underway ctd (uctd) observation during r/v mirai mr13-03 cruise over western tropical pacific

「みらい」MR13‐03  Underway CTD試験観測結果速報

長谷川 拓也・茂木　耕作（leg 1）・         横井　覚・勝俣　昌己（on board） 

                                  & Supported by EMS MWJ, GODI 

2013/06/26　チーム会合

2013/06/26　チーム会合

OUTLINE   UCTD概要紹介  IntroducGon of UCTD system 　MR13‐03 UCTD試験観測の目的 Purpose 　UCTD構成パーツの概要 UCTD components 　一連の観測手順の紹介（動画）Movie 

　データ検証 Data check 　まとめ Summary 

　将来のための追加購入アイテム Items required 

特徴 IntroducGon of UCTD system

              moving vessel             repeatable operaGon　  data accuracy    manpower CTD:                ×　　　　　　　　　　　　　　 ◎                             ◎                       × XCTD:             ◎　　　　　　　　　　　　　　 ×                               ×                       ◎ UCTD:             ○                                         ◎                            ○                       ○ (6名：将来4名？)        　

UCTD, CTD, XCTD比較

UCTD長所: 航走しながら、XCTDよりも高い精度で繰り返し観測可能 UCTD system can get good‐quality Temp & Salinity profile from moving vessel with repeatable operaGon 

                                        conducGvity (S/m)      Temp（℃）　 depth（dbar)      salinity (psu) resoluGon:　　　　　　　    0.0005                        0.002             0.5                       0.005　　　　　accuracy（raw data）:        0.003                          0.02               4                         0.3 Accuracy（processed）:     0.002~0.005             0.004              1                         0.02~ 0.05 range :                                0~9                            ‐5 ~ 43         0~2000                  0~42

UCTD Accuracy etc

               Ship speed (kt)    OperaGon Gme（min: including rewinding & data‐downloading）  200m:          12　                           25　　　　　　　　　  500m:          10                              30 1000m:           2                              30   

UCTD obs: max ship speed & Gme needed

XCTD<<UCTD<CTD

CTD<<UCTD<XCTD  * XCTD: 1000m‐10kt

目的 Purpose

# UCTD観測の基礎手順の確立  establish UCTD operaGon method on R/V Mirai 

# データ初期チェック（スパイク、CTDとの比較） Data check, comparison with CTD 

# 様々な運用に向けた確認（連続cast、閉曲線、夜間観測） Pilot operaGon such as conGnuous cast, closed line obs, night‐Gme obs. 

UCTD構成パーツの概要 UCTD components

パーツ概要

主要パーツ： 1. リワインダー 2. プローブ・テールスプール 3. ウィンチ 4. ダビット・ターンテーブル 5. 電源BOX 

サブパーツ： 1. プローブ回収時保護カバー 2. プローブ用一時保管ソケット 

その他アイテム： 1. 船体への取り付け金具 2. カバー・防水シート・電源用防水ビニール 3. ストップウォッチ 

主要パーツ１：リワインダー Rewinder

# ラインを巻く # プローブと連結するテールスプールにラインを巻いていく 

主要パーツ2：センサープローブ・テールスプール Sensor probe & tail spool

# Tail spool：ラインを巻く 

# 連結してから投入 

# Sensor probe：T, S, Pセンサーを内蔵 

Magnet switch: remove: start measurement insert: stop measurement & bluetooth communication (automatically sleep after 3 min. with no-command)

プローブとテールスプールの連結 ConnecGon bet. Sensor probe & tail spool

# 突起と穴が合うようにまわしながらはめる # はめた後に、ボビンの白いボタンが、プローブの磁石の部分と同じライン上になるようにまわす # とりはずしは、ボビンの白いボタンを押して、回転させる

データ吸い出し・処理用PC Laptop for data download & procedure

# プローブとPCはBluetoothで通信する # データ吸い出し・処理用のSBE社製ソフトをインストールする # OS： windows XP, windows 7 # Bluetooth内蔵ノートPCが望ましい 　　（非内蔵型ならばUCTD通信用USBアダプタを使用）

プローブ充電 Probe power charge

マニュアルには4V以上充電しないようにと記載されているが、 正しくは8.0V以上にならないようする

自動的に充電を終了する機能はないが、過充電防止機能はある

[充電] 前回充電時より３０キャスト経過するか、電圧が7.0V未満となったら充電する 電圧は、PCを接続して”dv”コマンドで監視する。ESPで監視終了 必要に応じて、データ回収後に充電を行う

[方法] プローブのテールのカップリングを専用6角レンチで外す チャージピンのゴム製ダミープラグを外す チャージピンの近くに”+”と”-”の表示があるので、赤色コネクターを”+”、黒色コネクターを “-”に接続する。 充電には2から4時間かかる

