JP2020510566A - 深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその決定方法を提供する。【解決手段】 本発明が開示する観測システムは海底観測プラットフォーム、係留索及び錨泊係留カウンターウェイトを含み、海底観測プラットフォームフレームに音響切離装置、シングルポイント式流速計、濁度計、高精度電気伝導度水温水深計及び堆積物捕集装置を設置し、係留索にメインフロートとサブフロートを設置し、メインフロートは係留索中間部にあり、超音波流速計が取り付けられ、サブフロートに濁度計及び高精度電気伝導度水温水深計を設置し、錨泊係留カウンターウェイトは四角フレーム形状固定溝及び固定リングを有するアンカーウェイトである。決定方法は、室内で計器を校正し、支援船で観測システムを敷設及び回収し、観測計器のデータを読み取り、捕集浮遊物の成分を分析し、内部波による堆積物の再浮遊量を決定することを含む。本発明は安全かつ安定して深海海底に設置でき、海底から海面までの全水深の海洋動力の環境パラメータ観測を実現でき、且つ内部波による堆積物の再浮遊量を決定できる。【選択図】 図１
Description
本発明は、海洋観測技術分野及び海洋工学・地質学分野に関し、具体的には、深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその方法に関するものである。
中国における海洋資源の調査及び開発に伴い、深海海底の広大な空間、豊富な資源及び特殊な政治的位置づけ故に、特に複雑な深海海洋研究が日増しに世界各国の注目を集める戦略領域となっている。従来技術の各種方法で取得するデータには限界がある上に、深海環境となれば観測はさらに難しく、深海大洋におけるマルチスケールの変化過程に対する人間の理解には大きな限界があり、将来的発展に対する予測能力を制約するものとなっている。そのため、海洋の全深度、とりわけ大深度の海底付近における総合的なその場観察によるデータ収集が特に重要なのは明らかである。
海洋内部波は、海洋内部の密度が不均一な水層内で発生し、海洋の全深度に渡りうるものであり、振幅が大きく、流速が強く、伝播速度が速いなどの特性を有し、世界中の海洋に広範に分布しており、中国南海に特に多い。内部波は極めて強い垂直方向の流動を誘発し、堆積物や汚染物を輸送して海洋環境に重要な影響を与えうるため、日増しに注目度が高まっている。既に多くの海域において、内部波によって海底堆積物が浮遊して形成された巨大な海底高濁度層が観測されている。
従来の海洋におけるその場観測のプラットフォームは主に中層フロート及び海底基地である。中層フロートに搭載された観測装置は、海底との距離が遠いために海底付近の海洋パラメータを観測することができない。海底基地は海底付近の観測を実現できるが、投入作業において海底まで降ろす際に姿勢を保証することが難しく、倒れたり泥に沈んだりした場合に回収が困難であり、なにより従来の海底基地では搭載能力に限界があるため、海底付近の海洋動力しか観測できず、海洋の全深度観測は実現不可能である。海洋の総合的な全深度観測を実現するには、２つかそれ以上の観測プラットフォームを使用しなければならず、操作が複雑で安全性に劣るうえ、複数の観測プラットフォームのデータは同一のステーションに統一して校正する必要がある。目下のところ、深海・海洋の全空間を観測し、海底堆積物に対する海洋動力の作用を全面的且つ高度に理解しうる総合観測システムが早急に必要とされている。また同時に、海底堆積物の観測では、多くが光学及び音響学の計器に頼っており、浮遊濃度の大きさしか反映できないため、定量パラメータを決定するには乏しい。本発明は、上記の欠点を補い、海底堆積物の深海内部波による浮遊を海底付近から海面までの全深度において観測可能であるだけでなく、海底堆積物の浮遊量も精確に決定することができ、海洋内部波の海底に対する浸蝕状況を予測するのに有用である。
本発明は、海洋の全深度における環境パラメータの同時観測を実現し、海底付近の温度、塩分濃度、圧力、３次元流速、濁度などの測定だけでなく、海洋上層の内部波及び濁度の横断面データも取得することが可能な、深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその方法を提供することを目的としている。
