Bathythermograph – Wikipedia

Gerät zur Erkennung von Wassertemperatur und -druck

Die Bathythermograph, oder BT, auch bekannt als der Mechanischer Bathythermograph, oder MBT;^[1] ist ein Gerät, das einen Temperatursensor und einen Wandler enthält, um Änderungen der Wassertemperatur gegenüber der Tiefe bis zu einer Tiefe von ungefähr 285 Metern (935 Fuß) zu erkennen. Mit einer kleinen Winde auf dem Schiff ins Wasser abgesenkt, zeichnet das BT Druck- und Temperaturänderungen auf einem beschichteten Glasobjektträger auf, während er fast frei durch das Wasser fällt.^[2] Beim Fallenlassen des Instruments wird der Draht bis auf eine vorgegebene Tiefe ausgefahren, dann gebremst und der BT wieder an die Oberfläche gezogen.^[1] Da der Druck eine Funktion der Tiefe ist (siehe das Pascalsche Gesetz), können Temperaturmessungen mit der Tiefe korreliert werden, in der sie aufgezeichnet werden.^{[citation needed]}

Geschichte[edit]

Die wahren Ursprünge des BT begannen 1935, als Carl-Gustaf Rossby mit dem Experimentieren begann. Anschließend leitete er die Entwicklung des BT an seinen Doktoranden Athelstan Spilhaus weiter, der dann 1938 den BT vollständig entwickelte^[1] als Zusammenarbeit zwischen MIT, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) und der US Navy.^[3] Das Gerät wurde während des Zweiten Weltkriegs modifiziert, um für die US-Marine Informationen über die unterschiedlichen Temperaturen des Ozeans zu sammeln. Ursprünglich wurden die Objektträger vorbereitet, „indem man mit dem Finger etwas Stinktieröl aufrieb und dann mit der weichen Handseite abwischte“, gefolgt von einem Räuchern des Objektträgers über der Flamme eines Bunsenbrenners.^[4] Später wurde das Stinktieröl durch einen aufgedampften Metallfilm ersetzt.^[1]

Da die Wassertemperatur je nach Schicht variieren kann und das Sonar durch ungenaue Standortergebnisse beeinflussen kann, wurden während des Zweiten Weltkriegs Bathothermographen (US-Schreibweise des Zweiten Weltkriegs) an den Außenrümpfen von US-U-Booten installiert.^[5]

Durch die Überwachung von Abweichungen oder das Fehlen von Abweichungen in Unterwassertemperatur- oder -druckschichten, während sie unter Wasser sind, könnte der U-Boot-Kommandant Temperaturschichten anpassen und kompensieren, die die Sonargenauigkeit beeinträchtigen könnten. Dies war besonders wichtig, wenn Torpedos auf ein Ziel abgefeuert wurden, das ausschließlich auf einem Sonar-Fix basiert.^[5]

Noch wichtiger ist, dass, wenn das U-Boot von einem Überwasserschiff mit Sonar angegriffen wurde, die Informationen des Bathothermographen es dem U-Boot-Kommandanten ermöglichten, nach Thermoklinen zu suchen, bei denen es sich um kältere Wasserschichten handelt, die den Ping vom Sonar des Überwasserschiffs verzerren würden, wodurch das U-Boot unter Beschuss, um seine tatsächliche Position zu “verschleiern”, um Schäden durch Wasserbomben zu entgehen und schließlich vom Überwasserschiff zu entkommen.^[5]

Während des gesamten Einsatzes des Bathythermographen stellten verschiedene Techniker, Wachleute und Ozeanographen fest, wie gefährlich das Aufstellen und Einholen des BT war. Laut Wachmann Edward S. Barr:

