Blog poświęcony popularyzacji badań klimatycznych

Oceanografia

wtorek, 21 lutego 2012

Dziękuje za ofertę pomocy w znalezieniu informacji o rejonie nieco na południe od obszarów polarnych. Staram się znaleźć naukowców, którzy wiedzą jakie są warunki na powierzchni oceanu i warunki pogodowe w rejonie Cieśniny Beringa. Jest na ten temat trochę publikacji, ale staram się zrozumieć jakie będą warunki pogodowe w lecie. Chciałabym tez zorientować się czy obecne złe warunki pogodowe w tym rejonie są związane z jakimiś telekonekcjami pogodowymi (przyjście wiosny, efekt La Nina). Należę do międzynarodowej grupy, która stara się zorganizować sztafetę pływacką w cieśninie Beringa pomiędzy Przylądkiem Dieżniowa (najdalej na wschód wysunięty punkt Azji) i Przylądkiem Księcia Walii na Alasce. Chcielibyśmy wiedzieć jakie warunki panują tam w lipcu i sierpniu. Będziemy płynąć z prędkością około 1.5 do 2 mil nautycznych na godzinę i nawet małe prądy morskie w tym obszarze są dla nas utrudnieniem. Płyniemy z Rosji do Stanów w kierunku południowo wschodnim (około 124 stopnie). Niektóre mapy pokazują teraz przepływ północny, a inne bardziej ENE. Mam nadzieję, że ktoś mi pomoże zrozumieć jakie prądy napotka tam pływak lub mała łódź - pomoże nam to w decyzji skąd i gdzie płynąć. Chciałabym też zorientować się czy warunki w zimie są podobne do warunków w lecie? Do emailu dodaję PDF proponowanej trasy. Jeżeli coś jeszcze przyjdzie Ci do głowy to daj mi znać. Oczekuję, że temperatura wody będzie pomiędzy 2-13 stopni Celsiusza, silne sztormy i meduzy po drodze. Jeżeli znasz naukowców zajmujących się hipertermią to daj mi znać. Będziemy mieli kilku lekarzy, którzy chcą badać ten temat, ale wydaje mi się, że nie wiem jeszcze wszystkiego co powinnam wiedzieć. Rozwiązaliśmy już większość spraw biurokratycznych związanych z wizami, eskortą, zgodami. Ale nie bardzo wiemy jakich oczekiwać warunków pogodowych. Grupa Rosjan, która dołączy się do nas pływała już koło Wyspy Ratmanowa, ale nikt nie wie nic poza tym. Każdy kontakt i informacja będą mile widziane.

Dziękuję


Claudia Rose
telefon +1 (619) 997-5492
claudiarose22@gmail.com 

czwartek, 22 września 2011

Firma iRobot produkuje bardzo sprytne odkurzacze, które same się uczą gdzie wędrować po pokoju, same odkurzają, a potem parkują i same się ładują. Firmę założyło kilku facetów z MIT

http://pl.wikipedia.org/wiki/Roomba

Ta sama firma sprzedaje też szybowiec wodny iRobot SeaGlider, który jest wykorzystywany do pomiarów oceanu (temperatury, zasolenia,  ilości chlorofilu).  Szybowiec płynie do góry i do dołu i robi pomiary. Ponieważ może wypłynąć blisko powierzchni oceanu może zmierzyć jak temperatura oceanu zmienia się w czasie dnia. Te dobowe przebiegi temperatury są ważne dla powstawania konwekcji (głębokich chmur) nad oceanem. Do tej pory w globalnych modelach prognoz pogody najczęściej zakładano, że temperatura oceanu jest stała w czasie dnia.  Dwa tygodnie temu zaczął się program pomiarowy na Oceanie Indyjskim, którego zadaniem jest m.in. zbadanie amplitudy dobowych zmian temperatury w oceanie.  

iRobot seaglider

Mój student z Instytutu Geofizyki UW napisał mi dziś email, w którym opisuje pomiary z amerykańskiego statku należącego do Instytutu Oceanografii im. Scripps (R/V Revelle). Ten email jest ciekawy bo pokazuje naukę "w praniu". Przepisuje go tutaj prawie w całości z pewnymi spolszczeniami. 