深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システムは、システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム、海底観測プラットフォームフレームの下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト、及び垂直に配置される係留索を含み、錨泊係留カウンターウェイトは上表面の中央に固定リングが設けられた長方体のアンカーウェイトであり、海底観測プラットフォームフレームの頂部にはフロート材料が設けられており、海底観測プラットフォームフレームにはさらに濁度計、堆積物捕集装置、高精度電気伝導度水温水深計、シングルポイント式流速計、及び並列させた２つの音響切離装置が搭載されており、２つの音響切離装置の上端はいずれも海底観測プラットフォームフレームに接続され、２つの音響切離装置の両下端はロープで互いに接続され、且つロープは固定リングに通されており、係留索の下端は海底観測プラットフォームフレームに接続され、頂端は第１ガラスフロートセットに接続され、係留索の下端から頂端の第１ガラスフロートセットまでの間には順に第２ガラスフロートセット、リリースリング、メインフロートが設けられており、さらに２つか又は２つ以上のサブフロートが係留索の異なる位置に取り付けられており、メインフロートは係留索の中間部に位置し、且つ超音波流速計が２台搭載されており、そのうちの１つは上方に向けられ、メインフロート上部の流場を観測するためのものであり、もう１つは下方に向けられ、メインフロート下部の流場を観測するためのものであり、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、同時にサブフロートには濁度計が1台及び高精度電気伝導度水温水深計が１台搭載されていることを特徴とする。
係留索の上部には幾つかのサブフロートが設置されており、必要に応じて異なる数量を設置可能であり、サブフロートは等間隔で配置され、且つ隣り合うサブフロートの間隔は２０ｍ以下とし、係留索の頂端及び下部はそれぞれ第１ガラスフロートセット及び第２ガラスフロートセットが設置され、第２ガラスフロートセットの上部の係留索にはリリースリングが設置され、リリースリングが第２ガラスフロートセットの上部に位置することで回収時に確実に海面浮上できるようにし、海底観測プラットフォームのリリース及び回収を便利にしている。
海底観測プラットフォームは着座観測が可能であり、防腐食性の軽金属管体を溶接して形成したモジュールフレーム構造を含み、深海海底観測の技術要件に基づいて分解及び自由な組み合わせが可能である。
海底観測プラットフォームフレームの上部は四角錐形状を呈し、下部は長方体形状を呈し、且つ上部にはフロート材料が固定されており、観測システムを降ろす際の姿勢を保証している。
錨泊係留カウンターウェイトは、海底観測プラットフォームと対応し合う長方体のアンカーウェイトを含み、アンカーウェイトの中間部には音響切離装置と繋げられた固定リングがあり、アンカーウェイトには観測プラットフォームと嵌合固定される四角フレーム形状固定溝があり、リリース時に両者は自由に脱離可能であり、２つの音響切離装置の下端はロープで互いに接続され、且つロープは固定リングに通されている。
上記の観測システムを用いて深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得する方法は、以下のステップを含むことを特徴とする。
（１）観測システムに搭載された各計器の校正を行い、且つ各計器の作動パラメータを設定する。
（２）支援船及びＧＰＳ位置確定システムを用いて観測システムを目標位置まで輸送し、船上に設置された吊り上げ装置及び敷設用ロープを用意した後、最初に観測システムの係留索及びその固定計器を敷設し、それからリリースリング１５によって海底観測プラットフォームフレームを降ろす。
（３）敷設完了後に、観測システム上の各計器が設定されたパラメータに基づいて自己容量方式の観測を開始する。
（４）観測完了後に、支援船を用いて観測システムを回収するが、最初に並列させた２つの音響切離装置によって錨泊係留カウンターウェイトをリリースし、海底観測プラットフォームフレームを錨泊係留カウンターウェイトから脱離させる。音響切離装置が２つ設置されており、且つ２つの音響切離装置の底端のロープが錨泊係留カウンターウェイト頂部の固定リングに通されているため、１つの音響切離装置が正常に作動すれば分離・リリースの操作を完了できるように担保することができ、係留索全体及び海底観測プラットフォームフレームが各フロートの作用下で海面に浮上した後に、リリースリングによって海面に浮上した海底観測プラットフォームフレームを回収し、最後に係留索及びその固定計器を回収する。
（５）各観測計器はいずれも自己容量方式であり、観測計器のデータを読み取り、堆積物捕集装置が捕集した浮遊物を収集する。
（６）Ｈ２Ｏ２を用いて堆積物捕集装置が捕集した浮遊物部分の有機成分を除去し、下記公式に基づいて全浮遊物中の堆積物の百分率を計算する。
