Batitermógrafo - Bathythermograph

Um batitermógrafo

O batitermógrafo , ou BT , também conhecido como Batitermógrafo mecânico ou MBT ; é um dispositivo que contém um sensor de temperatura e um transdutor para detectar mudanças na temperatura da água em relação à profundidade até uma profundidade de aproximadamente 285 metros (935 pés). Abaixado por um pequeno guincho no navio na água, o BT registra as mudanças de pressão e temperatura em uma lâmina de vidro revestida conforme ela é jogada quase livremente na água. Enquanto o instrumento está sendo derrubado, o fio é desenrolado até atingir uma profundidade predeterminada, então um freio é aplicado e o BT é puxado de volta à superfície. Como a pressão é função da profundidade (veja a lei de Pascal ), as medições de temperatura podem ser correlacionadas com a profundidade em que são registradas.

História

As verdadeiras origens do BT começaram em 1935, quando Carl-Gustaf Rossby começou a fazer experiências. Ele então encaminhou o desenvolvimento do BT para seu aluno de graduação Athelstan Spilhaus , que então desenvolveu totalmente o BT em 1938 como uma colaboração entre o MIT , Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) e a Marinha dos Estados Unidos . O dispositivo foi modificado durante a Segunda Guerra Mundial para reunir informações sobre a variação da temperatura do oceano para a Marinha dos Estados Unidos . Originalmente, as lâminas eram preparadas "esfregando um pouco de óleo de gambá com um dedo e, em seguida, enxugando com o lado macio da mão", seguido de fumar a lâmina sobre a chama de um bico de Bunsen. Mais tarde, o óleo de gambá foi substituído com um filme de metal evaporado.

Uma vez que a temperatura da água pode variar por camada e pode afetar o sonar , produzindo resultados de localização imprecisos, batothermographs (grafia da Segunda Guerra Mundial nos Estados Unidos) foram instalados nos cascos externos dos submarinos dos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial .

Ao monitorar variações, ou falta de variações, na temperatura subaquática ou nas camadas de pressão, enquanto submerso, o comandante do submarino pode ajustar e compensar as camadas de temperatura que podem afetar a precisão do sonar . Isso era especialmente importante ao disparar torpedos contra um alvo com base estritamente em uma correção de sonar.

Mais importante, quando o submarino estava sob ataque de um navio de superfície usando sonar, as informações do batototermógrafo permitiam ao comandante do submarino buscar termoclinas , que são camadas mais frias de água, que distorceriam o ping do sonar do navio de superfície, permitindo que o submarino sob ataque para "disfarçar" sua posição real e para escapar dos danos da carga de profundidade e, eventualmente, para escapar do navio de superfície.

Durante o uso do batitermógrafo, vários técnicos, observadores e oceanógrafos notaram o quão perigoso era o posicionamento e a recuperação do BT. De acordo com o observador Edward S. Barr:

“… Em qualquer tipo de tempo ruim, essa posição do BT estava frequentemente sujeita a ondas que faziam uma varredura limpa no convés. Apesar das ondas quebrarem pela lateral, o operador tinha que se segurar em sua posição, pois o equipamento já estava na lateral . Não se podia correr para se abrigar, pois o freio e a força de içamento estavam combinados em uma única alavanca manual. Soltar essa alavanca faria com que todo o fio do guincho se desenrolasse, enviando o dispositivo de gravação e todos os seus cabos para o oceano. fundo para sempre. Não era incomum, da posição protetora da porta do laboratório, olhar para trás e ver seu colega de guarda no guincho BT desaparecer completamente quando uma onda cairia pela lateral. ... Também nos revezamos nos revezando. Leituras de BT. Não era justo que apenas uma pessoa ficasse molhada de forma consistente. "

Batitermógrafo consumível

Depois de testemunhar em primeira mão os perigos de implantar e recuperar BTs, James M. Snodgrass começou a desenvolver o batitermógrafo descartável (XBT). Descrição de Snodgrass do XBT:

Resumidamente, a unidade se dividiria em dois componentes, como segue: o navio para a unidade de superfície e a unidade da superfície para a unidade descartável. Tenho em mente um pacote que poderia ser alijado, seja pelo método “Armstrong”, ou algum simples dispositivo mecânico, que estaria sempre conectado ao navio de superfície. O fio seria solto do navio de superfície e não da unidade de flutuação de superfície. A flutuação de superfície exigiria um mínimo de flutuação e uma âncora marítima pequena e muito simples. Dessa plataforma simples, a unidade BT dispensável afundaria conforme descrito para a unidade acústica. No entanto, ele se desenrolaria ao passar por um fio muito fino de condutor provavelmente com flutuação neutra terminando na unidade flutuante, daí conectado ao fio que conduz ao navio.