"Właśnie puściliśmy ostatni sondaż. Za 1.5 godziny przekraczamy linie indyjskiej strefy ekonomicznej w związku z czym wyłączamy wszystkie pomiary na statku (nie można robić pomiarów nukowych z amerykańskich statków w tej strefie i nie można publikować rezultatów badań z tego obszaru).  Poza tym ścigamy zacumowaną boję  Narodowej Służby Meteorologicznej i Oceanicznej USA (NOAA),  która się zerwała i zamierza się wpakować na jakąś wyspe, a Służba by tego bardzo nie chciała. Szybowiec jest w wodzie. Bylo to trochę jak z Monthy Pythona - kapitan statku zrobił nam alarm przeciwpożarowy w trakcie wsadzania szybowca do wody, potem wyłączyli nam internet bo ludzie z NASA chcieli sobie pójść do radaru na statku, a nam internet był potrzebny do komunikacji z szybowcem, ale udało się umieścic go w wodzie bez przykrych niespodzianek. Potem bylo troche gorzej bo okazalo sie że iRobot nie zna się ani na odkurzaczach ani na szybowcach. Żle wycechowany, rozregulowany a wszelkie pytania o pomoc iRobot kierował do podręcznika,  który choć liczy 600 stron to opisy ma raczej mgliste i często sprzeczne. Tym sposobem cały tydzień zabrało Adrianowi dochodzenie do tego o co w tym tak naprawde chodzi. Pomagałem mu w tym. Patrzyłem na te wszystkie wykresy i już naprawdę nieźle rozumiem jak to dziala, jak tym sterowac i co to może. To niezła wprawka, bo dzieki temu wiem na starcie dużo więcej o danych. Np o tym, że pomiar soli ma histerezę (zależność czasową).  Szybowiec  robi pomiary w sposób ciągly z zadanym przedziałem czasowym (miniumum  5 sekund). W zwiazku z tym robi profil 'do dolu' i 'do góry'. Jak się je porówna to widać,  że zasolenie się różni, tworząc krzywą histerezy. Dzieje się tak dlatego,  że do policzenia zasolenia potrzebna jest znajomość temperatury i ciśnienia w danym punkcie,  które z jakiegos powodu (pewnie czasu potrzebnego na procesowanie danych) brane są z poprzedniego punktu. Tym sposobem zasolenie jest zawsze "opóżnione". To samo tyczy  wszystkich profili zależnych od innych zmiennych (chlorofil i tlen). Naturalnie ta histereza jest mała w stosunku do zmienności samego zasolenia, tym niemniej to widać. Po tygodniu mniej więcej udało się wszystko okiełznąć i jest szansa,  że glider wytrzyma do lutego kiedy ma zostać wyciągnięty. Póki co kolejne nurkowania byly podporzadkowane bardziej walczeniu z ustawieniami niż nauce, tym niemniej kilka ciekawych rzeczy już widac. Po pierwsze rzeczywiscie on mierzy do 1m glebokosci. Widać bardzo dobrze cykl dobowy. Fenomenalne. Ma bardzo dobrą rozdzielczość -  robi pomiar co 5 sekund poniżej 1m w warstwie dobrze wymieszanej oceanu. Po drugie widać zmiany o większej częstości wewnątrz termokliny. Poki co glider robil głownie pomiary do 1000m. Docelowo miał robić dziennie 5-6 nurkowań do 300m i jeden głębszy do 1000m. Nurkowanie do 1000m zajmuje 6 godzin (w tym czasie 2 profile). Może się okazać,  że pomiary do 300m w tym systemie są zbyt częste i baterie tego nie wytrzymają (zżeraja znacznie więcej pradu niż powinny, prawdopodobnie przez zle ustawienia balastu). Zaproponowałem Adrianowi pewną korekcję danych. Póki co struktura tych danych jest dość koszmarna, ale napisalem już skrypty w Matlabie, które to czytają. Darek"

poniedziałek, 03 maja 2010

Dziś na japoński statek MIRAI
http://www.jamstec.go.jp/e/about/equipment/ships/mirai.html

