Буй погоды - Weather buoy

Буй погоды, обслуживаемый Национальным центром буев данных

Погодные буи инструменты, которые собирают Погода и океан данные в Мировом океане, а также помощь во время аварийного реагирования на химические разливы, Судебное производство, и инженерный дизайн. Пришвартованный буи используются с 1951 года, а дрейфующие буи - с 1979 года. Заякоренные буи соединяются со дном океана с помощью либо цепи, нейлон, или плавучий полипропилен. С упадком метеорологический корабль, они стали играть более важную роль в измерении условий в открытом море с 1970-х годов. В 1980-х и 1990-х годах сеть буев в центральной и восточной частях тропического Тихого океана помогла изучить Эль-Ниньо - Южное колебание. Закрепленные метеорологические буи имеют диаметр 1,5–12 метров (5–40 футов), а дрейфующие буи меньше - 30–40 см (12–16 дюймов). Дрейфующие буи являются преобладающей формой метеорологических буев по количеству, их 1250 расположены по всему миру. ветер данные с буев имеют меньшую погрешность, чем данные с судов. Есть различия в значениях температура поверхности моря измерения между двумя платформами, а также в отношении глубины измерения и того, нагревается ли вода судном, которое измеряет количество.

История

Метеорологический буй / буй данных / океанографический буй, эксплуатируемый Службой морских данных

Первое известное предложение по приземные наблюдения за погодой в море произошло в связи с авиацией в августе 1927 года, когда Гровер Лёнинг заявил, что «метеостанции вдоль океана вместе с разработкой гидросамолет иметь такой же большой радиус действия приведет к регулярным океанским полетам в течение десяти лет ".[1] Начиная с 1939 г. Береговая охрана США суда использовались в качестве метеорологических судов для защиты трансатлантической воздушной торговли.[2]

В течение Вторая Мировая Война Немецкий флот развернул метеорологические буи (Wetterfunkgerät See - WFS) в пятнадцати фиксированных позициях в Североатлантический и Баренцево море. Они были запущены из Подводные лодки на максимальную глубину океана 1000 сажен (1800 метров), ограничивается длиной анкерного троса. Общая высота корпуса составляла 10,5 метра (большая часть из которых находилась под водой), увенчанная мачтой и выдвижной антенной на 9 метров. Данные (температура воздуха и воды, атмосферное давление и относительная влажность) кодировались и передавались четыре раза в день. Когда батареи (высокое напряжение сухие камеры для клапаны, и никель-железо для другой мощности, а также для подъема и опускания антенной мачты) были исчерпаны, примерно через восемь-десять недель аппарат самоуничтожился.[3][4]

В Автоматическая океанографическая метеорологическая установка ВМФ (NOMAD) корпус буя длиной 6 метров (20 футов) был первоначально разработан в 1940-х годах для ВМС США Оффшорная программа сбора данных. ВМС США испытывали морские автоматические метеостанции на предмет ураганов в период с 1956 по 1958 год, хотя дальность радиопередачи и время автономной работы были ограничены.[5] В период с 1951 по 1970 год в море было построено и установлено в море 21 буя NOMAD.[6] С 1970-х годов использование метеорологических буев вытеснило роль метеорологических судов, поскольку они дешевле в эксплуатации и обслуживании.[7] Самое раннее зарегистрированное использование дрейфующих буев заключалось в изучении поведения океанских течений в Саргассово море в 1972 и 1973 гг.[8] С 1979 года дрейфующие буи все чаще использовались, и по состоянию на 2005 год по океанам Земли бродило 1250 дрейфующих буев.[9]

В период с 1985 по 1994 год в экваториальной части Тихого океана был развернут обширный набор заякоренных и дрейфующих буев для мониторинга и прогнозирования Эль-Ниньо явление.[10] ураган Катрина опрокинул буй высотой 10 м (33 фута) впервые в истории Национальный центр буев данных (NDBC) 28 августа 2005 г.[11] 13 июня 2006 г. дрейфующий буй 26028 завершил сбор долгосрочных данных о температура поверхности моря после передачи в течение 10 лет, 4 месяцев и 16 дней, что является самым длинным известным временем сбора данных для любого дрейфующего буя.[12] Первый метеорологический буй в Южный океан был развернут Комплексной системой морских наблюдений (ИМОС) 17 марта 2010 г.[13]

Приборы

Смотрите также: Метеостанция

Погодные буи, как и другие типы метеостанций, измеряют такие параметры, как температура воздуха над поверхностью океана, ветер скорость (устойчивая и порывистая), барометрическое давление, и направление ветра. Поскольку они лежат в океанах и озерах, они также измеряют воды температура, высота волны, и доминирующий период волны.[14] Исходные данные обрабатываются и могут регистрироваться на борту буя, а затем передаваться по радио, сотовой связи или спутниковая связь к метеорологический центры для использования в прогнозировании погоды и изучении климата. Используются как заякоренные буи, так и дрейфующие (дрейфующие в течениях открытого океана). Стационарные буи измеряют температуру воды на глубине 3 метра (9,8 фута).[15] По всему миру существует множество различных дрейфующих буев, которые различаются по конструкции, а расположение надежных датчиков температуры различается. Эти измерения передаются на спутники для автоматического и немедленного распространения данных.[15] Помимо использования в качестве источника метеорологических данных, их данные используются в исследовательских программах, аварийном реагировании на разливы химических веществ, судебных разбирательствах и инженерном проектировании.[14] Пришвартованные метеорологические буи могут также использоваться в качестве навигационных средств, как и другие типы буев.

