CTD溫鹽深儀作為海洋科學(xué)、湖泊研究及環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的核心設(shè)備,通過同步測量水體溫度、鹽度和深度,為科研人員提供關(guān)鍵的水文數(shù)據(jù)。
1. 設(shè)備檢查與安裝
結(jié)構(gòu)完整性:檢查CTD探頭外殼是否有裂紋或腐蝕,確認O型密封圈無老化。
傳感器校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)電導(dǎo)率傳感器,溫度傳感器需與標(biāo)準(zhǔn)溫度計比對,誤差需控制在±0.005℃以內(nèi)。
電池與電源:自容式CTD需檢查內(nèi)置鋰電池電量,直讀式設(shè)備需確認甲板單元與船載電源匹配,并加裝穩(wěn)壓器以避免電壓波動影響數(shù)據(jù)精度。
2. 安裝與固定
吊裝環(huán)與支架:使用專用吊裝環(huán)將CTD固定于絞車鋼纜上,確保設(shè)備垂直入水。
防纏繞設(shè)計:若采用自容式模式,需在鋼纜上加裝旋轉(zhuǎn)接頭,防止數(shù)據(jù)纜因設(shè)備旋轉(zhuǎn)斷裂。
3. 軟件與參數(shù)配置
數(shù)據(jù)采集軟件:安裝Valeport Datalog X2或SST-SDA軟件,設(shè)置串口波特率及設(shè)備型號。
采樣模式選擇:
等時間采樣:適用于動態(tài)監(jiān)測(如走航觀測),設(shè)置采樣間隔(如每2秒記錄一次)。
等深度采樣:用于定點剖面測量,需預(yù)設(shè)深度間隔(如每1米記錄一次)。
混合模式:結(jié)合時間與深度觸發(fā),例如在溫躍層加密采樣。
二、CTD溫鹽深儀現(xiàn)場操作:規(guī)范流程確保數(shù)據(jù)質(zhì)量
1. 設(shè)備入水前檢查
水密性測試:在上蓋接觸面涂抹凡士林(避開金質(zhì)觸點),擰緊鎖緊環(huán)至“手?jǐn)Q不動”狀態(tài)。使用數(shù)據(jù)口防水塞時,需在塞子表面涂抹硅脂以增強密封性。
傳感器預(yù)熱:將CTD探頭浸入水中3-5分鐘,使溫度傳感器穩(wěn)定。
2. 下放與回收控制
速度控制:
淺水區(qū)(<100米):下放速度≤0.5米/秒,避免探頭晃動導(dǎo)致壓力傳感器讀數(shù)波動。
深水區(qū)(>100米):可加速至1.0米/秒,但在溫躍層需減速至0.3米/秒以捕捉精細結(jié)構(gòu)。
實時監(jiān)測:直讀式CTD需通過甲板單元實時觀察數(shù)據(jù)曲線,若發(fā)現(xiàn)異常(如鹽度突降),立即暫停下放并檢查傳感器狀態(tài)。
自容式操作:通過磁性開關(guān)啟動記錄,例如在預(yù)設(shè)深度自動觸發(fā)采樣,無需連接數(shù)據(jù)線纜。
3. 特殊場景應(yīng)對
惡劣海況:在風(fēng)浪較大時,縮短鋼纜長度以減少擺動,或改用自容式模式降低操作風(fēng)險。
污染區(qū)域:避開船只排污口及油污帶,防止傳感器表面附著物影響數(shù)據(jù)精度。例如,葉綠素傳感器需定期用去離子水沖洗,避免藻類繁殖。
三、CTD溫鹽深儀數(shù)據(jù)后處理:從原始信號到科學(xué)結(jié)論
1. 數(shù)據(jù)導(dǎo)出與格式轉(zhuǎn)換
直讀式數(shù)據(jù):通過軟件直接導(dǎo)出ASCII或二進制文件,保存為CSV格式以便后續(xù)分析。
自容式數(shù)據(jù):回收設(shè)備后,使用USB接口連接計算機,通過SST-SDA軟件將內(nèi)部存儲的.hex文件轉(zhuǎn)換為可讀格式。
2. 質(zhì)量控制與校正
壞值剔除:使用格拉布斯準(zhǔn)則或移動窗口法識別異常值。
延時校正:補償傳感器響應(yīng)時間差異,通過交叉相關(guān)分析調(diào)整數(shù)據(jù)時間戳。
壓力零點校正:根據(jù)大氣壓值修正深度數(shù)據(jù),例如在甲板單元輸入當(dāng)前氣壓值,軟件自動計算實際水深。
3. 數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用
剖面繪制:使用Ocean Data View(ODV)或Python(如Pandas庫)生成溫度-鹽度-深度剖面圖,識別水團結(jié)構(gòu)。
模型驗證:將CTD數(shù)據(jù)輸入MITgcm或ROMS等海洋模型,驗證模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)的吻合度,優(yōu)化模型參數(shù)(如擴散系數(shù))。