„… Diese BT-Position war bei jeder Art von rauem Wetter häufig von Wellen ausgesetzt, die das Deck sauber fegen. Trotz brechender Wellen über der Seite musste der Operator seine Station halten, da das Gerät bereits über der Seite war Da die Brems- und Hubkraft in einem einzigen Handhebel vereint waren, konnte man nicht in Deckung gehen. Wenn man diesen Hebel losließ, wickelte sich das gesamte Seil der Winde ab und das Aufnahmegerät mit allen Kabeln ins Meer Es war keine Seltenheit, aus der Schutzposition der Labortür zurückzuschauen und zu sehen, wie Ihr Wachmann an der BT-Winde komplett aus dem Blickfeld verschwand, als eine Welle über die Seite krachte. … Wir wechselten uns auch ab BT-Messwerte. Es war nicht fair, wenn nur eine Person ständig nass wurde.”^[6]

Einweg-Badethermograph[edit]

Nachdem James M. Snodgrass die Gefahren des Einsatzes und des Abrufens von BTs aus erster Hand erlebt hatte, begann er mit der Entwicklung des verbrauchbaren Bathythermographen (XBT). Beschreibung von Snodgrass zum XBT:

Kurz gesagt würde die Einheit in zwei Komponenten zerfallen, wie folgt: die Einheit vom Schiff zur Oberfläche und die Einheit von der Oberfläche zur verbrauchbaren Einheit. Ich denke an ein Paket, das entweder mit der „Armstrong“-Methode oder einem einfachen mechanischen Gerät abgeworfen werden könnte, das jederzeit mit dem Überwasserschiff verbunden wäre. Der Draht würde vom Oberflächenschiff und nicht von der Oberflächenschwimmereinheit abgezogen. Der Oberflächenschwimmer würde ein Minimum an Auftrieb und einen kleinen, sehr einfachen Seeanker erfordern. Von dieser einfachen Plattform würde die BT-Einwegeinheit wie für die Akustikeinheit skizziert sinken. Es würde sich jedoch abwickeln, da es sich um einen sehr feinen Faden aus wahrscheinlich neutral schwimmfähigem Leiter handelt, der an der Schwimmereinheit endet und von dort mit dem zum Schiff führenden Draht verbunden ist.^[7]

In den frühen 1960er Jahren beauftragte die US Navy die Sippican Corporation aus Marion, Massachusetts, mit der Entwicklung des XBT, die zum alleinigen Lieferanten wurde.^[1]

Ein XBT wird über einen Handheld-Launcher gestartet.

Ein Rendering einer XBT-Sonde.

Die Einheit besteht aus einer Sonde; eine Drahtverbindung; und ein Bordkanister. Im Inneren der Sonde befindet sich ein Thermistor, der elektronisch mit einem Schreiber verbunden ist. Die Sonde fällt frei mit 20 Fuß pro Sekunde und das bestimmt ihre Tiefe und liefert eine Temperatur-Tiefe-Kurve auf dem Rekorder. Ein Paar feiner Kupferdrähte, die sowohl von einer auf dem Schiff zurückgehaltenen als auch einer mit dem Instrument abgeworfenen Spule ablaufen, stellen eine Datenübertragungsleitung zum Schiff für die Aufzeichnung an Bord bereit. Schließlich läuft der Draht aus und bricht, und das XBT sinkt auf den Meeresboden. Da der Einsatz eines XBT nicht erfordert, dass das Schiff langsamer wird oder den normalen Betrieb anderweitig stört, werden XBTs oft von Gefäße der Gelegenheit, wie Frachtschiffe oder Fähren, und auch durch spezielle Forschungsschiffe, die unterwegs Operationen durchführen, wenn ein CTD-Abwurf das Schiff für mehrere Stunden anhalten müsste. Auch luftgestützte Versionen (AXBT) werden verwendet; diese verwenden Funkfrequenzen, um die Daten während des Einsatzes an das Flugzeug zu übertragen. Lockheed Martin Sippican hat heute über 5 Millionen XBTs hergestellt.

