Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря 2413-5577 20230209 SOBKST Научная статья Research Article Автономный измеритель внутренних волн на базе измерительных преобразователей температуры для исследований на шельфе Autonomous Internal Wave Measurer based on Temperature Transmitters for Shelf Studies Serebryany A. N. Серебряный А. Н. serebryany53@list.ru Denisov D. M. Денисов Д. М. Khimchenko E. E. Химченко Е. Е. Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences Moscow Russia Институт океанологии имени П. П. Ширшова РАН Москва Россия Andreyev Acoustics Institute JSC Moscow Russia АО «Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева» Москва Россия 26 06 2023 2 134 144 23 03 2023 05 04 2023 03 05 2023 Copyright ©; 2023, Serebryany A.N., Denisov D.M., Khimchenko E.E. Copyright ©; 2023, Серебряный А.Н., Денисов Д.М., Химченко Е.Е. 2023 Serebryany A.N., Denisov D.M., Khimchenko E.E. Серебряный А.Н., Денисов Д.М., Химченко Е.Е. https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ https://ecological-safety.ru/repository/issues/2023/02/09/

Описывается устройство для измерений внутренних волн, выполненное на основе распределенного датчика температуры. Этот датчик измеряет среднюю температуру охватываемого им слоя водной толщи, что позволяет избегать регистрации тонкоструктурных искажений. Устройство работает в автономном режиме с возможностью долговременного накопления большого количества информации (при интервале 1 мин в течение 1 года). Дискретность измерений устанавливается от 1 до 1200 с. Погрешность измерения средней температуры составляет 0.1 °С, разрешение по температуре не хуже 0.03 °С. Рабочая глубина до 200 м. Автономный измеритель отличается компактностью и простотой использования. Устройство подключается к компьютеру или смартфону посредством беспроводной связи Bluetooth. Приводятся результаты сравнения одновременных измерений устройства с гирляндой точечных датчиков температуры. Измерения проведены на шельфе Черного моря летом 2018 г. и осенью 2019 г. Представлены примеры использования автономного измерителя для регистрации короткопериодных и инерционных внутренних волн. Сопоставление полученных рядов показывает их близкое сходство. Проведенный частотный спектральный анализ также демонстрирует хорошее совпадение данных распределенного датчика температуры с данными, полученными искусственным распределенным датчиком температуры на основе осреднения измерений гирляндой термодатчиков путем выявления основных пиков регистрируемых явлений. Устройство показало себя надежным и перспективным инструментом для проведения измерений внутренних волн на шельфе.

The paper describes a device for measuring internal waves, which is made on the basis of a line temperature sensor. This sensor measures the average temperature of the water layer it covers, which makes it possible to avoid registration of fine-structural distortions. The device works offline with the possibility of long-term accumulation of a large amount of information (with an interval of 1 minute – within 1 year). The measurement resolution is set from 1 to 1200 s. The average temperature measurement error is 0.1 °C, temperature resolution is not worse than 0.03 °C. The working depth is up to 200 m. The autonomous measurer is compact and easy to use. The device connects to a computer or smartphone via Bluetooth wireless technology. The paper presents the results of comparative simultaneous measurements carried out by the device and a chain of point temperature sensors on the Black Sea shelf in summer 2018 and autumn 2019. The paper gives examples of the use of an autonomous measurer for recording short-period and inertial internal waves. The comparison of the obtained series shows their close similarity. The conducted frequency spectral analysis also demonstrates a good match and identification of the main peaks of registered phenomena. The device proved to be a reliable and promising tool for measuring internal waves on the shelf.

 измеритель внутренних волн измерительные приборы распределенный датчик температуры короткопериодные внутренние волны гирлянда датчиков точечные датчики температуры датчик температуры internal wave measurer measuring device line temperature sensor short-period internal waves sensor chain point temperature sensor temperature sensor Работа выполнена в рамках темы госзадания Минобрнауки РФ № FMWE-2021-0010 «Методы и средства океанологических наблюдений для исследования природных и техногенных подводных объектов и экологии в гидросфере: разработка технологий многопараметрического сканирования подводных сред и объектов автономными и привязными зондами и профилограмма». The work was performed under state assignment no. FMWE-2021-0010 of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation “Methods and means of oceanographic observations for the study of natural and technogenic underwater objects and ecology in the hydrosphere: development of technologies for multi-parameter scanning of underwater environment and objects by autonomous and tethered probes and profilers”.

