CTD溫鹽深儀作為海洋科學、湖泊研究及環境監測領域的核心設備,通過同步測量水體溫度、鹽度和深度,為科研人員提供關鍵的水文數據。
1. 設備檢查與安裝
結構完整性: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:使用標準溶液校準電導率傳感器,溫度傳感器需與標準溫度計比對,誤差需控制在±0.005℃以內。
電池與電源:自容式CTD需檢查內置鋰電池電量,直讀式設備需確認甲板單元與船載電源匹配,并加裝穩壓器以避免電壓波動影響數據精度。
2. 安裝與固定
吊裝環與支架:使用專用吊裝環將CTD固定于絞車鋼纜上,確保設備垂直入水。
防纏繞設計:若采用自容式模式,需在鋼纜上加裝旋轉接頭,防止數據纜因設備旋轉斷裂。
3. 軟件與參數配置
數據采集軟件:安裝Valeport Datalog X2或SST-SDA軟件,設置串口波特率及設備型號。
采樣模式選擇:
等時間采樣:適用于動態監測(如走航觀測),設置采樣間隔(如每2秒記錄一次)。
等深度采樣:用于定點剖面測量,需預設深度間隔(如每1米記錄一次)。
混合模式:結合時間與深度觸發,例如在溫躍層加密采樣。
二、CTD溫鹽深儀現場操作:規范流程確保數據質量
1. 設備入水前檢查
水密性測試:在上蓋接觸面涂抹凡士林(避開金質觸點),擰緊鎖緊環至“手擰不動”狀態。使用數據口防水塞時,需在塞子表面涂抹硅脂以增強密封性。
傳感器預熱:將CTD探頭浸入水中3-5分鐘,使溫度傳感器穩定。
2. 下放與回收控制
速度控制:
淺水區(<100米):下放速度≤0.5米/秒,避免探頭晃動導致壓力傳感器讀數波動。
深水區(>100米):可加速至1.0米/秒,但在溫躍層需減速至0.3米/秒以捕捉精細結構。
實時監測:直讀式CTD需通過甲板單元實時觀察數據曲線,若發現異常(如鹽度突降),立即暫停下放并檢查傳感器狀態。
自容式操作:通過磁性開關啟動記錄,例如在預設深度自動觸發采樣,無需連接數據線纜。
3. 特殊場景應對
惡劣海況:在風浪較大時,縮短鋼纜長度以減少擺動,或改用自容式模式降低操作風險。
污染區域:避開船只排污口及油污帶,防止傳感器表面附著物影響數據精度。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溫鹽深儀數據后處理:從原始信號到科學結論
1. 數據導出與格式轉換
直讀式數據:通過軟件直接導出ASCII或二進制文件,保存為CSV格式以便后續分析。
自容式數據:回收設備后,使用USB接口連接計算機,通過SST-SDA軟件將內部存儲的.hex文件轉換為可讀格式。
2. 質量控制與校正
壞值剔除:使用格拉布斯準則或移動窗口法識別異常值。
延時校正:補償傳感器響應時間差異,通過交叉相關分析調整數據時間戳。
壓力零點校正:根據大氣壓值修正深度數據,例如在甲板單元輸入當前氣壓值,軟件自動計算實際水深。
3. 數據分析與應用
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,識別水團結構。
模型驗證:將CTD數據輸入MITgcm或ROMS等海洋模型,驗證模擬結果與實測數據的吻合度,優化模型參數(如擴散系數)。
