книги из ГПНТБ / Унгерман М.Н. Техника океанологических наблюдений на поисковых и промысловых судах

зона может быть заполнена спектрами турбулентных

пуль­

саций, которые возможны т а к ж е и на частотам, больших

час­

незначительна

по сравнению с

интенсивностью низкочастотных

в'н утри ray точін ы х ко л еб аіш і и.

Следующий минимум интенсивности в спектрах

океаниче­

ских процессов находится в области

масштабов от

одних до

4—7 суток. В

этом интервале

отсутствует заметный

регуляр ­

ный приток энергии от внешних

сил. С

увеличением

временного

м а с ш т а б а интенсивность флуктуации

возрастает .

В

спектрах

ісущим

колебаниям с периодами

от 4—7 суток

до

2 месяцев.

Источником энѳ рговозбуждѳ ння

колебаний таких

временных

м а с ш т а б о в несомненно я в л я ю т с я атмосферные

процессы.

Мо­

гут они

т а к ж е вызываться

долгопериодными

п р и л и в а м и

[77,

140]. Выведенные из равновесия крупномасштабным

импульсам

внешней

силы водные массы

стремятся вернуться к

состоянию,

Россби . В отличие от гравитационных воли

эти движения

име­

ют .малую вертикальную составляющую и

протекают

в

гори­

зонтальной плоскости. Хорошо заметны они

в к о л е б а н и я х

фрон­

тальных зон Мирового океана. Такие колебания

прослежива ­

лись, например,

в зоне

термического

фронта

Гольфстрима,

в

изменчивости

которого

отмечались

циклы

в

7—12,

15—18

и

25—30 суток [34].

Изменчивость указанных временных масштабов можно ус­

ловно назвать внутрисезонной. Так же, как и

виутрпсуточные

колебания,

внутрисезоиные циклы модулированы

по амплитуде,

ф а з е и

частоте. Интенсивность их меняется

в течение года, на­

пример

для температуры воды в открытом

океане зимой

в 2—

3 р а з а

больше,

чем летам .

Д о

недавнего

времени

исследование внутрисезонных

коле ­

баний

было возможно лишь по результатам

наблюдений

на

с у д а х

погоды. В связи с

распространением

в. некоторых

райо ­

н а х океана

массовых измерений, о б о б щ а е м ы х

в

виде

.синопти­

меняются в

пространстве

[61, 62, 140].

П р о ц е с с

внутрисезонной изменчивости в ы з ы в а е т быструю

смену океанологических

условий. Стабильная океанологическая

ситуация сохраняется в

динамически активных районах не бо-

лее

чем 1—3

суток, в неактивных районах — до 10 суток. Спус­

тя

у к а з а н н ы е

промежутки времени океанологические характе ­

мечаются в изменениях .интенсивности стационарных

океаниче­

ских течений, параметров вертикальной цнрікуляцнн,

содержа ­

ния кислорода :и биогенных элементов и т. д.

Достоверное

определение параметров

циклических

колеба ­

ний с .периодом более года непосредственно по рядам

н а б л ю д е ­

ний в открытом

океане затруднено из-за

ограниченной

продол ­

зуемым методам

выявления

периоднчностей. Д а л е к о

не

всегда

можно установить, являются ли н а б л ю д а е м ы е

долгопериодные

изменения низкочастотными

колебаниями или

они

есть

след­

ствие модуляции

высокочастотных компонент,

или

р е з у л ь т а т

тывают промежуток времени чуть более 20 лет. При такой

дли ­

не ряда

надежные сведения могут быть получены лишь

о 2—

3-летних циклах . Более продолжительные наблюдения

имеются

на береговых пунктах, но не всегда известно, насколько

п о к а з а ­

тельны эти данные для открытого океана. Однако можно

пола ­

гать, что межгодовые ритмы являются, по-видимому,

глобаль ­

ными

и

поэтому

д о л ж н ы

проявляться к а к в прибрежной

зоне,

так и

в открытом

океане.

Значительно

труднее

выделить характерные м а с ш т а б ы

про­

родиостей в поле масс и скоростей. Естественными

границами

пространственных

образований,

очевидно, д о л ж н ы являться зо­

ны горизонтальных

градиентов

океанологических

характерис ­

зависимости от задач наследования и размеров явления.

Н а ­

пример,

для волны

характерными

м а с ш т а б а м и

по

вертикали

будут ее

высота, д л я

термической

ц и р к у л я ц и и — г л у б и н а

поло­

жения термоклина и т. д.

Расстояния по горизонтали, в пределах которых

воды

океа­

на характеризуются

однородными

свойствами,

причем измене -

мальный

прогноз

изменчивости

в

океане.

Не составляют ис­

ключения

в

этом

отношении

и

промысловые районы .

