एडीसीपी: ओ ओ आई के काल्पित वेधशाला में कार्रवाई

पीटर स्पेन द्वारा • 29 मार्च 2018

Fig.4। एक बैथिकिक प्रयोग पैकेज एक एडीसीपी और कई छोटे महासागर सेंसरों को एक खतरा-प्रतिरोधी फ्रेम के भीतर रखता है। इसके अलावा केबल नेटवर्क के लिए एक शक्ति / कॉमिक्स इकाई है। (क्रेडिट: वाशिंगटन विश्वविद्यालय)

Fig.5। ओरेगन से अपतटीय 600 मीटर की गहराई पर समुद्र तल पर एक बैथिकिक प्रयोग पैकेज। सही पर एक 75 kHz एडीसीपी है। इंटरनेट से केबल कनेक्शन सुरक्षात्मक दरवाजे से फैली हुई है। (क्रेडिट: एनएसएफ-ओओआई / यूडब्ल्यू / सीएसएसएफ, डाइव 1747, विज़न '14 एक्सपिशन)

Fig.3। 200 मीटर गहराई में स्थित, दो एडीसीपी (150 kHz, 5-बीम 600 kHz) एक एसपीएम के निश्चित प्लेटफॉर्म पर स्थापित किए जाते हैं। (क्रेडिट: एनएसएफ-ओओआई / यूडब्ल्यू / आईएसएस; गोता R1832, विजिशन '15 अभियान)

चित्र .1। ओरेगन तट से मार्ग के लिए मार्ग में, कई एडीसीपी को उथले वाले प्रोफेसर लंगर के निश्चित प्लेटफॉर्म में स्थापित किया जा सकता है। (क्रेडिट: एम। एलेन्ड, वाशिंगटन विश्वविद्यालय, विज़न '16 अभियान)

रेखा चित्र नम्बर 2। एडीसीपी 200 मीटर पानी के स्तंभ से दूर से नमूना है जिसके माध्यम से एक उथले प्रोफ़लर मूरिंग विद विज्ञान विज्ञान फॉड्स। पॉड्स प्रति दिन 9 चक्र बनाते हैं, सतह के नीचे एक छोटी दूरी को रोकते हैं। (क्रेडिट: वाशिंगटन विश्वविद्यालय, एनएसएफ़-ओओआई / आरओपीओएस के विजन '15 अभियान)

Fig.6। एक जंक्शन बॉक्स के ऊपर 150 kHz एडीसीपी, तैनाती से पहले 2900 मीटर (क्रेडिट: एम। एलेन्ड, वाशिंगटन विश्वविद्यालय)

Fig.7। एक Seafloor Instrument Array का हिस्सा, यह 150 kHz एडीसीपी अक्षीय सीमांट के पास 3 किमी की गहराई पर बैठता है। (क्रेडिट: एनएसएफ-ओओआई / यूडब्ल्यू / सीएसएसएफ; गोता R1735; विजन '14 अभियान)

एडीसीपी सोनार प्रणालियां हैं जो गति के पानी को मापते हैं। ध्वनि तरंगों का उपयोग करते हुए, वे तेज गति वाले मोटर चालकों को पकड़ने के लिए पुलिस द्वारा उपयोग किए गए हाथ से रखे रडारों की तरह काम करते हैं। गति को मापने के लिए, एडीसीपी नीचे की ओर मुड़ी हुई मुस्कराते हुए ध्वनि फट फेंकती है।

कणों को बिखरने के कारण प्रतिध्वनियों को वापस किया जाता है चूंकि ज़ोप्लांकटन और निलंबित तलछटें चलती हुई पानी से घिरी होती हैं, इसलिए वे बिखरे हुए गूँजें पिच में बदलाव लाती हैं; यह डॉपलर प्रभाव है यह बताता है कि वर्तमान कितनी तेजी से आगे बढ़ रहा है और किस दिशा में है।

ध्वनि तरंगों के पानी के स्तंभ के माध्यम से फैलते हैं ताकि गूँज लौटे और कई गहराई से संसाधित हो जाते हैं। माप के इस संग्रह की ऊर्ध्वाधर रेंज - महासागर वर्तमान वेग का एक प्रोफाइल कहा जाता है - कम आवृत्ति ध्वनि तरंगों के लिए अधिक है।