ma zaokrętować mój doktorant - Darek Baranowski.  Rejs jest z Guam na Palau, czyli odbywa się w tropikalnym rejonie Pacyfiku. W czasie pierwszej części rejsu planowane jest umieszczenie 8 specjalnych sond Argo, które będą mierzyły temperaturę i zasolenie w górnych 500 metrach oceanu. Dlatego dziś będzie o Argo i o tym jak się mierzy temperaturę w głębi oceanu. W tamtym roku napisaliśmy artykuł o Argo na polskiej Wikipedii. Darek robił wtedy magisterium na temat sieci Argo, i między innymi w ten sposób, przez pisanie artykułu na Wikipedii, wymienialiśmy informację co trzeba zrobić i przeczytać i gdzie są dane.  Moim zdaniem artykuł wyszedł całkiem encyklopedycznie
http://pl.wikipedia.org/wiki/Argo_(oceanografia)

Argo ma ciekawą  historię. W mitologii greckiej 52 bohaterów greckich wyruszyło na statku  Argo pod wodzą Jazona po Złote runo.  Argo to sieć około 3000 sond, które są umieszczane w oceanie ze statków, a następnie są już autonomiczne. Pierwsze wersje zostały skonstruowane w Instytucie Oceanografii imienia Scripps przez Russa Davisa.  Jego kolega z piętra niżej Dean Roemmich, wymyślił, że można wykorzystać takie sondy do skonstruowania światowej sieci pomiarowej. Było to ważne,  ponieważ do końca lat 1990 większość pomiarów oceanicznych odbywało się ze statków.  Do pomiarów temperatury na powierzchni można wykorzystać satelity, ale pomiary w głębi oceanu muszą być robione bezpośrednio (dla oceanografów - m.in. ze względu na to, że zdalne metody akustyczne były krytykowane ze względu na możliwy wpływ na wieloryby).  Na lądzie stacje meteorologiczne są w jednym miejscu przez lata. W przypadku sond, które poruszają się wraz z prądami oceanicznymi sytuacja nie jest taka prosta.  Jednak Dean Roemmich wiedział, że jeżeli większość czasu sondy będę spędzać głęboko pod wodą, to wtedy będą mniej więcej wypływać w tym samym miejscu. Dzieje się tak dlatego, bo przepływ głęboko w oceanie nie powoduje gromadzenia się sond w jednym miejscu; przepływ jest bezdywergencyjny. Z tego powodu sondy muszą przebywać na powierzchni bardzo krótko.  Sonda sama się wynurza i zanurza co kilka dni. Sondy sa tak skonstruowane, że mogą zmieniać swoją wyporność poprzez bardzo małą zmianę swojej objętości - robi się to gumowym pęcherzem.  Podczas kilku godzin na powierzchni oceanu sondy wysyłają dane do satelity, które następnie są transmitowane na Ziemię.  W czasie cyklu wynurzania sondy wykonują pomiary temperatury i zasolenia. Pierwsza sonda sieci Argo zaczęła pomiary pod koniec 1999 roku.  Sondy mają czas życia 3-5 lat głównie ze względu na to, że  wykorzystują baterie. Istnieją  teraz nowe technologie, które pozwalają na ładowanie baterii za pomocą efektu różnic temperatur w czasie wynurzania się sondy. Na początku cyklu sondy zanurzają się do głębokość około 1 kilometra, na której pozostają około 9 dni. Następnie zanurzają się do głębokości 2 kilomterów i zaczynają powracać na powierzchnię. Pomiary są wyłączane przed osiągnięciem powierzchni ze względu na możliwe problemy z zanieczyszczeniami znajdującymi się na powierzchni oceanu. Nowe techniki komunikacji z sondami wykorzystują system telefoniczny Iridium co umożliwia szybkie przesyłanie danych po wynurzeniu ponieważ sondy nie muszą czekać na przelot satelity nad danym miejscem. Dzięki temu można wysłac sondzie rozkaz, żeby zmieniła zmianę sposobu profilowania. Jest to ważne w szczególnych przypadkach, np kiedy sonda jest w okolicy cyklonu tropikalnego i warto mierzyć profil temperatury z większą dokładnością.

