CN107991679A - 一种浮游生物垂直迁移的监测方法及监测装置 - Google Patents

一种浮游生物垂直迁移的监测方法及监测装置 Download PDF

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杨敏
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Abstract

本发明公开了一种浮游生物垂直迁移的监测方法，步骤如下：步骤一设置海底基监测装置、岸基接收装置和参数；步骤二布设海底基监测装置，多普勒流速剖面仪采用向上观测整个水柱剖面；步骤三获取原始数据，且数传电台将数据实时传输至岸基PC机；步骤四数据读取和处理：对多普勒流速剖面仪的回声强度进行反演，根据得到的体积后向散射强度的周日变化研究浮游动物的昼夜迁移规律。本发明有益效果是：有效同步地获取水体垂向剖面的流速与浮游动物昼夜移动的数据，记录浮游动物完整的迁移过程，既能够准确地同步获取水体浮游动物昼夜移动的高时空分辨率数据又不影响浮游动物的生活环境，更加全面立体的了解浮游生物的群落结构和变化。

Description

一种浮游生物垂直迁移的监测方法及监测装置
技术领域
本发明涉及海洋浮游生物领域，特别涉及一种浮游生物垂直迁移的监测方法及监测装置。
背景技术
浮游动物昼夜移动的研究是种群动力学研究的一个重要组成部分，浮游生物垂直迁移的监测最关键的问题在于如何合理、准确地同步获取这些高时空分辨率数据，这就需要设计合理的观测装置与多套先进仪器的同步监测，提出最佳的监测方法。在设计监测方法上包括使用三角架或四角架监测平台，同时布放各种先进仪器获得水体剖面流速、温盐结构及浮游动物动态分布等多种参数，其中，浮游动物垂直迁移的过程可利用声学仪器回声强度经反演校正得到体积后向散射强度进行监测，此过程可通过声学通讯实时将数据传送到岸基。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种准确地同步获取水体垂向剖面流速与浮游动物昼夜移动的高时空分辨率数据的浮游生物垂直迁移的监测方法和多套仪器同步监测的监测装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种浮游生物垂直迁移的监测方法，步骤如下：步骤一，设置海底基监测装置、岸基接收装置和参数：海底基监测装置包括多普勒流速剖面仪、温盐深仪和声学数据机，岸基接收装置包括数传电台和水听器，参数包括采样模式、频率、工作起止时间；步骤二，布设海底基监测装置：监测装置吊放至海底，其中：多普勒流速剖面仪与电池仓相连接,采用向上观测整个水柱剖面，声学仪器与各仪器相连接；步骤三，获取原始数据：各监测仪器持续发射脉冲波进行测量，并将数据传输至声学数据机；数传电台将接收的数据实时传输至岸基PC机；步骤四，数据读取和处理：对多普勒流速剖面仪的回声强度进行反演，根据得到的体积后向散射强度的周日变化研究浮游动物的的昼夜迁移规律。
所述步骤一采样模式设置为连续采样，ADCP采样频率设置为2Hz，电台发射功率设定为10W。
所述步骤二，监测仪器探头的安装采取海底边界层点式或向上剖面监测。
所述步骤二，多普勒流速剖面仪与电池仓分别放置在离海底1m处和0.8m处，层厚设置为0.5m，采用向上观测整个水柱剖面，声学仪器置于离海底1m处；
所述步骤四，反演过程中根据观测期间的温盐深仪温度和盐度剖面计算海水吸收衰减系数，同时考虑声波球状校正以及近场校正。
一种用于权利要求1所述的一种浮游生物垂直迁移监测方法的监测装置，包括海底基监测装置和岸基接收装置，所述海底基监测装置包括本体、连接本体的底座、地脚和若干侧壁支撑杆，所述本体设有控制器和电池仓连接用于数据测试的多普勒流速剖面仪、温盐深仪、声学数据机；所述岸基接收装置包括数传电台、水听器和接收天线。
