Eine CTD – ein Akronym für Leitfähigkeit, Temperatur und Tiefe – ist das wichtigste Instrument zur Bestimmung der wesentlichen physikalischen Eigenschaften des Meerwassers. Es bietet Wissenschaftlern eine genaue und umfassende Darstellung der Verteilung und Variation von Wassertemperatur, Salzgehalt und Dichte, um zu verstehen, wie die Ozeane das Leben beeinflussen.
Wie es funktioniert.
Die CTD an Bord besteht aus einer Reihe von kleinen Sonden, die an einem großen Metallrosettenrad befestigt sind. Die Rosette wird über ein Kabel auf dem Meeresboden versenkt, und die Wissenschaftler überwachen die Wassereigenschaften in Echtzeit über ein Datenkabel, das die CTD mit einem Computer auf dem Schiff verbindet. Mit einer ferngesteuerten Vorrichtung können die Wasserflaschen während des Aufstiegs des Instruments gezielt geschlossen werden. Eine Standard-CTD benötigt je nach Wassertiefe zwischen zwei und fünf Stunden, um einen kompletten Datensatz zu sammeln. Wasserproben werden oft in bestimmten Tiefen gesammelt, damit die Wissenschaftler etwas über die physikalischen Eigenschaften der Wassersäule an diesem bestimmten Ort und zu diesem Zeitpunkt erfahren können.
Kleine CTD-Sensoren mit geringem Stromverbrauch werden auch in autonomen Instrumenten verwendet:
Wassersäulen-Profiler macht wiederholte Messungen von Meeresströmungen und Wassereigenschaften auf und ab durch fast die gesamte Wassersäule, auch in sehr tiefem Wasser. Die Basisinstrumente, die er trägt, sind eine CTD für Temperatur und Salzgehalt und ein ACM (Acoustic Current Meter) zur Messung der Strömungen, aber es können auch andere Instrumente hinzugefügt werden, einschließlich biooptischer und chemischer Sensoren.
Die „Spray Gliders“ durchstreifen den Ozean unabhängig, fahren vorprogrammierte Routen und tauchen gelegentlich auf, um gesammelte Daten zu übertragen und neue Befehle entgegenzunehmen. Während sie horizontal durch den Ozean fahren, steuern interne Blasen ihren Auftrieb, so dass sie wie Wale und andere Meerestiere durch die Wassersäule auf- und abwärts navigieren können.
Floats sind schwimmende Roboter, die Profile oder vertikale Messreihen (z.B. Temperatur und Salzgehalt) in den Ozeanen aufnehmen.
Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) sind programmierbare Roboterfahrzeuge, die je nach Konstruktion ohne Echtzeitsteuerung durch menschliche Bediener durch den Ozean driften, fahren oder gleiten können. Einige AUVs kommunizieren mit dem Bediener periodisch oder kontinuierlich über Satellitensignale oder akustische Unterwasserbaken, um ein gewisses Maß an Kontrolle zu ermöglichen.
Welche Plattformen werden benötigt?
Eine Vielzahl von anderem Zubehör und Instrumenten kann mit dem CTD-Paket mitgeliefert werden. Dazu gehören Niskin-Flaschen, die Wasserproben in verschiedenen Tiefen sammeln, um chemische Eigenschaften zu messen, akustische Doppler-Strömungsprofiler (ADCP), die die horizontale Geschwindigkeit messen, und Sauerstoffsensoren, die den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser messen.
Merkmale der Sensoren der CTD
– Salzwasserbeständig
– Hohe Genauigkeit
– Leichtes Gewicht
– Geringer Stromverbrauch
– Wird in Tiefen von bis zu mehreren tausend Metern eingesetzt
Anmerkungen:
Die kleinen CTD-Sensoren mit geringem Stromverbrauch, die auf autonomen Instrumenten wie Wassersäulen-Profilern, Sprühgleitern, Schwimmern und AUVs verwendet werden, sind komplexer zu bedienen. Die wichtigste Einschränkung ist die Notwendigkeit, die einzelnen Sensoren zu kalibrieren. Dies gilt insbesondere für autonome Instrumente, die über längere Zeiträume eingesetzt werden. (Schiffs-CTDs beziehen sich auf Wasserprobendaten, die bei autonomen Instrumenteneinsätzen in der Regel nicht verfügbar sind). Daher müssen die Sensoren für den Einsatzzeitraum stabil sein, oder es müssen Annahmen über die Eigenschaften des Meerwassers getroffen und auf die Daten bezogen werden. Die Eigenschaften des Tiefenwassers sind in der Regel sehr stabil, daher werden die autonomen Sensordaten mit den historischen Wassereigenschaften in der Tiefe abgeglichen.
STS bietet hochpräzise Druckzellen für diese spezielle Anwendung.