主要パーツ3：ウィンチ Wintch

# プローブ投入時：クラッチを切って、プローブを自由落下させる # プローブ巻き上げ時：クラッチを接続して、内蔵モーターでプローブを巻き上げる # 通常は電動でモーター駆動。モーター故障時には、手動で巻き上げる方法も有る 

主要パーツ3：ウィンチ Wintch

ウィンチ側面の操作ボタン・スイッチ類 

ウィンチ背面の手動ブレーキ 

主要パーツ4：ダビット・ターンンテーブル Davit & Turn‐table  

# プローブ投入時：ダビットを投入側（MR13‐03では、船尾＝海側）に向ける # リワインディング時：ダビットを投入時と反対方向（MR13‐03では船首方向）に向ける 

投入位置 リワインディング位置

ターンテーブルの黒い突起物を引っ張って９０度まわす ことによって、ダビット一式が回転する。回転が完了したら 突起物を逆にひねって元に戻して固定する。

主要パーツ5：Power BOX

# 船から電力を取得し、ウィンチとリワインダーに 　　電力を供給する # 船の電源は、100V　もしくは220V 

ボックス内に予備ヒューズあり

船体の電源と電源BOXをつなぐアダプターを 別個に用意（MR13‐03ではMWJより借用） 

サブパーツ1：プローブ回収時保護カバー Probe Cover

# プローブ回収時に、プローブが船体付近に到達したら、ラインに差し込んで落下させ、 　プローブを船体に接触しないように保護する # ライン差し込み時に怪我をしないように注意する 

サブパーツ2：プローブ用一時保管ソケット Probe Socket

# プローブが on deck時に保管する # 清水（ミリQ）で７割程度満たすようにする（センサー洗浄のため） 

その他アイテム1：船体への取り付け金具  Afachment part 

# ターンテーブルと船体をとりつける # 取り付け位置の形状に合わせて、作成する。 # 納期は約1ヶ月。事前の船体下見が必要。 

2,3 cast実施するとボルトが若干ゆるむので、毎日ボルトの確認が必要 

動画で作業の観測の流れを紹介 （茂木さん作成） 

Movie by Moteki‐san

一つ一つの操作はシンプル; Simple operaGon  

手数は多いので、ケアレスミス防止策が必要: Avoid careless‐mistake at each step （ログシートに確認事項や手順を掲載） 

ウィンチには警告ランプなどが一切ないので事前点検を毎回行う: Need pre‐checkout 

ウィンチ発熱の問題は発生せず（500mx3回OK:ただし40℃以上になる）: Winch OK 

夜間作業も大きな問題なし（テールスプールに蛍光塗料？）: Night‐Gme operaGon OK 

データ吸い出しはアッパーデッキで行う（プローブをドライラボに毎回移動するのは 好ましくない）。防水・頑丈なノートPCが必要: Need touch‐laptop 

波高2mでも問題無し; OperaGon under 2m‐wave‐height condiGon: OK 

不具合発生時のために着水などの様子を記録: Need Picture & movie recording 

観測作業のまとめ Summary

Log‐sheet

データ検証 Data check 

観測ステーション UCTD StaGon 

StaGon/Cast   Time (UYC)    lat         　 lon          depth (m)  ship speed (drop, recovery :kt) 　　　 ‐‐レグ1‐‐ P001C1:    2013/06/04  31 01.18N   140 47.67E    200         6.9, 2.0    *ダミープローブ使用   001C1:    2013/06/04  30 48.55N   140 45.61E    200         7.1, 2.0   002C1:    2013/06/04  30 43.33N   140 44.68E    200       10.0, 5.0   002C2:    2013/06/04  30 39.22N   140 43.81E    200      10.0, 6.0   002C3     2013/06/04  30 31.80N   140 41.77E     200     10.0,7.0    * データ記録無し（原因不明）   003C1     2013/06/05  25 58.87N   138 58.54E     200     11.7,8.0   003C2     2013/06/06  25 53.90N   138 56.31E     200     11.5,9.0   003C3     2013/06/05  25 48.30N   138 54.27E     200     11.7,9.8   004C1     2013/06/05  25 42.90N   138 52.24E     500      9.9,10.1   005C1     2013/06//06  21 27.42N   137 08.10E    500     9.8,9.8   005C2     2013/06/06  21 19.84N   137 05.26E     500      9.5,10.1   005C3     2013/06/06  21 12.58N   137 02.51E     500      9.7,9.8 P002C1:    2013/06/07  15 06.23N   135 12.00E     200     11.5,115   *夜間、ダミープローブ使用   006C1:    2013/06/97  15 01.70N   135 00.50E     200     11.6,11.5  * 夜間   007C1:    2013/06/08  12 58.57N   135 00.27 E    800       1.9,1.9      * CTD1000mの直後 ‐‐レグ2‐‐   008C1:    2013/06/24  12 00.38N   134 59.99E     500　　　　　　　　* CTD500mの直後   009C1:    2013/06/25                                                500                         * CTDフレームにプローブ取り付け 

