underway ctd (uctd) observation during r/v mirai mr13-03 cruise over western tropical pacific
DESCRIPTION
This is the first brief report of Underwary CTD (UCTD) on R/V Mirai MR13-03 Cruise. R/V「みらい」MR13-03航海におけるUnderwary CTD (UCTD) 初観測結果の速報です。 観測手順やパーツ紹介、CTDとの比較などあります。 チーム会合資料なので、内部向けですが、UCTD観測に興味有る方がいましたら、情報交換できれば幸いです。 なお、西部赤道太平洋では私が把握する限りでは、世界初のUCTD観測となります。 なお、UCTD動画は茂木さん作成の物が以下で公開されています。 ( http://www.youtube.com/watch?v=Pe1QE297rZk )TRANSCRIPT
「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