[发明专利]极地海冰环境数据监测浮标和极地海冰环境数据监测方法

说明书

本发明公开了一种极地海冰环境数据监测浮标及一种极地海冰环境数据监测方法，可以测量冰面以上4米内不同高度的大气参数，包括不同高度的风速风向、气温气压、湿度；也可采集冰面下不同深度的海水溶解氧与叶绿素的含量；水上声纳和水下声纳测量冰上降雪量和冰水界面的距离，可获取冰层总厚度的变化；数据通过铱星模块传输，实现自动化远程实时监测，为海冰生长过程中的热力学变化过程提供分析依据；本发明相比其他浮标装置具有结构新颖，测量数据多样化的特点；可应用于南北极极地海冰的自动化无人监测。

技术领域

本发明涉及自动化监测领域，尤其涉及一种极地海冰环境数据监测浮标和一种极地海冰环境数据监测方法。

背景技术

全球气候是各种因素相互作用影响的统一体，而南北极的气候是地球上气候极为敏感的区域之一。海冰每年最多可以覆盖地球表面积大约7％左右，其中最大的部分分布在地球的南北极，显然海冰在南北极的研究中占有很大的比重。极地海冰的变化是极地气候变化的风向标，海冰浮标的观测研究及其成果应用在极地研究占有重要地位，利用海冰浮标观测海冰漂移位置、浮标所处位置的气压气温、海表温度等基本参数是常见的观测方法，对全球气候变化、天气和冰情的预报、卫星数据验证、数值气候模式的强迫、验证和同化，以及追踪海冰生长和消融的过程等具有重要的数据支撑作用。

极地海冰的气候因素与海冰形成的关系是相互作用的。长期以来，科学家在极地海—冰—气相互作用的机理和对世界气候的影响方面进行了大量的研究，但由于影响海—冰—气相互作用的因素较多，无法实现大面积和精细化的多参数实时监测，利用卫星照片和遥感可以获得气候数据，但仍然无法完全分析海-冰-气之间相互作用的机理。只有在极地海冰上大面积投放现场监测浮标，才可以获取到足够的海冰变化的实时数据。近年来，在“北极浮标计划”等国际项目的国际支持下，北极投放了大量的海洋浮标和海冰浮标。但是监测低空(10米高)的大气参数和海冰下海水的其它参数依旧是一个无法克服的困难。因此，设计和研发一种能够利用自动化监测技术测量不同高度(10米内)的大气参数和海冰厚度及海冰漂移的一体化浮标尤为重要。

目前，国内外在极地海冰上投放的浮标中，大都是在主标体上部设置一个1-6米高的固定支架，支架上不同高度设置同一类监测传感器，在主标体下部设置一个铁链或锚链，铁链上不同深度处设置同一类监测传感器，这类浮标的主要缺点是：上部固定支架越高，要求浮标直径和高度越大，否则浮标会倒。下部铁链上不同深度安装同一类传感器会增加传感器的数量，增大成本。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种极地海冰环境数据监测浮标和一种极地海冰环境数据监测方法。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种极地海冰环境数据监测浮标，包括：控制仓、第一伸缩支架和第二伸缩支架；其中，控制仓包括仓体，及设置于仓体中的控制器、电机驱动及供电装置；第一伸缩支架和第二伸缩支架分别固定设置于控制仓仓体外侧的对立面上；第一伸缩支架和第二伸缩支架呈伸缩杆状，电机驱动分别连接第一伸缩支架和第二伸缩支架，用以控制第一伸缩支架和第二伸缩支架沿延伸方向伸缩；第一伸缩支架和第二伸缩支架上设置多个与支架延伸方向呈指定角度设定的伸缩杆，伸缩杆为伸缩型支架，连接电机驱动并通过电机驱动驱动以进行伸缩；第一伸缩支架及其伸缩杆上固定设置小型气象站、水上声纳传感器及铱星模块；第二伸缩支架及其伸缩杆上固定设置水下叶绿素和溶解氧传感器及水下声纳传感器。