RBRquartz³ Q高精度坐底压力记录仪:监测厘米量级水位变化,实现珊瑚礁对水体摩擦效应研究

2017年3月,斯坦福大学研究组在美属萨摩亚南太平洋岛屿Ofu海岸的珊瑚礁上部署了五台RBRquartz³ Q坐底压力记录仪,用于分辨礁石上方厘米量级的水面高度变化。他们收集的观测数据有助于更全面地理解复杂地形处对该处水体的阻力效应。

量化这种阻力效应可以更准确地判断珊瑚礁附近流场,根据流场信息可以刻画该处水体温度及动量分布、以及珊瑚幼虫如何迁移,从而量化整个珊瑚礁生态系统的动态。因此,量化阻力效应对于深入了解珊瑚礁生态至关重要。

该研究组的成果“Connecting Flow over Complex Terrain to Hydrodynamic Roughness on a Coral Reef”于2018年发表在物理海洋学杂志(Journal of Physical Oceanography)上。该研究旨在测定珊瑚礁上方水体流场,包括由珊瑚礁的摩擦效应作用于其上方水体引起厘米量级的水面倾斜。

为此,斯坦福大学环境流体力学实验室物理海洋学家/工程师Dr. Justin Rogers带领观测队布放了一系列海流计、温深仪以及五台RBRquartz³ Q高精度压力记录仪RBRquartz³ Q为自容式记录仪,配有高稳定性Paros Digiquartz®石英压力传感器,精度可达满量程的万分之一(0.01% FS)、分辨率100ppb、漂移率极低,适用于各类要求高精度高稳定性的海岸监测项目。观测队将RBRquartz³ Q固定在配重块上、埋入礁石(如图所示),6Hz采样率下连续采样19天,旨在捕捉Ofu南岸的波浪及水动力特征。

Dr. Rogers介绍,该团队应用SUNTANS模式(Stanford Unstructured Nonhydrostatic Terrain-following Adaptive Navier–Stokes Simulator)预测流场,以现场观测数据验证模式结果,从而得到正确的珊瑚礁摩擦效应粗糙度。此外他们还与NASA合作,使用无人机和流体透镜技术(Fluid Lensing)进行海表成像,建立珊瑚礁的详细地图。

Dr. Rogers解释道:“RBRquartz³ Q在这项观测项目中至关重要,因为它可以分辨约1cm的海表高度变化。这种厘米量级的高质量观测对于我们的模型验证非常关键。”

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