Do momentu stworzenia systemu Argo większość pomiarów temperatury w głębi oceanu odbywało się za pomocą statków badawczych lub statków handlowych, czasami za pomocą pomiarów z zakotwiczonych boi oceanicznych. Sieć Argo to kompletnie nowa jakość w pomiarach oceanicznych. A wszystko wydarzyło się w przeciągu ostatnich kilku lat.

sobota, 13 marca 2010

Ponieważ ocena globalnego ocieplenia zależy od pomiarów temperatury warto zablogować na temat tego jak się mierzy temperaturę. Sprawa jest o tyle ważna i kontrowersyjna bo jeden z argumentów przeciw hipotezie globalnego ocieplenia jest oparty na tym, że nie ma żadnego ocieplenia tylko mierzymy zmiany temperatury w coraz większych, i przez to cieplejszych, miastach - tzw. efekt wyspy cieplnej. Tyle tylko, że wzrost temperatury obserwuje się też w pomiarach temperatury oceanu na całym globie, gdzie nie ma miast. Dlatego zaczniemy od pomiarów temperatury powierzchni oceanu

http://pl.wikipedia.org/wiki/Temperatura_powierzchni_oceanu

Sprawa jest skomplikowana bo trudno zmierzyć termometrem temperaturę samej powierzchni oceanu. Termometrem łatwiej to zrobić pod powierzchnią oceanu. Takie pomiary robione są ze statków na głębokości zazwyczaj około 20 metrów. Można jednak wykonać pomiary temperatury oceanu za pomoców obserwacji w podczerwieni (efekt cieplarniany jest związany z tymi długościami promieniowania) lub w mikrofalach. Takie pomiary wykonuje się zazwyczaj satelitarnie. W podczerwieni pomiary temperatury są rzeczywiście robione bardzo blisko powierzchni oceanu dlatego bo gdyby nasze oczy widziały w podczerwieni, to patrząc na ocean widzelibyśmy prawie czarną powierzchnię – powiedzmy powierzchnię doskonale szarą, przez którą promieniowanie nie przenika. Natomiast za pomocą pomiarów mikrofalowych oceniamy temperaturę kilka milimetrów pod powierzchnią oceanu. Gdyby temperatura ostatnich kilkunastu metrów oceanu była jednorodna nie byłoby kłopotu. W rzeczywistości tak nie jest. Promieniowanie widzialne przenika kilka metrów w głąb oceanu, co można zaobserwować kąpiąc się w basenie, i górna warstwa, zwłaszcza kiedy nie ma wiatru, ma stosunkowo dużą dzienną amplitudę temperatury. Ta temperatura nazywa się temperaturą ciepłej warstwy powierzchniowej. Podsumujmy. Mamy tych temperatur powierzchni oceanu przynajmniej 4 - temperaturę naskórka oceanu (1 mikron w głąb, czyli znacznie mniej niż średnica ludzkiego włosa, nawet blondynki, które mają najcieńsze włosy i dlatego są atrakcyjne), temperaturę blisko naskórka (kilka milimetrow od powierzchni), temperaturę warstwy ciepłej (pierwsze kilka metrów), i temperaturę objetościową (około 20 m pod powierzchnią). Dane satelitarne umożliwiają pomiary na całym prawie oceanie, pomiary z dryfujących boi, boi zakotwiczonych, ze statków, są znacznie bardziej ograniczone w czasie i w przestrzeni. Sprawę ujednorodnienia tych pomiarów z różnych platform rozwiązano w ten sposób, że pomiary satelitarne są porównywane z pomiarami bezpośrednimi. W ten empiryczny sposób znajduje się relację pomiędzy pomiarem satelitarnym a temperaturą na głębokości 20 m. Dzieki temu możemy zmierzyc zmiany temperatury oceanu nawet w obszarach gdzie jest mało statków – np na południowym Oceanie Światowym. Łatwo zauważyć, że istnieje problem czy temperatura na głębokości 20m jest identyczna z temperaturą powierzchniowej warstwy ciepłej czy temperaturą naskórka oceanu, ale to już inna sprawa na inny blog. Zmiany klimatyczne powierzchni oceanu ocenia się na podstawie takich mieszanych pomiarów. Istnieją niebywale interesujące techniki pomiarowe oparte na sieci dryfujących i profilujacych sond pomiarowych o czym kiedyś indziej.