суръат ва самти ҷараёнро бо истифода аз принсипи тағйири Доплер, ки мавҷҳои акустикиро, ки аз зарраҳои об инъикос мешаванд, чен мекунанд. ADCP-ҳоро метавон насб кард:
– Дар киштиҳо (ADCP дар киштӣ) барои харитасозии ҷараёнҳо дар тӯли роҳ,
– Ҳангоми лангарбандӣ (лангари собит) барои назорат кардани ҷараёнҳои дарозмуддат,
– Дар қаъри баҳр (дар поён насбшуда) барои дидани сохтори амудии ҷараён.
Бартарии ADCP дар он аст, ки он метавонад профилҳои ҷараёнро дар як вақт дар бисёр қабатҳои амиқ таъмин кунад, ки барои омӯзиши гардиши хун, болоравии об ва динамикаи эстуарӣ мувофиқанд.
г. Ҳисобкунаки ҷараён ва дрифтер
Илова бар ADCP, ҷараёнҳоро бо истифода аз ҳисобкунакҳои ҷараёни нуқтаӣ (масалан, ротор ё электромагнитӣ) ва дрифтерҳо (шинокунандаҳое, ки ҷараёнҳои сатҳро пайгирӣ мекунанд) чен кардан мумкин аст. Дрифтерҳо барои мушоҳидаи нақшҳои интиқоли сатҳи Лагранж, масалан, тақсимоти ифлоскунандаҳо ё ҳаракати об, хеле муфиданд. массаи об дар атрофи фронтҳои уқёнусӣ.
д. Санҷандаи мадд ва фишор
Мадд ва сатҳи баҳр бо истифода аз дастгоҳҳои манобеъи мадд дар соҳилҳо ё бандарҳо чен карда мешаванд. Сенсорҳо метавонанд буйҳои механикӣ, радар ё сенсорҳои фишор бошанд. Дар маконҳои баҳрӣ, сенсорҳои фишор дар қаъри баҳр метавонанд тағирёбии фишорро, ки бо тағирёбии сатҳи об ва мавҷҳо алоқаманд аст, сабт кунанд. боло ва поён барои навигатсия, банақшагирии бандар ва таҳлили обхезиҳои мадд муҳим аст.
f. Буйҳои мавҷӣ ва радари мавҷӣ
Мавҷҳо бо истифода аз буйҳои мавҷӣ, ки ҳаракати амудӣ ва нишебии сатҳи баҳрро сабт мекунанд, чен карда мешаванд. Параметрҳои бадастомада инҳоянд: баландии мавҷ аҳамияти мавҷҳо (Hs), давра ва самти мавҷҳо. Дар минтақаҳои соҳилӣ, системаҳои радарии мавҷӣ ё X-диапазон метавонанд майдони мавҷ ва ҷараёнҳои сатҳӣ дар атрофи минтақаи мушаххасро харитабандӣ кунанд.
g. Андозагирии хосиятҳои оптикӣ: диски Secchi ва сенсори PAR
Шаффофияти об танҳо бо истифода аз диски Секки, диски сафед, ки то он даме ки дигар намоён нашавад, паст карда мешавад, чен карда мешавад. Ин усул арзон ва зуд аст, гарчанде ки он аз шароити рӯшноӣ ва субъективии мушоҳидакунанда таъсир мегирад. Барои таҳқиқоти муфассалтар, сенсор ё турбидиметри PAR (Радиатсияи фотосинтетикӣ фаъол) барои чен кардани воридшавӣ ва хирашавии рӯшноӣ ҳамчун нишондиҳандаҳои ҳолати физикии об истифода мешавад.
3. Санҷиши дурдаст
а. Моҳвораи ҳарорати сатҳи баҳр (SST)
Моҳвораҳо бо сенсорҳои инфрасурх ва микроволновка метавонанд ҳарорати сатҳи баҳрро (SST) чен кунанд. Маълумоти SST барои назорати падидаҳои миқёси калон ба монанди Эль-Ниньо-Ла-Ниньо, болоравии об ва фронтҳои ҳарорат муфид аст. Бартариҳои он фарогирии васеъ ва басомади баландро дар бар мегиранд, аммо андозагириҳои инфрасурх аз ҷониби абрҳо пинҳон карда мешаванд ва танҳо қабати рӯизаминиро ифода мекунанд.
б) Алтиметрияи моҳвораӣ барои сатҳи баҳр
Алтиметрҳои моҳвораӣ баландии сатҳи баҳрро тавассути партоби импулсҳои радарӣ ва вақти инъикоси онҳо чен мекунанд. Ин ба онҳо имкон медиҳад, ки аномалияҳои сатҳи баҳрро, ки бо ҷараёнҳои геострофӣ ва тағйирёбии иқлим алоқаманданд, ба даст оранд. Алтиметрия барои фаҳмидани гардиши ҷаҳонӣ муҳим аст, аммо қарори он дар минтақаҳои мураккаби соҳилӣ маҳдуд аст.