Arten von XBTs[edit]

Quelle:^[8]

Teilnahme nach Monat des Landes und der Institutionen, die XBTs einsetzen[edit]

Nachfolgend finden Sie die Liste der XBT-Bereitstellungen für 2013:^[9]

XBT-Abfallrate-Bias[edit]

Da XBTs keine Tiefe (zB über Druck) messen, werden Fallgeschwindigkeitsgleichungen verwendet, um Tiefenprofile aus einer im Wesentlichen Zeitreihe abzuleiten. Die Fallgeschwindigkeitsgleichung hat die Form:

Eine wichtige Schlussfolgerung daraus ist, dass ein Tiefen-Temperatur-Profil integriert werden kann, um den Wärmegehalt des oberen Ozeans abzuschätzen; der Bias in diesen Gleichungen führt zu einem warmen Bias in den Schätzungen des Wärmegehalts. Die Einführung von Argo-Floats hat eine viel zuverlässigere Quelle für Temperaturprofile als XBTs bereitgestellt, jedoch bleibt der XBT-Rekord wichtig für die Schätzung dekadischer Trends und Variabilität, und daher wurden viele Anstrengungen unternommen, um diese systematischen Verzerrungen aufzulösen. Die XBT-Korrektur muss sowohl eine Tropfenratenkorrektur als auch eine Temperaturkorrektur umfassen.

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

1. ^ ^{ein B C D e} Scripps Institution of Oceanography: Sonding the Oceans 1936 bis 1976. San Diego, Kalifornien: Tofua Press, 1978. http://ark.cdlib.org/ark:/13030/kt109nc2cj/
2. ^ Stewart, Robert H. (2007). Einführung in die physikalische Ozeanographie (PDF). College-Station: Texas A&M University. OCLC 169907785.
3. ^ “Badethermograph, Athelstan Spilhaus, 1936 | die MIT 150 Ausstellung”.
4. ^ Brief von Allyn Vine an Richard H. Fleming, 20. August 1941.
5. ^ ^{ein B C} Blair, Jr., Ton (2001). Silent Victory, der US-U-Boot-Krieg gegen Japan. Annapolis, Maryland: Naval Institute Press. P. 458. ISBN 1-55750-217-X.
6. ^ „MIDPAC – Der erste große Schritt“, Manuskript, 17. August 1975.
7. ^ „Neue Techniken in der Unterwassertechnologie“, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 2, No. AES-2, Nr. 6 (November 1966), 626.
8. ^ Lockheed Martin Sippican (September 2005). “Expendable Bathythermograph Expendable Sound Velocimeter (XBT/XSV) Expendable Profiling Systems” (PDF). P. 3. Archiviert von das Original (PDF) am 3. Februar 2013. Abgerufen 2015-07-20.
9. ^ “SOOP-Betriebsbericht: XBT-Programm” (PDF). Atlantic Oceanographic & Meteorological Laboratory der NOAA. 31. Oktober 2014. p. 2. Abgerufen 20. Juli 2015.
10. ^ Gouretski, VV, und KP Koltermann, 2007, Wie stark erwärmt sich der Ozean wirklich? Geophysikalische Forschungsbriefe, L01610, doi:10.1029/2006GL027834
11. ^ “NOAA XBT Fall Rate Workshop”. Abgerufen 3. Dezember 2013.
12. ^ Viktor Gouretsk (25.–27. August 2010). XBT-Bias- und Fallrate-Workshop-Zusammenfassungsbericht (PDF). XBT-Bias- und Fall-Rate-Workshop. Hamburg, Deutschland. P. 14. Archiviert von das Original (PDF) am 3. Juli 2013. Abgerufen 8. Mai 2014.

• Blair, Clay Jr. (2001). Silent Victory, der US-U-Boot-Krieg gegen Japan. Annapolis, Maryland: Naval Institute Press. P. 458. ISBN 1-55750-217-X.

Externe Links[edit]