परिचय

समुद्री वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के उत्साही कैडर के लिए धन्यवाद, हाई-टेक महासागर वेधशालाओं अब परिचालन कर रहे हैं। निरंतर और इंटरैक्टिव अवलोकन के लिए ये साइट सागर में एक सतत उपस्थिति प्रदान करते हैं। कई मल्टी-अनुशासन समुद्री सेंसर के साथ अभिनव बुनियादी ढांचे को मिलाते हैं।

विभिन्न गहराई में स्थापित, इन वेधशालाएं विभिन्न समुद्री वातावरण में दुनिया भर में मौजूद हैं। उनका उद्देश्य विस्तारित अवधियों के लिए सामरिक स्थानों में महासागर और समुंदर वातावरण को मापना है। कुछ किनारे से केबल कनेक्शन के माध्यम से निरंतर वास्तविक-समय डेटा प्रदान करते हैं

एक प्रमुख उदाहरण एनई प्रशांत महासागर में कॉलेटेड अर्रे है। यह वेधशाला महासागर ओब्ज़र्वेटरीज इनिशिएटिव (ओओआई) का हिस्सा है, जो अमेरिकी राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (एनएसएफ़) द्वारा वित्त पोषित है। एप्लाइड फिज़िक्स प्रयोगशाला / वाशिंगटन विश्वविद्यालय (एपीएल / यूडब्ल्यू) द्वारा इंजीनियर, कॉलेटेड ऐरे समर्पित टेलिकॉम के केबल का उपयोग करता है। वे किनारे से 500 किमी तक नोड्स के लिए एक उच्च वोल्टेज आपूर्ति और उच्च गति संचार लिंक प्रदान करते हैं।

इसके हाई-टेक इन्फ्रास्ट्रक्चर के अलावा, कैटल ऐरे में 150 वाद्य यंत्र हैं। शामिल हैं चार एडीसीपी चार विभिन्न आवृत्तियों पर काम कर रहे हैं। वे विभिन्न गहराई, वातावरण, और वैज्ञानिक उद्देश्यों को फैलाने वाली कई ऐसी साइटें तैयार करते हैं। ये एडीसीपी तीन अलग-अलग तरीकों से स्थापित किए गए हैं: उथला प्रोफलर मूरिंग्स (एसपीएम), बैथमिक एक्सपेरेंट पैकेज (बीईपी), और सीफ्लूर इंस्ट्रुमेंट एरेज़ (एसआईए)।

जल-स्तंभ प्रक्रियाएं

Cabled Array का एक फ़ोकस पानी-स्तंभ प्रक्रिया है। विषयों ने समुद्र विज्ञान के सभी पहलुओं का अध्ययन किया कुछ क्रॉस-अनुशासन सहयोग को बढ़ावा देते हैं, जैसे जैविक-भौतिक युग्मन, जबकि अन्य नागरिक विज्ञान में प्रवेश करते हैं पर्यावरणीय प्रभाव और प्रत्याशित जलवायु परिवर्तनों को समझने में निरंतर ध्यान दिया गया। उच्च नमूना दरों पर दीर्घकालिक अवलोकन के दौरान तेजी से और धीमी गति से बदलती घटनाओं दोनों प्रकट होंगे। संभावित रूप से, यह पूर्ववर्ती चेतावनी प्रणालियों और अनुकूलन के बारे में पाठ के आधार प्रदान कर सकता है।

एडीसीपी के साथ देखे गए धाराओं में महत्वपूर्ण जल गुणों का परिवहन होता है। उदाहरणों में गर्मी, गति, नमक, पोषक तत्व, प्लवक, और अकशेरु लार्वा शामिल हैं। एडीसीपी डेटा का उपयोग करने वाले बड़े पैमाने पर शोध पूर्वी सीमा धाराओं की गतिशीलता से प्रासंगिक घटनाओं तक होगा। क्रॉस अनुशासन के अध्ययन से पता चल जाएगा कि पानी के प्रवाह पर्यावरण के साथ कैसे बातचीत करते हैं - किसी न किसी स्थलाकृति से पारिस्थितिकी तंत्र तक।