その中で、ｆは浮遊物中の堆積物の百分率であり、ｍｓは浮遊物の有機成分を除去した後の質量であり、ｍは浮遊物の総質量である。
次に、マルバーンの粒度分布測定装置を用いて残りの堆積物の粒径を決定し、最後に浮遊物を用いた懸濁液を調製して各濁度計の標定を行い、これにより濁度データから浮遊物濃度を得る。
（７）流速データ及び温度・塩分濃度の横断面データの解析によって内部波を決定する。
（８）ステップ６の標定結果及びステップ７で得た内部波の結果に基づき、内部波による堆積物の再浮遊を決定する。
再浮遊量の計算式は以下の通りである。
その中で、Ｔは内部波による堆積物の再浮遊量であり、ｆは浮遊物中の堆積物の百分率であり、本観測システムがｎ−１個のフロートを搭載する場合には、各サブフロートは１つの濁度計を含み、海底プラットフォームの１つの濁度計を加えると合計でｎ個のサブフロートを含み、下から上まで順に第１、第２、・・・、第ｎ濁度計となり、Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌｎはそれぞれ各濁度計から海底までの高度であり、ＳＳＣは浮遊物濃度で、ステップ６での標定結果であり、複数のサブフロートを設置したため、各サブフロートがある位置の浮遊物濃度データを取得でき、複数の異なる高度の浮遊物濃度データによって各サブフロートが達する高度エリアの浮遊物濃度ＳＳＣを算出し、ＳＳＣ１は海底から１つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、ＳＳＣ２は１つ目から２つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、・・・、とこのように類推し、ｕ１は超音波流速計がＳＳＣ１と対応する高度の流場を測定したものであり、ｕ２は超音波流速計が測定したＳＳＣ２と対応する高度の流場を測定したものであり、・・・、とこのように類推する。
本発明は、安全かつ安定して深海海底に設置することができ、海底から海面までの全水深における海洋動力の環境パラメータ観測を実現することができ、且つ内部波による堆積物の再浮遊量を決定することができる。本発明は、様々な計器が搭載された海底観測プラットフォームによって海底付近の海洋動力の環境パラメータを測定できると同時に、係留索に設置された計器によって上層の海洋動力の変化を観測することもでき、この２つの部分が共同で海洋の全水深における総合観測システムを構成しており、両者の同時取得によって、内部波による海洋動力の環境変化メカニズムを一層深く理解することができ、且つ内部波による海底堆積物の浮遊量を定量分析することができ、海洋観測における将来的な発展の趨勢であり、市場での将来性が見込める。
＜実施例＞
図１〜３の通り、海底堆積物の深海内部波による再浮遊量の観測システムは、システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム２、海底観測プラットフォームフレーム２の下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト１、及び垂直に配置される係留索１０を含み、錨泊係留カウンターウェイト１は上表面の中央に固定リング１６が設けられた長方体のアンカーウェイトであり、海底観測プラットフォームフレーム２の頂部にはフロート材料８が設けられており、海底観測プラットフォームフレーム２にはさらに濁度計４、堆積物捕集装置５、高精度電気伝導度水温水深計６、シングルポイント式流速計７、及び並列させた２つの音響切離装置３が搭載されており、２つの音響切離装置３の上端はいずれも海底観測プラットフォームフレーム２に接続され、２つの音響切離装置３の下端はロープ１８で互いに接続され、且つロープ１８は固定リング１６に通されており、係留索１０の下端は海底観測プラットフォームフレーム２に接続され、頂端は第１ガラスフロートセット１４に接続され、係留索１０の下端から頂端の第１ガラスフロートセット１４までの間には順に第２ガラスフロートセット９、リリースリング１５、メインフロート１１が設けられており、さらに２つ又は２つ以上のサブフロート１３が係留索１０の異なる位置に取り付けられており、そのうちのメインフロート１１は係留索１０の中間部に位置し、且つ超音波流速計１２が２台搭載されており、それぞれは上方に向けられた超音波流速計及び下方に向けられた超音波流速計であり、上向きの超音波流速計１２はメインフロート１１上部の流場を観測し、下向きの超音波流速計１２はメインフロート１１下部の流場を観測し、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、測流層厚は８〜２４ｍであり、同時にサブフロート１３には濁度計４が１台及び高精度電気伝導度水温水深計６が１台搭載されており、隣り合うサブフロート１３は等間隔であり、且つ間隔は２０ｍ以下であることを特徴とする。