001 002

003 004

005

006

007 008

プロファイル（down/データ処理後1db平均） 

Salinity spike: ~0.005

Very high descent rate（16m/s）

Salinity spike < 0.005

落下速度の極小に塩分スパイクが対応していないケースが多い （落下速度極小以外でも塩分スパイク有り）

Distance between each cast：~12km

塩分の値が各キャストで異なる

Distance between each cast：~10km

Upper layer: low salinity

20-30m間隔で落下速度が増減 テールスプール一巻き分の長さに相当 （ラインの繰り出し位置によって落下速度が変化）

Upper layer：low salinity

CTDとの比較 Comparison to CTD

UCTD 007C01 & CTD just before（2km distance/0.5 hour Gme difference)

Solid line：UCTD Dofed line：CTD

Descent rate（for UCTD）

Temperature

Salinity

深度方向に 5‐10m程度ずれる

圧力センサー異常？ or 自然現象

CTDにはないピーク＆落下速度（小） 　　→ T/Cセンサー応答速度差を補正しきれないための 　　　　みかけの塩分ピーク

深度方向に 5‐10m程度ずれる

Similar in gross feature

StaGon 007C01: 0‐100m 拡大

descent rate

conducGvity density

Temperature

Salinity

Leg2定点観測: StaGon 008C01 & CTD just before (1.5km) 　 横井さん作図

上層と下層でズレの傾向が反対（圧力センサー異常だとしても、少なくとも単純な圧力のバイアスではない）

CTD: red UCTD: blue

StaGon 009C01（UCTD probe on CTD frame: Same Gme & locaGon obs.）　MWJ松永さん作図

水温： 全層で よく一致している 

電気伝導度： 190‐240mで2,3m のズレ、他は良く 一致 

0-500m

0-200m拡大

CTD/UCTD同時 観測でズレが微少 →センサーはOK →連続観測時の 　ズレは自然変動 　が原因 or UCTD 　運用に起因？ 

Very similar especially for T

Temp

Conductivity___

まとめ Summary

「みらい」場甲板での運用手順は確立 Basic method is established    ＃ 夜間観測も問題なし（将来：テールスプール蛍光塗料を塗る？） 　＃ 将来：より少人数化（”2名＋甲板部4名”から”1/2名＋甲板部1‐2名”へ） 　＃ 係船甲板での実施（防塩・防水対策後）

落下速度は通常の値（3m/s‐4.5m/s）なら見かけ上の塩分スパイクはわずか 　（スパイクがあっても公称精度以下の振幅） Very small salinity spike for descent rate (3‐4.5m/s) 

CTD‐UCTD連続観測時にピークの深度が5‐10mずれるケースがあるが、 同時観測ではそのようなピークは見られない。 原因究明は今後の課題 Very similar profile bet. UCTD & CTD on same Gme & locaGon observaGons 

追加購入アイテム

テールスプール＆スイッチ磁石の予備

防水ノートPC (win7/Bluetooth/無線LAN有り）

例えば、Toughbook CF‐19RW1ADS or CF19RR1ADS  　　　　　(win7/4GB/320GB/Bluetooth/無線LAN)

PC/プローブ/プローブ緩衝材の格納用ケース 

専用防水カバー1式（MR13‐03は市販ブルーシートで代用）

# 観測中断時は、専用のカバーを被せる 

# ウィンチは防水使用だが、豪雨が予想される場合は、防水シート（市販のブルーシート等） 　で全体を囲み、UCTD一式の下部を含めて防水対策をする 

# 電源暴露部（船体電源接続個所、電源BOX）に防水のために市販のビニール等を被せた 

先端リング作成練習用ライン

専用ニードルを使用

定期的に練習しないと作成方法を忘れる 1人1回0.5m必要 ‐> 100m/yr 安価な同タイプの物で代用可能？

リング作成動画（茂木さん）

防水ヘッドランプ e.g., パナソニック ワイドパワーLED防水ヘッドランプ BF‐270P

防水＆夜間視認性にすぐれたストップウォッチ： e.g., CREPHA デジタルストップウォッチ 日常生活防水仕様 30LAPメモリー  バックライト付き ブラック TCE‐118‐BK

# テールスプールに蛍光塗料を塗る or 反射テープを取り付ける

夜間観測 のために

今年度のUCTD観測プラン  

#新規購入分が7月に納品予定 

#年度末「みらい」航海で使用可能