एडीसीपी - कई उपयोग

एडीसीपी एक बार में चार अलग-अलग माप बनाने के लिए ध्वनि प्रतिध्वनी वापस लाने का विश्लेषण करता है।

पानी की गहराई के माध्यम से कई स्तरों पर पानी की धाराओं की गति और दिशा-एक "वर्तमान प्रोफ़ाइल"
पानी द्वारा किए गए तलछट या प्लवक की स्थानिक वितरण (उदाहरण के लिए, एक तलछट पंख)
एडीसीपी की स्पीड-ओवर-ग्राउंड और यात्रा का रास्ता (बिस्तर से बिखरे गूँज से पता चला)
सीमा की सीमा यह पानी की गहराई हो सकती है (जैसे एक गूंज ध्वनि) या, जब एडीसीपी के बीम को ऊपर की तरफ निर्देशित किया जाता है, तो सतह पर सीमा होती है उत्तरार्द्ध ने सतह तरंगों को मापने के लिए एक नया तरीका प्रदान किया।

डेटा प्रकारों के सामूहिक रूप से व्यक्तिगत रूप से उपयोग किया जाता है और एक साथ कई मापदंडों को बनाने के लिए एक एकल एडीसीपी परमिट होता है।

उथले प्रोफाइलर लंगर

अंतर्निहित शक्ति / कॉमियों के बुनियादी ढांचे के अलावा, कैलटेटेड अर्रे का भेदपूर्ण नवाचार उथला प्रोफाइलर मूरिंग है। एपीएल / यूडब्ल्यू द्वारा डिज़ाइन और स्थापित किया गया, एसपीएम 200 मीटर की गहराई पर एक बड़े, स्थिर, साधन युक्त मंच प्रदान करते हैं। मंच एक अद्वितीय दो-पैर वाले लंगर के शीर्ष पर बैठता है। यहां से, एक विज्ञान फली ऊपरी महासागर के माध्यम से चक्रीय रूप से चखलती हुई है

लंगर के असामान्य डिजाइन को गतियुक्त स्थिरता की दीर्घकालिक सफलता के लिए आवश्यक गति स्थिरता प्रदान करता है। रोबोटिक वाहनों का इस्तेमाल प्लेटफार्म और फ़ॉड्स दोनों को स्थापित / पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जाता है। जगह में दो-पैर वाले घाट को छोड़कर रसद और एसपीएम के इंस्ट्रुमेंटेशन पेलोड की सर्विसिंग की लागत कम हो जाती है। एक अलग घाटिंग लाइन पर, एक यंत्रयुक्त तार क्रॉलर समुद्री महासागर से 200 मीटर पानी की गहराई से गुणों का मूल्यांकन करता है। इसके अतिरिक्त, इन लंगड़ों के साथ सह-स्थित, एक सेफ्लूर उपकरण अर्रे है।

दो गहरी साइटों (1 ए, 1 सी-करीब 3000 मीटर) में, एडीसीपी को देखने की एक जोड़ी एसपीएम के बड़े उपकरण प्लेटफॉर्म में लगायी जाती है। पानी के गुणों और बायोआकौस्टिक को मापने के लिए जहाज पर भी एक डिजिटल अभी भी कैमरा और जांच का एक बहु-अनुशासन सूट है। एडीसीपी डेटा विभिन्न अध्ययनों को सूचित करेगा जो कि जलवायु परिवर्तन के प्रभावों से लेकर समुद्री अम्लीकरण तक हैं। दूसरों को समझना बायोगाइकेमिकल प्रक्रियाओं और जैविक समृद्ध पतली परतें शामिल हैं

ऊपरी महासागर की रूपरेखा

एडीसीपी एक 5-बीम 600 केएचएस वर्कहॉर्स और 150 क्वाट क्वार्टरमास्टर हैं। 600 kHz एडीसीपी में एक किरण खड़ी शामिल होता है जो मानक जानूस कॉन्फ़िगरेशन का पूरक होता है।