図１〜３の通り、海底堆積物の深海内部波による再浮遊量の観測システムは、システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム２、海底観測プラットフォームフレーム２の下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト１、及び垂直に配置される係留索１０を含み、錨泊係留カウンターウェイト１は上表面の中央に固定リング１６が設けられた長方体のアンカーウェイトであり、海底観測プラットフォームフレーム２の頂部にはフロート材料８が設けられており、海底観測プラットフォームフレーム２にはさらに濁度計４、堆積物捕集装置５、高精度電気伝導度水温水深計６、シングルポイント式流速計７、及び並列させた２つの音響切離装置３が搭載されており、２つの音響切離装置３の上端はいずれも海底観測プラットフォームフレーム２に接続され、２つの音響切離装置３の下端はロープ１８で互いに接続され、且つロープ１８は固定リング１６に通されており、係留索１０の下端は海底観測プラットフォームフレーム２に接続され、頂端は第１ガラスフロートセット１４に接続され、係留索１０の下端から頂端の第１ガラスフロートセット１４までの間には順に第２ガラスフロートセット９、リリースリング１５、メインフロート１１が設けられており、さらに２つ又は２つ以上のサブフロート１３が係留索１０の異なる位置に取り付けられており、そのうちのメインフロート１１は係留索１０の中間部に位置し、且つ超音波流速計１２が２台搭載されており、それぞれは上方に向けられた超音波流速計及び下方に向けられた超音波流速計であり、上向きの超音波流速計１２はメインフロート１１上部の流場を観測し、下向きの超音波流速計１２はメインフロート１１下部の流場を観測し、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、測流層厚は８〜２４ｍであり、同時にサブフロート１３には濁度計４が１台及び高精度電気伝導度水温水深計６が１台搭載されており、隣り合うサブフロート１３は等間隔であり、且つ間隔は２０ｍ以下であることを特徴とする。
メインフロート１１は係留索１０の中間部に位置し、メインフロート１１はメインフレームを含み、メインフレームはＳＵＳ３１６で製造し、メインフレームの外側にはシステムに静浮力を提供するためのフロート材料層が設けられており、メインフレームには７５ｋＨｚの超音波流速計１２が２台取り付けられている。
サブフロート１３はＳＵＳ３１６で製造したサブフレームを含み、サブフレームの外側にはシステムに静浮力を提供するためのフロート材料層が設けられており、サブフレームにはシングルポイントの濁度及び温度・塩分濃度のデータを測定するための濁度計４及び高精度電気伝導度水温水深計６が取り付けられており、１つの濁度計及び１つの高精度電気伝導度水温水深計を１セットとする。サブフロート１３の数は深度（即ち係留索１０の長さ）によって決定するが、係留索１０の長さが２００ｍに達する場合には、１１個のサブフロート１３を等間隔で配置し、海底から２００ｍの距離の範囲内における温度・塩分濃度及び濁度の変化を観測することができる。
係留索１０の頂端には第１ガラスフロートセット１４が設置されており、係留索１０の下部には第２ガラスフロートセット９が設置されており、第１ガラスフロートセット１４と第２ガラスフロートセット９は中層フロートシステムが必要とする静浮力を提供することができ、第２ガラスフロートセット９の上部の係留索にはリリースリング１５が設置されており、リリースリング１５は第２ガラスフロートセット９の上部に位置し、回収時には第２ガラスフロートセット９が浮上し、リリースリング１５を伴って確実に海面浮上できるようにして、海底観測プラットフォーム２のリリース及び回収を便利にしている。
係留索の下部には海底観測プラットフォーム（図１〜３を参照）が設置されており、それには並列させた２つの音響切離装置３、濁度計４、堆積物捕集装置５、高精度電気伝導度水温水深計６、シングルポイント式流速計７、フロート材料８の海底観測プラットフォームフレーム２が設けられている。フレームは防腐食性の軽金属管体を溶接して形成したモジュールフレーム構造であり、深海海底観測の技術要件に基づいて分解及び組み合わせてそれぞれの特徴を備えた海底観測プラットフォームフレームにすることができ、これにより海底観測プラットフォーム構造を構成し、海底観測プラットフォームフレームの頂部には、観測システムを降ろす際の姿勢を保証し、システムに静浮力を提供するためのフロート材料８が設けられている。海底観測プラットフォームは、深海海底付近の温度、塩分濃度、濁度、圧力及び３次元流速の測定を実現することができる。