в. Моҳвораҳо барои шамол ва мавҷҳо
Суръати шамол дар болои баҳрро аз рӯи парокандасанҷҳо ҳисоб кардан мумкин аст, дар ҳоле ки параметрҳои мавҷро аз рӯи алтиметрҳо ва моделҳои ассимилятсия ба даст овардан мумкин аст. Ин маълумот ба таври васеъ дар пешгӯии обу ҳавои баҳрӣ ва коҳиши офатҳои табиӣ истифода мешавад.
г. Маҳдудиятҳои сенсории дурдаст
Санҷиши дурдаст дар фарогирии фазоӣ бартарӣ дорад, аммо умуман танҳо шароити сатҳро ифода мекунад. Аз ин рӯ, маълумоти моҳвораӣ Дар ҳолати беҳтарин, он бояд бо андозагириҳои дар ҷои худ тасдиқ карда шавад, то натиҷаҳо дақиқ бошанд ва барои таҳлили минбаъда истифода шаванд.
4. Лангарбандӣ, истгоҳҳои автоматӣ ва мушоҳидаҳои дарозмуддат
Дарки тамоюлҳои дарозмуддат мушоҳидаи пайвастаро талаб мекунад. Лангарбандҳо як силсила асбобҳое мебошанд, ки дар қаъри баҳр ба кабелҳои вазндор ва дар боло буйҳо насб карда шудаанд. Асбобҳо ба монанди сабткунакҳои CTD, ADCP ва сенсорҳои ҳарорат метавонанд маълумотро барои моҳҳо ё солҳо сабт кунанд. Дар минтақаҳои соҳилӣ, истгоҳҳои автоматӣ (масалан, буйҳои метеорологӣ-уқёнусӣ) метавонанд шамол, мавҷҳо, ҳарорат ва ҷараёнҳоро дар вақти воқеӣ назорат кунанд ва системаҳои огоҳкунии барвақт ва хидматҳои иттилоотии баҳриро дастгирӣ кунанд.
5. Моделсозии рақамӣ ва азхудкунии маълумот
Илова бар андозагириҳои мустақим, уқёнусшиносии муосир барои тақлид кардани ҷараёнҳо, ҳарорат, шӯрӣ ва ҳатто мавҷҳо ба моделҳои рақамӣ такя мекунад. Моделҳо ба монанди ROMS, HYCOM ё SWAN аз муодилаҳои физикаи моеъ истифода мебаранд ва аз ҷониби маълумоти шамол, мадд ва шароити марзӣ маҷбур карда мешаванд. Барои баланд бардоштани дақиқии модел, азхудкунии маълумот истифода мешавад ва мушоҳидаҳо (CTD, буйҳо, моҳвораҳо)-ро ба модел дохил мекунад. Ин равиш имкон медиҳад, ки харитаҳои мукаммалтари параметрҳои физикии уқёнус, аз ҷумла минтақаҳое, ки мустақиман чен карданашон душвор аст, сохта шаванд.
6. Мушкилот ва таҷрибаҳои беҳтарин
Андозагирии параметрҳои физикии уқёнус бо мушкилоте ба монанди зангзании оби шӯр, пайдоиши биологӣ (пайвастшавии растанӣ/организм), тағйироти обу ҳаво ва тағйироти босуръати вақтӣ рӯбарӯ аст. Барои беҳтар кардани сифати маълумот, якчанд таҷрибаҳои беҳтарин бояд татбиқ карда шаванд:
– Калибровкаи асбобҳо пеш аз ва баъд аз тадқиқот,
– Стандартикунонии расмиёти ҷамъоварии маълумот,
– Назорати сифат (санҷиши хатогиҳо, суръатбахшӣ, лағжиши сенсор),
– Омезиши усулҳо (дар ҷой + моҳвора + модел) барои пурра кардани якдигар,
– Метамаълумоти пурра (вақт, макон, шароити обу ҳаво, танзимоти асбобҳо), то ки маълумот такрор ва муқоиса карда шавад.
Хулоса
Усулҳои чен кардани параметрҳои физикии уқёнус аз асбобҳои оддӣ ба монанди дискҳои Секки ба системаҳои мураккаб ба монанди CTD, ADCP, буйҳои автоматӣ ва алтиметрияи моҳвораӣ таҳаввул ёфтаанд. Ҳар яки онҳо бартариҳо ва маҳдудиятҳои худро дорад, аз ин рӯ интихоби усул бояд ба ҳадафҳои тадқиқот, миқёси мушоҳида ва шароити саҳроӣ мутобиқ карда шавад. Дар давраи тағйирёбии иқлим ва афзоиши фаъолияти баҳрӣ, ҳамгироии андозагириҳои дар ҷой, зондкунии дурдаст ва моделсозии рақамӣ самараноктарин стратегия барои дарки ҳамаҷонибаи динамикаи уқёнус ва дастгирии қабули қарорҳои илмӣ мебошад.