所述底座为三角支撑架，所述控制器和多普勒流速剖面仪设置在本体顶部，所述温盐深仪、电池仓和声学数据机设置在侧壁支撑杆上。
所述三角支架的防沉降地脚设有圆盘，所述防沉降地脚圆盘下面均设有等重量和大小的铅块，所述铅块下端的尖脚长10cm，直径2cm。
所述本体或底座上设有一端固定、另一端为活动式仪器夹子。
所述本体上设有吊环。
本发明的有益效果是：能够有效同步地获取水体垂向剖面的流速与浮游动物昼夜移动的数据，并且很好的记录浮游动物完整的迁移过程，既能够准确地同步获取水体浮游动物昼夜移动的高时空分辨率数据又不影响浮游动物的生活环境，能够更加全面立体的了解浮游生物的群落结构和变化。
附图说明
图1是一种浮游生物垂直迁移的监测装置的正视示意图；
图2是一种浮游生物垂直迁移的监测装置的俯视示意图；
图3是浮游生物垂直迁移监测的流程图。
其中：
1、本体 2、底座 3、地脚
4、侧壁支撑杆 5、圆盘 6、铅块
7、电池仓 8、多普勒流速剖面仪
9、温盐深仪 10、声学数据机
11、控制器 12、数传电台
13、水听器 14、接收天线 15、吊环
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1、图2所示，一种浮游生物垂直迁移监测装置的技术方案，包括海底基监测装置和岸基接收装置，海底基监测装置包括本体1、连接本体1的底座2、地脚3和若干侧壁支撑杆4，底座2为三角支撑架，本体1顶部设有控制器11和多普勒流速剖面仪8，侧壁支撑杆4设有温盐深仪9、电池仓7和声学数据机10；岸基接收装置包括数传电台12、水听器13和接收天线14。
监测装置原材料是具有耐海水腐蚀特性的不锈钢管、板及棒，通讯设备需要具有防水性装置，密封瓶放置，并在瓶口涂抹防水硅胶。
底座2采用三角架，每个角上固定一块大圆盘，作用是防止底座陷入到更深的海底沉积物中，大圆盘下放加放一块大圆铅块，作用是加重装置，使之在海底更稳固，铅块下边的尖角是方便扎入到泥里；监测装置的本体1上部分采用圆柱框架型，目的是减小水平对流的阻力；本体1顶部的吊环15采用活动式的，不受拉力时随机倒入到装置的侧身。
测量装置上设有仪器夹子，采用一端固定在监测装置上，另一端是活口，将仪器放上后，利用螺丝将夹子的两侧上紧，各夹子规格与仪器规格一致。
如图3所示，一种浮游生物垂直迁移监测方法的技术方案，步骤如下：步骤一，设置海底基监测仪器、岸基接收设备和参数：海底基监测仪器包括多普勒流速剖面仪、温盐深仪和声学数据机，岸基接收设备包括数传电台和水听器，参数设置包括采样模式、频率、工作起止时间；步骤二，布设监测仪器：监测仪器吊放至海底，其中多普勒流速剖面仪与电池仓相连接,分别放置在离海底1m处和0.8m处，层厚设置为0.5m，采用向上观测整个水柱剖面，声学仪器置于离海底1m处，并将其与各仪器相连接，声窗不受挡住；步骤三，获取原始数据：多普勒流速剖面仪等监测仪器持续发射脉冲波进行测量，并将数据传输至声学数据机；数传电台将接收到的数据实时传输至岸基PC机；步骤四，数据读取和处理：对多普勒流速剖面仪的回声强度进行反演，反演过程中根据观测期间的温盐深仪温度和盐度剖面计算海水吸收衰减系数，同时考虑声波球状校正以及近场校正。根据得到的体积后向散射强度的周日变化研究浮游动物的的昼夜迁移规律。
测量装置上安装有温盐深仪(RBR 420CTD)和电池仓；CTD放置在圆柱框架内，声学多普勒流速剖面仪(RDI 600kHz WorkHorseADCP)放置离海底1m处，层厚设置为0.5m，采用“仰视”工作方式观测整个水柱剖面，最后利用电池仓与ADCP相连接。声学Modem置于离海底1m处，将其与各仪器相连接，考虑其布放深度的不确定性，选用适合长缆传输的RS-422接口方式，连接器做防水处理。