係留索１０の底端には海底観測プラットフォームフレーム２が設置され、海底観測プラットフォームフレーム２には並列させた２つの音響切離装置３が固定されており、並列させた２つの音響切離装置３は錨泊係留カウンターウェイト１と繋がっており、錨泊係留カウンターウェイト１は海底観測プラットフォームフレーム２と対応し合う中央部に固定リング１６を有する長方体のアンカーウェイトであり、アンカーウェイトには観測プラットフォームと嵌合固定される四角フレーム形状固定溝１７があり、観測期間に観測プラットフォームが揺れ動くのを防ぎ、回収時に両者は自由に分離し、錨泊係留カウンターウェイト１は観測システムの最底端に位置して観測システムに係留力を提供し、それらは並列させた２つの音響切離装置３を採用し、且つ２つの音響切離装置３の底端のロープ１８が錨泊係留カウンターウェイト１頂部の固定リング１５に通されているため、１つの音響切離装置３が正常に作動すれば分離・リリースの操作を完了できるように担保することができ、これによって観測システムの確実な回収を担保している。
観測システムを回収する場合には、音響切離装置３が錨泊係留カウンターウェイト１をリリースし、複数のフロート及びフロート材料が生み出す正浮力により海底観測プラットフォームフレーム全体及び観測計器・装置が錨泊係留カウンターウェイト１と分離し、且つ水面まで上昇するので、回収する船は観測フレーム全体及び観測計器・装置を海上の調査船が回収するだけでよい。
上記の深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその決定方法は、海洋の全深度における温度、塩分濃度、圧力、流速、流向などの定点データ及び海洋流速の横断面データなどのパラメータを同時取得することができる。深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム及びその決定方法中の濁度計４、堆積物捕集装置５、高精度電気伝導度水温水深計６、シングルポイント式流速計７、超音波流速計１２などの全ての測定計器はいずれも自己容量方式であり、即ち、測定データを自らに記憶させておき、観測システムを回収してからデータを読み取るというものである。
本発明の深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の決定方法には主に、室内校正試験で観測計器を校正し、各観測計器に対する検査及び設置を行い、支援船を用いて観測システムを積載し、且つ目標ポイントまで移動し、支援船の後甲板の吊り上げ装置を用いて観測計器を敷設し、敷設完了後に観測計器が設定期間に従って観測記録を行い、その場観測の期間完了後に回収し、 データの分析及び標定を通して深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得することが含まれる。
以下は図４に基づいて本実施例のステップを説明する。
（１）観測システムに搭載された各計器の室内校正を行い、且つ各計器の作動パラメータを設定する。
（２）支援船及びＧＰＳ位置確定システムを用いて観測システムを目標位置まで輸送し、船上に設置された吊り上げ装置及び敷設用ロープを用意した後、最初に観測システムの係留索及びその固定計器を敷設し、それからリリースリング１５によって海底観測プラットフォームフレームを降ろす。
（３）敷設完了後に、観測システム上の各計器が設定されたパラメータに基づいて観測を開始する。
（４）観測完了後に、支援船を用いて観測システムを回収するが、最初に並列させた２つの音響切離装置３によって錨泊係留カウンターウェイト１をリリースし、海底観測プラットフォームフレーム２をそれから自由に脱離させ、音響切離装置３が２つ設置されており、且つ２つの音響切離装置３の底端のロープ１８が錨泊係留カウンターウェイト１頂部の固定リング１５に通されているため、１つの音響切離装置３が正常に作動すれば分離・リリースの操作を完了できるように担保することができ、係留索１０全体及び海底観測プラットフォームフレーム２が各フロートの作用下で海面に浮上した後に、リリースリング１５によって海面に浮上した海底観測プラットフォームフレーム２を回収し、最後に係留索１０及びその固定計器を回収する。
（５）各観測計器はいずれも自己容量方式であり、観測計器のデータを読み取り、堆積物捕集装置が捕集した浮遊物を収集する。
（６）Ｈ２Ｏ２を用いて堆積物捕集装置５が捕集した浮遊物部分の有機成分を除去し、下記公式に基づいて全浮遊物中の堆積物の百分率を計算する。