No início dos anos 1960, a Marinha dos Estados Unidos contratou a Sippican Corporation de Marion, Massachusetts, para desenvolver o XBT, que se tornou o único fornecedor.

Um XBT sendo lançado por meio de um iniciador portátil.

Uma renderização de uma sonda XBT.

A unidade é composta por uma sonda; um link de fio; e uma vasilha de bordo. Dentro da sonda há um termistor que é conectado eletronicamente a um registrador gráfico. A sonda cai livremente a 20 pés por segundo e isso determina sua profundidade e fornece um rastreamento de temperatura-profundidade no gravador. Um par de fios de cobre finos que saem de um carretel retido no navio e um colocado com o instrumento, fornecem uma linha de transferência de dados para o navio para gravação a bordo. Eventualmente, o fio acaba e se rompe, e o XBT afunda no fundo do oceano. Uma vez que a implantação de um XBT não exige que o navio reduza a velocidade ou interfira de outra forma com as operações normais, os XBTs são frequentemente implantados a partir de navios de oportunidade , como navios de carga ou balsas, e também por navios de pesquisa dedicados que conduzem operações em andamento quando um CTD lança exigiria a parada do navio por várias horas. Versões aerotransportadas (AXBT) também são usadas; estes usam frequências de rádio para transmitir os dados para a aeronave durante a implantação. Hoje, a Lockheed Martin Sippican fabricou mais de 5 milhões de XBTs.

Tipos de XBTs

Fonte:

Participação por mês de país e instituições implantando XBTs

Abaixo está a lista de implantações XBT para 2013:

Polarização da taxa de queda de XBT

Uma vez que os XBTs não medem a profundidade (por exemplo, através da pressão), as equações da taxa de queda são usadas para derivar perfis de profundidade do que é essencialmente uma série temporal. A equação da taxa de queda assume a forma:

${\ displaystyle z (t) = at ^ {2} + bt}$

onde, z (t) é a profundidade do XBT em metros; t é o tempo; e a & b são coeficientes determinados usando métodos teóricos e empíricos. O coeficiente b pode ser considerado a velocidade inicial quando a sonda atinge a água. O coeficiente a pode ser considerado como a redução da massa com o tempo, à medida que o fio se desenrola.

Por um tempo considerável, essas equações foram relativamente bem estabelecidas, no entanto, em 2007, Gouretski e Koltermann mostraram um viés entre as medições de temperatura XBT e as medições de temperatura CTD . Eles também mostraram que isso varia com o tempo e pode ser devido a erros no cálculo da profundidade e na medição da temperatura. A partir daí, o Workshop NOAA XBT Fall Rate de 2008 começou a abordar o problema, sem nenhuma conclusão viável sobre como proceder com o ajuste das medições. Em 2010, o segundo Workshop de taxa de queda do XBT foi realizado em Hamburgo, na Alemanha, para continuar discutindo o problema e forjar um caminho a seguir.

Uma das principais implicações disso é que um perfil de temperatura de profundidade pode ser integrado para estimar o conteúdo de calor do oceano superior; o viés nessas equações leva a um viés quente nas estimativas de conteúdo de calor. A introdução de flutuadores Argo forneceu uma fonte muito mais confiável de perfis de temperatura do que XBTs, no entanto, o registro XBT continua importante para estimar as tendências decadais e variabilidade e, portanto, muito esforço foi colocado para resolver esses vieses sistemáticos. A correção XBT precisa incluir uma correção de taxa de queda e uma correção de temperatura.

Usos

• Oceanografia e hidrografia : para obter informações sobre a estrutura de temperatura do oceano.
• Submarino e luta anti-submarina : para determinar a profundidade da camada ( termlino ) usado por submarinos para evitar activo sonar pesquisa.

Veja também

• Sondagem de profundidade
• Condutividade, temperatura, profundidade
• Lander bentônico
• CTD

Referências

• Blair, Clay Jr. (2001). Vitória silenciosa, a guerra de submarinos dos EUA contra o Japão . Annapolis, Maryland: Naval Institute Press. p. 458. ISBN 1-55750-217-X.

links externos

• Expendable Bathythermograph Expendable Sound Velocimeter (XBT / XSV) Sistemas de perfilagem expansível da Lockheed Martin Sippican
• Clima e ciência atmosférica em Scripps: The Legacy of Jerome Namias (a página 2 mostra Jerome Namias com um batitermógrafo)
• Scripps Institution of Oceanography: Probing the Oceans 1936-1976