पांचवीं बीम सीधे ऊर्ध्वाधर गति को मापते हैं, आंतरिक तरंगों के अध्ययन के लिए आदर्श होते हैं या झूप्लंकटन की डायल प्रवासन।

150 kHz एडीसीपी दूरस्थ रूप से प्रोफाइल को प्लेटफॉर्म की गहराई से समुद्र की सतह तक पानी की धारा बनाता है। इस प्रकार यह 200-मी पानी के पंख के भीतर पृष्ठभूमि के प्रवाह की समय श्रृंखला प्रदान करता है जो कि पंख वाले विज्ञान पॉड द्वारा नमूना है।

प्रत्येक दिन, विज्ञान फली 9 मीटर के माध्यम से 200 मीटर की गहराई से समुद्र की सतह के नीचे तक बढ़ जाती है। पॉड नौ सिंगल-पॉइंट इंस्ट्रूमेंट लेता है। विनिंग क्रिया के कारण, ये डिवाइस भौतिक, रासायनिक और जैविक जल गुणों के ऊपरी सागर के माध्यम से उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रोफाइल को रिकॉर्ड करते हैं। इंटरैक्टिव कमांड और तट से नियंत्रण उपलब्ध है जब रोचक विशेषताओं को मापा जाता है, जैसे जैविक रूप से समृद्ध पतली परत को पार करना गर्मियों 2015 के बाद से, प्रत्येक विज्ञान फर्म ने> 7,000 चक्र बनाए हैं

एसपीएम के समग्र डेटा सेट में 18 वाद्ययंत्र-मंच और फ़ोड शामिल हैं। वे पानी के गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला देखते हैं इसके अलावा, उनके एक साथ माप में समय और स्थान में उच्च संकल्प है। एसपीएम और उनके उपकरण सूट (विज्ञान फली सहित) फाइबर ऑप्टिक केबल के नेटवर्क से जुड़ते हैं। प्रत्येक एसपीएम में 1 जीबीपीएस बैंडविड्थ और 3000 वाट बिजली है। नतीजतन, इंटरनेट पर एसपीएम प्लेटफार्मों पर सेंसर से जीना डेटा उपलब्ध है और उनके कट्टर विज्ञान पॉड्स

बैथमिक प्रयोग पैकेज

एडीसीपी न्यूपोर्ट लाइन पर स्थापित कुछ बैथमिक एक्सपेरेंट पैकेज़ेज (बीईपी) पर भी हैं यह ओरेगन से उथले से गहरे पानी तक चलता है महाद्वीपीय ढलान पर गहरी अपतटीय स्थल (1 सी) 600 मीटर की गहराई पर बैठता है, जबकि महाद्वीपीय शेल्फ पर ऊष्मीय स्थल (1 डी) 80 मीटर की दूरी पर है।

इन एडीसीपी डेटा का उपयोग व्यापक श्रेणी के प्रश्नों के प्रश्नों के लिए किया जाएगा। उदाहरणों में शेल्फ और हाइपोक्सिया की घटनाओं पर धाराओं का प्रवाह शामिल होता है। प्रत्येक मामले में, एडीसीपी आवृत्ति को पूर्ण जल स्तंभ प्रोफ़ाइल के लिए चुना जाता है। इस प्रकार, एक 75 kHz लम्बी रेंजर गहरी साइट पर बैठता है जबकि एक 300 kHz सेंटिनल तटस्थ स्थान पर है।

खतरा-प्रतिरोधी फ्रेम में रखे, बीईपी एक दोहरी भूमिका निभाता है यह एडीसीपी और कई छोटे सेंसर के लिए बढ़ते है इसमें कुछ पावर / कॉमिक्स इन्फ्रास्ट्रक्चर भी हैं जो इन उपकरणों को केबल नेटवर्क से कनेक्ट करते हैं। सेंसर समुद्र में रासायनिक हस्ताक्षर का आकलन करता है: अम्लता (पीएच), कार्बन डाइऑक्साइड, लवणता और ऑक्सीजन सांद्रता। आस-पास स्थापित किए गए जांच के पास सीमा की सीमा के भौतिकी को संबोधित करते हैं। साथ ही, एक हाइड्रॉफ़ फ्रेम के बाहर बैठता है जो एक बेथेनिक कान के रूप में कार्य करता है।