Несмотря

.на то что

по

этим

р а й о н а м

часто

имеется

обширный

материал

ного

.математического аппарата

затруднителен,

таік как

сбор

информации

происходил

бессистемно

[59]. Практически

очень

мало

изучены вопросы

изменчивости

гидрохимических

х а р а к ­

теристик океанической среды. _

Получение

н а д е ж н ы х

данных

о процессе

изменчивости в

океане

во

.многом

затруднено из-за

объективных

причин,

свя­

з а н н ы е

с

быстрой

сменой океанологических

условий,

просле­

настоящее время все большее

внимание уделяется

проблемам

оптимального

обора

информации

о состоянии

и

изменениях

океанической

среды,

м е т о д а м

и технике исследований.

§ 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК

ОКЕАНИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДЛЯ НУЖД ПРОМЫСЛА

Создание

новой

измерительной

техники, р а з р а б о т к а более

нического развития и

стимулируются

з а д а ч а м и и н а п р а в л е н и я ­

ми исследований.

Основной задачей

исследований

в

промысловой

океаноло­

гии, как известно, является получение эффективного

промыс­

лового прогноза, при составлении которого все чаще

привле­

кают результаты анализа и прогноза

условий океанической сре­

ды каік фактора, в значительной мере

влияющего

на

числен­

блюдений в

океане, репрезентативность

которых зависит от

применяемой

методики и техники.измерений.

промысловых

районов к установлению строгих,

количественно

в ы р а ж а е м ы х

причинно-следственных связей, на

основе которых

р а з р а б а т ы в а ю т с я и совершенствуются методы

промыслово-океа-

нологических прогнозов.

•Очевидно, что без полного раскрытия

механизмов

процес­

сов,

регулирующих

первичную продукцию

и

рыбохозяйствен-

ную

продуктивность,

невозможен прогноз

на

строго

научіной

изучении .и прогнозировании

воспроизводства

и распределения

промысловьих

скоплений несомненно

ведущая

роль

принадле ­

ж и т экологическим наследованиям по всей цепочке

«среда —

объект промысла» . Эффективность таких исследований

связана

с внедрением

новых тонких

методов

гидрохимических

и

биохи­

ектами

промысла.

Д в а

новых

направления, перспективных

в

решении подобной

задачи, у ж е рассматривались в §

1 главы I I .

Они касаются пока лишь первого звена

пищевых

цепей,

но

ставят

целью проникновение в

интимный

механизм

процесса,

а это,

к а к показывает

история

важнейших

открытий

XX века,

при плодотворном •взаимодействии с классическими

направле ­

ниями

соответствующей области

всегда

приводит

в

конечном

счете

к

результатам,

имеющим

революционизирующее значе­

ние д л я

промышлеінно-іхозяйетвѳнной деятельности.

Советская

океанология в этом

отношении

имеет

богатые

возможности .

ловой

океанологией, люпешно

развиваются в

л а б о р а т о р и я х

В Н И Р О , А т л а и т Н И Р О ,

Т И Н Р О ,

П И Н Р О , А з ч е р Н И Р О , а так­

ж е ів

некоторых отделах

Института океанолопни

А Н С С С Р и

бпохпмнческое

направление в

различных аспектах и в целом —

в И Н Б Ю М ,

П И Н Р О , ^Институте биологически активных

ве­

ществ; применение

методов

планирования

эксперимента — н а

биологическом

факультете МГУ.

Н е д о с т а т о ч н а я

изученность

механизма

влияния среды

на

сутствие

соответствующих экспериментальных наблюдений вы­

н у ж д а е т

на

данный момент часто ограничиваться лишь иссле­

дованием

по

схеме «среда — промысел»

[59]. Это направление

основано

на

определении статистических

закономерностей меж ­

формацию

о процессах в океане. Поскольку главной задачей

промысловой разведки являются анализ промысловой

обста­

новки и прогноз в о з м о ж н ы х

ее .изменений в течение нескольких

лет, года,

к в а р т а л а , месяца,

декады, суток, необходимо

распо­

л а г а т ь рядами наблюдений

продолжительностью не

.менее года

и дискретностью не более суток [30]. Так, например,

д л я

опре­

ности промысловых объектов, а следовательно,

д л я составле­

ния долгосрочных и свер'хдолгосрочны.х прогнозов

в а ж н о з н а т ь

миграций

объектов промысла и сезонными

изменениями океа-

н ологических условий. Д л я характеристики

поведения скопле­

ний в момент промысла в зависимости от

короткопернодных

изменений

абиотических факторов и составления оперативного

пунктов наблюдений,

продолжительности и частоты измерений .