Типы

Типы заякоренных буев, используемых Национальным центром буев данных

Метеорологические буи имеют диаметр от 1,5 до 12 метров (5-40 футов). Те, которые размещаются на мелководье, меньше по размеру и пришвартованы с использованием только цепей, а те, что находятся на более глубокой воде, используют комбинацию цепей, нейлона и плавучего полипропилена.[14] Поскольку они не имеют прямого навигационного значения, заякоренные метеорологические буи классифицируются как специальные знаки под МАМС схемы, окрашены в желтый цвет и отображают желтый мигающий свет в ночное время.

Буи для дискусов имеют круглую форму и пришвартованы в глубоких океанских точках диаметром 10–12 метров (33–39 футов).[16][17] Алюминиевый буй длиной 3 метра (10 футов) представляет собой очень прочную метеорологическую океаническую платформу, имеющую долгосрочную живучесть. Ожидаемый срок службы 3-метровой (10 футов) платформы превышает 20 лет, и при надлежащем техническом обслуживании эти буи не были списаны из-за коррозии. NOMAD - это уникальный заякоренный алюминиевый буй для мониторинга окружающей среды, предназначенный для развертывания в экстремальных условиях вблизи побережья и через Великие озера.[16] NOMAD, пришвартованные у атлантического побережья Канады, обычно испытывают зимние штормы с максимальной высотой волн, приближающейся к 20 м (66 футов) в заливе Мэн.

12-метровые буи-дискусы
Дрейфующий буй (DBi)

Дрейфующие буи меньше, чем их пришвартованные аналоги, их диаметр составляет 30–40 сантиметров (12–16 дюймов). Они сделаны из пластика или стекловолокна и обычно бывают двухцветными, с белым на одной половине и другим цветом на другой половине поплавка, либо сплошным черным или синим. Он измеряет меньшее количество метеорологических переменных по сравнению со своим пришвартованным аналогом, с барометром, измеряющим давление в трубке наверху. У них есть термистор (металлический термометр) на основании и подводный якорь, или морской якорь, расположенный на 15 метрах (49 футов) ниже поверхности океана, соединенный с буем длинной тонкой веревкой.[18]

Развертывание и обслуживание

Буй NOAA на хранении, Гомер, Аляска

Большая сеть прибрежных буев возле Соединенных Штатов поддерживается Национальным центром буев данных,[19] с развертыванием и обслуживанием, выполняемым Береговой охраной США.[20] За Южная Африка, то Южноафриканская метеорологическая служба развертывает и извлекает собственные буи, в то время как Метеорологическая служба Новой Зеландии выполняет ту же задачу для своей страны.[21] Environment Canada эксплуатирует и размещает буи для своей страны.[22] В Метеорологический офис в Великобритания развертывает дрейфующие буи как в северной, так и в южной частях Атлантического океана.[23]

Сравнение с данными с кораблей

Сообщения о ветре с заякоренных буев имеют меньшую ошибку, чем с судов. Сравнение двух измерений усложняется тем, что буи NOMAD сообщают о ветре на высоте 5 метров (16 футов), в то время как суда сообщают о ветре с высоты 20–40 метров (66–131 фут).[24] Температура поверхности моря, измеренная во входном порте больших судов, имеет смещение около 0,6 ° C (1 ° F) из-за высокой температуры машинного отделения.[25] Эта предвзятость привела к изменениям в восприятии глобальное потепление с 2000 г.[26] Стационарные буи измеряют температуру воды на глубине 3 метра (10 футов).[15]