Seafloor इंस्ट्रुमेंट एरेज़

तारयुक्त सेफ्लूर इंस्ट्रुमेंट एरेज़ (एसआईए) ने पास-नीचे और पानी-स्तंभ प्रक्रियाओं का अध्ययन करने की अनुमति दी है। उदाहरणों में आंतरिक ज्वार और महासागर से महासागर में मीथेन की रिहाई शामिल है।

इनमें से तीन सरणियां (साइट 1 ए, 1 बी, 3 ए) हैं वे भी उपकरणों की एक सूट ले। 3 किमी की गहराई (1 ए, 3 ए) पर तैनात दो एसआईए, 150 किलोहर्ट्ज़ क्वार्टरमास्टर एडीसीपी से लगाए गए हैं। इन साइटों एसपीएम के साथ सह-स्थित हैं; पास एक तार-क्रॉलर लंगर है 800 मीटर पर महाद्वीपीय ढलान पर एक तीसरा एसआईए (1 बी), एक 75 kHz लांग रेंजर एडीसीपी है।

आप इस आंकड़े में देख सकते हैं कि एडीपीपी बिजली / कॉमिक्स नेटवर्क के लिए एक जंक्शन बॉक्स के ऊपर स्थित है। केबल कनेक्शन के कारण, इन एडीसीपी आंकड़े निकट वास्तविक समय में उपलब्ध हैं और लंबी अवधि के दो साल तक उपलब्ध हैं। इसने एडीसीपी डेटा के नए उपयोग के लिए प्रेरित किया है

एक उदाहरण दक्षिणी हाइड्रेट रिज (1 बी) पर एक जैव-भूवैज्ञानिक अध्ययन है। वॉशिंगटन विश्वविद्यालय में समुद्री भूवैज्ञानिकों का उपयोग एडीसीपी के लौटने वाले ध्वनि ध्वनियों का उपयोग कर रहा है ताकि मिथेन के बबल प्लूम्स को देखा जा सके।

सब्सिड में गैस हाइड्रेट जमाराशियों से रसीदों का मुंह गैस हाइड्रेट्स एक ठोस बर्फ जैसा पानी का रूप है जिसमें मीथेन के अणु होते हैं।

ये जमाराशि अवशेषों में और भीतर जैविक समुदायों का समर्थन करते हैं। एडीसीपी प्रोफाइल ज्यादा पानी के कॉलम के माध्यम से बुलबुला प्लम दिखाते हैं। एक परिकल्पना यह है कि मीथेन के ये बढ़ते हुए प्लम समुद्र के ऊपर स्थित जैविक उत्पादकता को बढ़ावा दे सकते हैं।

आशा करना

ओओआई का काल्पित वेधशाला 25 साल तक काम करने की योजना है। इसकी अनूठी शक्ति / कॉमियों के बुनियादी ढांचे के चलते, इस नेटवर्क की सरणी विभिन्न महासागर स्थलों की इंटरैक्टिव निगरानी करेगी- ऊपरी सागर से लेकर बीथेंटीक गहराई तक। पूरे सरणी में तैनात एडीसीपी की रिमोट सैंपलिंग क्षमता, पानी के स्तंभ के माध्यम से पर्यवेक्षकों की पहुंच का विस्तार करेगी। और इंटरनेट से फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन के लिए धन्यवाद, ये आंकड़े उपयोगकर्ता के वैश्विक समुदाय के लिए वास्तविक समय में उपलब्ध होंगे।

लेखक

पीटर स्पेन पीएचडी, टेलीडीने आरडी इंस्ट्रूमेंट्स

(मार्च टेक्नोलॉजी रिपोर्टर के मार्च 2018 संस्करण में प्रकाशित)

श्रेणियाँ: प्रौद्योगिकी, महासागर अवलोकन, समुद्री उपकरण, समुद्री विज्ञान