Текст статьи не включен.

Список литературы LynchJ. F. ColosiJ. A. DudaT. F. LinY.-T. Research highlights from the Asian seas international acoustics experiment in the South China Sea IEEE Journal of Oceanic Engineering 2004 29 4 1067 1074 10.1109/JOE.2005.843162 TangD. MoumJ. N. LynchJ. F. AbbotP. Shallow Water'06: A joint acoustic propagation/nonlinear internal wave physics experiment Oceanography 2007 20 4 156 167 10.5670/oceanog.2007.16 YangY. J. FangY. C. ChangM. H. RampS. R. Convex and concave types of second baroclinic mode internal solitary waves Nonlinear Processes in Geophysics 2010 17 6 605 614 10.5194/npg-17-605-2010 ОчередникВ. В. КузьминА. В. СильвестроваК. П. СеребряныйА. Н. Термокосы ЮО ИО РАН: конструкция, методика и результаты метрологического исследования датчиков Океанология 2018 58 5 719 730 10.1134/S003015741805009X XWVHWH КоняевК. В. СабининК. Д. Новые данные о внутренних волнах в море, полученные с помощью распределенных датчиков температуры Доклады АН СССР 1973 209 1 86 89 СеребряныйА. Н. ИвановВ. А. Исследования внутренних волн в Черном море с океанографической платформы МГИ Фундаментальная и прикладная гидрофизика 2013 3 34 45 RPEHKB ГайскийВ. А. ГайскийП. В. Распределенные термопрофилемеры и их возможности в океанографических исследованиях Морской гидрофизический журнал 1999 6 46 76 СабининК. Д. НазаровА. А. СеребряныйА. Н. Короткопериодные внутренние волны и течения в океане Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана 1990 26 8 847 853 ДенисовД. М. СеребряныйА. Н. Автономный измеритель внутренних волн на основе распределенного датчика температуры Приборы и техника эксперимента 2019 2 159 160 10.1134/S0032816219020058 GSICWX КузнецовА. С. ПарамоновА. Н. Автономная система распределенных датчиков температуры Морские гидрофизические исследования 1980 1 147 151 ПарамоновА. Н. КузнецовА. С. Методические аспекты экспериментальных исследований одиночных внутренних волн в океане Океанология 1985 25 2 312 318 СабининК. Д. Использование распределенных датчиков температуры для измерения внутренних волн Поверхностные и внутренние волны 1978 134 145 КоняевК. В. Спектральный анализ случайных океанологических полей Ленинград Гидрометеоиздат 1981 208 GarrettC. MunkW. Space-time scales of internal waves: A progress report Journal of Geophysical Research 1975 80 3 291 297 10.1029/JC080i003p00291 ИвановВ. А. СеребряныйА. Н. Частотные спектры короткопериодных внутренних волн в бесприливном море Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана 1982 18 6 683 685 VJUMD ХимченкоЕ. Е. СеребряныйА. Н. Внутренние волны на кавказском и крымском шельфах Черного моря (по летне-осенним наблюдениям 2011–2016 гг.) Океанологические исследования 2018 46 2 69 87 10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(2).7 YPOJUL КузнецовА. С. Структура бимодальности направления прибрежного течения у Южного берега Крыма в 2002–2008 годах Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря 2020 4 78 88 10.22449/2413-5577-2020-4-78-88 WWXZZC КузнецовА. С. ЗимаВ. В. ЩербаченкоС. В. Изменчивость характеристик прибрежного течения у Южного берега Крыма в 2017–2019 годах Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря 2020 3 5 16 10.22449/2413-5577-2020-3-5-16 CETQHV SerebryanyA. KhimchenkoE. DenisovD. KenigsV. Internal waves study on a narrow steep shelf of the Black Sea using the spatial antenna of line temperature sensors Journal of Marine Science and Engineering 2020 8 11 833 10.3390/jmse8110833 СеребряныйА. Н. ХимченкоЕ. Е. Внутренние волны второй моды в Черном море Доклады Академии наук 2019 488 5 104 107 10.31857/S0869-56524885555-559 YLUPNZ RaysonM. D. JonesN. L. IveyG. N. Observations of large-amplitude mode-2 nonlinear internal waves on the Australian North West shelf Journal of Physical Oceanography 2019 49 1 309 328 10.1175/JPO-D-18-0097.1