海洋内波试验装置及观测方法

一、内波概念

海洋除了海面波浪的波动之外，在海洋内部也会发生波动现象，称为海洋内波。它是发生在密度稳定层化的海水内部的一种波动，其最大振幅出现在海洋内部。内波也称内重力波或内惯性-重力波。各种波如下图表所示：

  海洋内波能将深层较冷的海水连同其中的营养盐输送到海洋上层，有利于海洋生物的生长。但由内波引起的等密面的波动会影响海洋中声速的大小与传播方向，从而影响声呐的效能，对潜艇的隐蔽与监测起着有利或有害的作用。海水等密面的起伏，会使水下潜艇的航行和停留产生上下颠簸。由此可见，对海洋内波的研究具有重要的学术意义和实际应用意义。

  二、海洋内波的观察方法

海洋内波具有有强的随机性，需要根据实际选用有效的观察方案，选用合适的观察手段。目前采用内波观察技术有以下几类。锚系仪器阵列观察、走航拖曳仪器观察、垂直下方仪器观测、中性浮子观测、声学观测及卫星遥感观测等。具体根据实际情况选用各类仪器。如温-深仪、CTD、测温链、海流计、ADCP、声学海流计、声呐、锚系设备、中性浮子、各类型拖体及卫星遥感等。

三、内波试验室装置

1、实验水槽：实验水槽是内波实验最基本的设备，根据不同的实验目的和条件可选用直长水槽、浅水槽、深水水槽、环形循环水槽及其他特使形制的水槽。

  2、造波方式：根据需要选择造波、造流等。要产生符合特定要求的内波且不容易发生混合，则需要严格的理论和方法。常用的如混合区坍塌形成重力流产生内波、振动杆造波、活塞式造波、推板式造波等。

  3、造流：内波与剪切流相互作用是一项重要的研究课题。有斜置水槽生成剪切流、推行推板产生剪切流、摩擦盘泵、重力驱动的环路水槽等。

                          我公司给某高校定制的内波实验水槽

4、测试仪器

实验室多偏重于机理研究。采用的观察方法和设备有：

定量量测分层体密度剖面和等密面起伏变化的电导率仪，显示等密度面起伏的染色摄影；阴影摄影；纹影技术及粒子跟踪技术（PIV)等，有的还需配些电容式或非接触式浪高仪。

示例1：电导率采集系统要求（我公司给某高校订制的采集系统）

（1）测量范围： 0~200ms/cm；       

（2）精度：±1.0%（FS）；

（3）稳定性：0.1% /24h （模拟输入）；   

（4）通道隔离度：>60dB；

（5）电流输出：4.000～20.000mA；

（6）电流输出精度：±1%（FS）；

（7）电流输出：1~1.06g/cm3中任意设置；

（8）电流输出变化频率：500KHz；

（9）数字输出：RS485  波特率：9600；

示例2：PIV技术