その中で、ｆは浮遊物中の堆積物の百分率であり、ｍｓは浮遊物の有機成分を除去した後の質量であり、ｍは浮遊物の総質量である。
次に、マルバーンの粒度分布測定装置を用いて残りの堆積物の粒径を決定し、最後に残りの体積物を用いた懸濁液を調製して各濁度計４の標定を行い、これにより濁度データから浮遊物濃度を得る。
（７）流速データ及び温度・塩分濃度の横断面データの解析によって内部波を決定する。
（８）ステップ６の標定結果及びステップ７で得た内部波に基づき、内部波による堆積物の再浮遊を決定する。
再浮遊量の計算式は以下の通りである。
その中で、Ｔは内部波による堆積物の再浮遊量であり、ｆは浮遊物中の堆積物の百分率であり、本観測システムがｎ−１個のフロートを搭載する場合には、各サブフロートは１つの濁度計を含み、海底プラットフォームの１つの濁度計を加えると合計でｎ個のサブフロートを含み、下から上まで順に第１、第２、・・・、第ｎ濁度計となり、Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌｎはそれぞれ各濁度計から海底までの高度であり、ＳＳＣは浮遊物濃度で、ステップ６での標定結果であり、複数のサブフロートを設置したため、各サブフロートがある位置の浮遊物濃度データを取得でき、複数の異なる高度の浮遊物濃度データによって各サブフロートが達する高度エリアの浮遊物濃度ＳＳＣを算出し、ＳＳＣ１は海底から1つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、ＳＳＣ２は１つ目から２つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、・・・、このように類推し、ｕ１は超音波流速計で測定したＳＳＣ１と対応する高度の流場であり、ｕ２は超音波流速計で測定したＳＳＣ２と対応する高度の流場であり、・・・、このように類推する。上記の方法中で言及がない技術内容に関しては、従来技術を採用又は参考にして実現することができる。
なお、以上の実施例は本発明の技術案を説明したに過ぎず、本発明を限定するものではない。前述の実施例を参照して本発明の詳細な説明を行ったとしても、当業者であれば、前述の実施例に記載の技術案に対する修正を行うか、又はそのうちの一部の技術的特徴に対して均等物による置換を行うことができる。それらの修正又は置換に該当する技術案の本質は本発明が保護を要求する技術案の精神及び範囲を決して逸脱しない。
１ 錨泊係留カウンターウェイト
２ 海底観測プラットフォームフレーム
３ 音響切離装置
４ 濁度計
５ 堆積物捕集装置
６ 高精度電気伝導度水温水深計
７ シングルポイント式流速計
８ フロート材料
９ 第２ガラスフロートセット
１０ 係留索
１１ メインフロート
１２ 超音波流速計
１３ サブフロート
１４ 第１ガラスフロートセット
１５ リリースリング
１６ 固定リング
１７ 四角フレーム形状固定溝
１８ ロープ
２ 海底観測プラットフォームフレーム
３ 音響切離装置
４ 濁度計
５ 堆積物捕集装置
６ 高精度電気伝導度水温水深計
７ シングルポイント式流速計
８ フロート材料
９ 第２ガラスフロートセット
１０ 係留索
１１ メインフロート
１２ 超音波流速計
１３ サブフロート
１４ 第１ガラスフロートセット
１５ リリースリング
１６ 固定リング
１７ 四角フレーム形状固定溝
１８ ロープ
Claims (3)
- システム底部に位置する海底観測プラットフォームフレーム（２）、前記海底観測プラットフォームフレーム（２）の下方に位置する錨泊係留カウンターウェイト（１）、及び垂直に配置される係留索（１０）を含み、前記錨泊係留カウンターウェイト（１）は上表面の中央に固定リング（１６）が設けられた長方体のアンカーウェイトであり、前記海底観測プラットフォームフレーム（２）の頂部にはフロート材料（８）が設けられており、前記海底観測プラットフォームフレーム（２）にはさらに濁度計（４）、堆積物捕集装置（５）、高精度電気伝導度水温水深計（６）、シングルポイント式流速計（７）、及び並列させた２つの音響切離装置（３）が搭載されており、前記２つの音響切離装置（３）の上端はいずれも前記海底観測プラットフォームフレーム（２）に接続され、前記２つの音響切離装置（３）の両下端はロープ（１８）で互いに接続され、且つ前記ロープ（１８）は前記固定リング（１６）に通されており、前記係留索（１０）の下端は前記海底観測プラットフォームフレーム（２）に接続され、頂端は第１ガラスフロートセット（１４）に接続され、前記係留索（１０）の下端から頂端の前記第１ガラスフロートセット（１４）までの間には順に第２ガラスフロートセット（９）、リリースリング（１５）、メインフロート（１１）が設けられており