Op rawi із ация

продол жи тел ын ы х

р егул ярн ы х

оке аінол о п і ч е -

с ш х наблюдений

на

судах связана

с немалыми

трудностями и

лишь в единичных точках Мирового океана на

станциях,

об­

с л у ж и в а е м ы х

судами погоды. П о л о ж е н и е

судов

погоды обычно

не совпадает

с промысловыми районами

и вследствие того,

что

годовой изменчивости такие измерения

несомненно перспектив­

ны при разработке долгосрочных прогнозов для

обширных ак­

ваторий. По-видимому,

желательно иметь аналогичные репер-

ные точней

и в основных

промысловых р а й о н а х .

М о ж н о

предполагать,

что в скором

времени

основной поток

информации

о гидрометеорологических условиях открытых рай­

онов

океана

будет

поступать с автономных буйковых станций.

Эти

станции

д о л ж

н ы быть оборудованы телеметрическими си­

до

400 миль [199]. Всего намечено поставить 279 буев с рас­

стояниями м е ж д у ними в

100—.150

миль (рис. 7). Д л я

этой це­

ли

будут использоваться

буйковые

станции, которые

по конст-

-

50°

60°

60°

50°

1

Р 1

\ 5 ? î

Г- 1

! 1

1

виях

[ И З ,

200]. Так, например, в

С Ш А нопытывался

автоном­

ный

буйковый

комплекс

с

буем

«Монстр»

(рис. 8),

который

рассчитан

на

производство

измерений при скорости ветра до

75 м/с, высоте

волны 20

м,

скорости

течения

до

10 узлов.

іВ н а с т о я щ е е

время

проблема

оптимального

сбора

океано­

логической

информации-

решается

на

основе

международного

сотрудничества

по

созданию

глобальной системы

наблюдений —

О Г С О С

[87].

В

системе

О Г С О С

намечается

постановка

сети

автономных стационарных

буйковых

станций,

охватывающей

весь Мировой океан . Расстояния

между

станциями

составят

250—600

миль. Н а

каждой

станции д о л ж н ы производиться

из­

мерения

элементов

течений,

температуры, солености и некото­

рых других физико-.химических параметров

среды до

глубины

500

м .

вые

результаты

их

исполь­

зования

[189,

216].

Кроме

с 30 июня па в ишля im г

того,

накопленный

массівв

таких

к а р т позволяет

уже в

настоящее

время

опреде­

лить

интересные

закономер ­

ности

л р ост р эй ст в енн о -тар е -

мениой

изменчивости

океа­

нологических

условий

[8,

30,

31, 34,

62].

Н о

для

их

со­

ставления

'необходимы

бо­

лее совершенные методы из­

мерений

и применение

бы­

стродействующей

океано-

гр а ср нч еск ой

аппарату р ы,

как

например,

зонды

раз­

личных

конструкций,

букси­

руемые

компактные

автома­

тические

системы

и

т.

д.

Эта

аппаратура

должна

быть

н а д е ж н о й

в

эксплуа­

тации

и простой ів

обраще ­

нии.

Г л а в а

I I

Э Л Е М Е Н Т Ы Т Е Х Н И К И И З М Е Р Е Н И И

§ 1. ИЗМЕРЕНИЯ

И ИХ ОСОБЕННОСТИ

.Измерением какого - либо

физического параметра называет ­

ся операция, .в результате которой

измеряемый параметр срав­

мерении.

При этом

определяется

соотношение .измеряемого

па­

р а м е т р а

и

единицы

измерения .

Получение

этого соотношения

с м и н и м а л ь н ы м

отличием

от его

истинного значения

и

является

целью или задачей измерения.

Измерения

бывают

прямые

и

косвенные.

П р и

п р я м ы х

измерениях исследуемый

параметр

сравнивается с эталоном непосредственно.

.Косвенными называются измерения, при которых

измеря ­

ется не исследуемый, а некоторый другой, удобный для

наблю ­

дения .параметр,

с в я з ы в а е м ы й с исследуемым

известной

и одно­

Измерительные

преобразователи, с л у ж а щ и е

д л я преобразо ­

вания исследуемой

величины в удобный дли

измерения пара ­

ский п а р а м е т р , удобный для дистанционных измерений .

Таким

параметром может быть н а п р я ж е н и е или ток, активное

или ре­

/Величина

измеряемого

п а р а м е т р а

исследуется посредством

измерительной системы,

где определяется соотношение этого

п а р а м е т р а и

единицы измерения .

Результат

измерения

очнтываетея

с визуальных индикато ­

капливается

в системах п а м я т и ,

с л у ж а щ и х

д л я регистрации,

записи и хранения информации .

§ 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

•СИСТЕМ

Отличительной

особенностью

к а ж д о й измерительной систе­

мы являются

ее

функционально-технические

характеристики,

•Как следует

из определения

задачи измерения, измеритель­

ный прибор должен быть чувствительным

к изменениям толь­

ко исследуемого

п а р а м е т р а . Все

остальные

.внешние факторы,