仪器监测设置为连续采样模式，ADCP采样频率设置为2Hz，电台发射功率设定为10W。
海床基监测装置布放是利用科考调查船将监测装置运送到指定海域，通过悬吊的方式将监测装置垂直匀速缓慢下放，最终使监测装置平稳放置在海底完成监测。
数据处理是对ADCP的回声强度进行反演，反演过程中根据观测期间的CTD温度和盐度剖面计算海水的声波衰减，同时考虑声波球状校正以及近场校正。根据得到的体积后向散射强度的周日变化完成对浮游生物垂直迁移的监测
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浮游生物垂直迁移的监测方法，步骤如下：
步骤一，设置海底基监测装置、岸基接收装置和参数：海底基监测装置包括多普勒流速剖面仪、温盐深仪和声学数据机，岸基接收装置包括数传电台和水听器，参数包括采样模式、频率、工作起止时间；
步骤二，布设海底基监测装置：监测装置吊放至海底，其中：多普勒流速剖面仪与电池仓相连接,采用向上观测整个水柱剖面，声学仪器与各仪器相连接；
步骤三，获取原始数据：各监测仪器持续发射脉冲波进行测量，并将数据传输至声学数据机；数传电台将接收的数据实时传输至岸基PC机；
步骤四，数据读取和处理：对多普勒流速剖面仪的回声强度进行反演，根据得到的体积后向散射强度的周日变化研究浮游动物的的昼夜迁移规律。
2.根据权利要求1所述的一种浮游生物垂直迁移的监测方法，其特征是：所述步骤一采样模式设置为连续采样，ADCP采样频率设置为2Hz，电台发射功率设定为10W。
3.根据权利要求1所述的一种浮游生物垂直迁移的监测方法，其特征是：所述步骤二，监测仪器探头的安装采取海底边界层点式或向上剖面监测。
4.根据权利要求1所述的一种浮游生物垂直迁移的监测方法，其特征是：所述步骤二，多普勒流速剖面仪与电池仓分别放置在离海底1m处和0.8m处，层厚设置为0.5m，采用向上观测整个水柱剖面，声学仪器置于离海底1m处。
5.根据权利要求1所述的一种浮游生物垂直迁移的监测方法，其特征是：所述步骤四，反演过程中根据观测期间的温盐深仪温度和盐度剖面计算海水吸收衰减系数，同时考虑声波球状校正以及近场校正。
6.一种用于权利要求1所述的一种浮游生物垂直迁移监测方法的监测装置，其特征是：包括海底基监测装置和岸基接收装置，所述海底基监测装置包括本体(1)、连接本体(1)的底座(2)、地脚(3)和若干侧壁支撑杆(4)，所述本体(1)设有控制器(11)和电池仓(7)连接用于数据测试的多普勒流速剖面仪(8)、温盐深仪(9)、声学数据机(10)；所述岸基接收装置包括数传电台(12)、水听器(13)和接收天线(14)。
7.根据权利要求6所述的浮游生物垂直迁移监测装置，其特征是：所述底座(2)为三角支撑架，所述控制器(11)和多普勒流速剖面仪(8)设置在本体(1)顶部，所述温盐深仪(9)、电池仓(7)和声学数据机(10)设置在侧壁支撑杆(4)上。
8.根据权利要求6所述的浮游生物垂直迁移监测装置，其特征是：所述三角支架的防沉降地脚设有圆盘(5)，所述防沉降地脚圆盘(5)下面均设有等重量和大小的铅块(6)，所述铅块(6)下端的尖脚长10cm，直径2cm。
9.根据权利要求6所述的浮游生物垂直迁移监测装置，其特征是：所述本体(1)或底座(2)上设有一端固定、另一端为活动式仪器夹子。
10.根据权利要求6所述的浮游生物垂直迁移监测装置，其特征是：所述所述本体(1)上设有吊环(15)。
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