、さらに２つ又は２つ以上のサブフロート（１３）が前記係留索（１０）の異なる位置に取り付けられており、前記メインフロート（１１）は前記係留索（１０）の中間部に位置し、且つ超音波流速計（１２）が２台搭載されており、そのうちの１つは上方に向けられ、前記メインフロート（１１）上部の流場を観測するためのものであり、もう１つは下方に向けられ、前記メインフロート（１１）下部の流場を観測するためのものであり、これにより表層から海底までの全深度における測流を実現し、測流層厚は８〜２４ｍであり、同時に前記サブフロート（１３）には前記濁度計（４）が１台及び前記高精度電気伝導度水温水深計（６）が１台搭載されていることを特徴とする深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム。
- 前記サブフロート（１３）の間の間隔は等しく、且つサブフロート（１３）の間の間隔は２０ｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の深海内部波による海底堆積物の再浮遊量の観測システム。
- 請求項１に記載の観測システムを用いて深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得する方法であって、
前記観測システムに搭載された各計器の校正を行い、且つ各計器の作動パラメータを設定する第１のステップと、
支援船及びＧＰＳ位置確定システムを用いて前記観測システムを目標位置まで輸送し、船上に設置された吊り上げ装置及び敷設用ロープを用意した後、最初に前記観測システムの前記係留索及びその固定計器を敷設し、前記リリースリング（１５）によって前記海底観測プラットフォームフレーム（２）を降ろす第２のステップと、
敷設完了後に、前記観測システム上の各計器が設定されたパラメータに基づいて自己容量方式の観測を開始する第３のステップと、
観測完了後に、支援船を用いて前記観測システムを回収するが、最初に並列させた前記２つの音響切離装置（３）によって前記錨泊係留カウンターウェイト（１）をリリースし、前記海底観測プラットフォームフレーム（２）を前記錨泊係留カウンターウェイト（１）から離脱させ、前記係留索（１０）全体及び前記海底観測プラットフォームフレーム（２）が各フロートの作用下で海面に浮上した後に、前記リリースリング（１５）によって海面に浮上した前記海底観測プラットフォームフレーム（２）を回収し、最後に前記係留索（１０）及びその固定計器を回収する第４のステップと、
各観測計器はいずれも自己容量方式であり、観測計器のデータを読み取り、前記堆積物捕集装置が捕集した浮遊物を収集する第５のステップと、
Ｈ２Ｏ２を用いて前記堆積物捕集装置（５）が捕集した浮遊物部分の有機成分を除去し、下記の数式１に基づいて全浮遊物中の堆積物の百分率を計算し、
その中で、ｆは浮遊物中の堆積物の百分率であり、ｍｓは浮遊物の有機成分を除去した後の質量であり、ｍは浮遊物の総質量であり、
次に、マルバーンの粒度分布測定装置を用いて残りの堆積物の粒径を決定し、最後に浮遊物を用いた懸濁液を調製して各前記濁度計の標定を行い、濁度データから浮遊物濃度を得る第６のステップと、
流速データ及び温度・塩分濃度の横断面データの解析によって内部波を決定する第７のステップと、
前記第６のステップの標定結果及び前記第７のステップで得た内部波の結果に基づき、内部波による堆積物の再浮遊を決定し、
再浮遊量の計算式は数式２の通りであり、
その中で、Ｔは内部波による堆積物の再浮遊量であり、ｆは浮遊物中の堆積物の百分率であり、本観測システムがｎ−１個のフロートを搭載する場合には、各前記サブフロートは１つの前記濁度計を含み、前記海底プラットフォームの１つの濁度計を加えて合計でｎ個のサブフロートを含み、下から上まで順に第１、第２、・・・、第ｎ濁度計となり、Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌｎはそれぞれ各前記濁度計から海底までの高度であり、ＳＳＣ１は海底から1つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、ＳＳＣ２は1つ目から2つ目の濁度計までの間の浮遊物平均濃度であり、・・・、とこのように類推し、ｕ１は前記超音波流速計がＳＳＣ１と対応する高度の流場を測定したものであり、ｕ２は前記超音波流速計がＳＳＣ２と対応する高度の流場を測定したものであり、・・・、とこのように類推する第８のステップと、を含むことを特徴とする深海内部波による海底堆積物の再浮遊量を取得する方法。
数式１：
数式２：
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