использованная литература

  1. ^ Джордж Ли Дауд младший (август 1927 г.). «Первый самолет в Германию». Популярная наука. Popular Science Publishing Company, Inc. 111 (2): 121. Получено 2011-01-18.
  2. ^ Малькольм Фрэнсис Уиллоуби (01.06.1980). Береговая охрана США во Второй мировой войне. С. 127–130. ISBN  978-0-405-13081-6. Получено 2011-01-18.
  3. ^ Деге, Вильгельм (2003). Война к северу от 80-х: последняя немецкая арктическая метеостанция времен Второй мировой войны. Калгари, Альта: Арктический институт Северной Америки. С. 300–301. ISBN  9780870817687.
  4. ^ Селинджер, Франц (1985). "Deutsche automatische Wetterstationen in der Arktis 1942-1945". Polarforschung. Бремерхафен (55): 55–67.
  5. ^ Дж. А. Ширли (май 1959 г.). «Морские автоматические метеорологические станции» (PDF). Темы бюро погоды. 18 (5): 83.
  6. ^ Г. Л. Тимпе и Н. Ван де Вурде (октябрь 1995 г.). «Буи NOMAD: обзор сорока лет использования». ОКЕАНЫ '95. МТС / IEEE. Вызовы нашей изменяющейся глобальной окружающей среды. Материалы конференций. 1: 309–315. Дои:10.1109 / OCEANS.1995.526788. ISBN  0-933957-14-9. S2CID  111274406.
  7. ^ Национальный исследовательский совет (США). Комитет по океанологии, Национальный исследовательский совет (США). Группа по изучению взаимодействия океана и атмосферы (1974). Роль океана в прогнозировании климата: отчет о семинарах, проведенных Исследовательской группой по взаимодействию атмосферы океана под эгидой Комитета по наукам об океане Совета по вопросам океана, Комиссии по природным ресурсам, Национальный исследовательский совет. Национальные академии. п. 40. Получено 2011-01-18.
  8. ^ Элвин Э. Уилсон (июль 1973 г.). «Ученые обнаружили, что течения в Западной Атлантике очень изменчивы». Журнал погоды моряков. Национальное управление океанических и атмосферных исследований. 17 (4).
  9. ^ Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (2009-04-15). «Движение океана и поверхностные течения». Получено 2011-01-28.
  10. ^ К. А. Браунинг; Роберт Дж. Герни (1999). Глобальные энергетические и водные циклы. Издательство Кембриджского университета. п. 62. ISBN  978-0-521-56057-3. Получено 2011-01-09.
  11. ^ Ураганы: наука и общество (2010). «Погодные буи». Университет Род-Айленда. Получено 2011-01-28.
  12. ^ Соберите спутники локализации (июнь 2010 г.). "АРГОС Книга рекордов" (PDF). п. 5. Получено 2011-01-28.
  13. ^ Интегрированная система морских наблюдений (май 2010 г.). «IMOS размещает первый в мире метеорологический буй в отдаленном Южном океане» (PDF). Морские вопросы. Департамент инноваций, промышленности, науки и исследований (8): 1.
  14. ^ а б c Национальный центр буев данных (2008-02-04). «Программа зашвартованных буйков». Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Получено 2011-01-29.
  15. ^ а б c Витторио Барале (2010). Океанография из космоса: новый взгляд. Springer. С. 237–238. ISBN  978-90-481-8680-8. Получено 2011-01-09.
  16. ^ а б Джефф Маркелл (2003). Справочник погоды для моряков. Sheridan House, Inc. стр. 13. ISBN  978-1-57409-158-8. Получено 2011-01-27.
  17. ^ «Наблюдая за океанами: отчет General Dynamics». Труды военно-морского института. Аннаполис, Мэриленд: Военно-морской институт США. 93 (1): 28–29. Январь 1967 г. ISSN  0041-798X. Получено 16 июн 2020.
  18. ^ Р. Лампкин и М. Пазос (08.06.2010). "Что за Скиталец?". Программа Global Drifter. Получено 2011-01-29.
  19. ^ Лэнс Ф. Босарт, Уильям А. Спригг, Национальный исследовательский совет (1998). Метеорологический буй и прибрежная морская автоматизированная сеть для США. Национальная академия прессы. п.11. ISBN  978-0-309-06088-2.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  20. ^ Департамент внутренней безопасности (2009-06-02). "Погодные программы Министерства внутренней безопасности" (PDF). Управление Федерального координатора по метеорологии. п. 2. Получено 2011-01-29.
  21. ^ Группа по сотрудничеству с буями данных (2009 г.). «Методы восстановления буя» (PDF). Центр поддержки платформы наблюдений in situ Объединенной технической комиссии ВМО-МОК по океанографии и морской метеорологии. стр. 1–4. Получено 2011-01-29.
  22. ^ Окружающая среда Канады (30 декабря 2010 г.). «Морские погодные наблюдения». Правительство Канады. Получено 2011-01-29.
  23. ^ Метеорологическое бюро (2011). «Наблюдения с дрейфующих буев». Получено 2011-01-29.
  24. ^ Бриджит Р. Томас; Элизабет К. Кент и Вэл Р. Суэйл (2005). «Методы гомогенизации скорости ветра с судов и буев» (PDF). Международный журнал климатологии. John Wiley & Sons, Ltd. 25 (7): 979–995. Bibcode:2005IJCli..25..979T. Дои:10.1002 / joc.1176.
  25. ^ Уильям Дж. Эмери; Ричард Э. Томсон (2001). Методы анализа данных в физической океанографии. Gulf Professional Publishing. С. 24–25. ISBN  978-0-444-50757-0. Получено 2011-01-09.
  26. ^ Майкл Маршалл (16 ноября 2010 г.). «Корабли и буи замедляют процесс глобального потепления». Новый ученый. Получено 2011-01-29.

внешняя ссылка