El batitermógrafo , o BT , también conocido como batitermógrafo mecánico o MBT ; [1] es un pequeño dispositivo en forma de torpedo que contiene un sensor de temperatura y un transductor para detectar cambios en la temperatura del agua en función de la profundidad hasta una profundidad de aproximadamente 285 metros (935 pies). Bajado al agua por un pequeño cabrestante en el barco, el BT registra los cambios de presión y temperatura en un portaobjetos de vidrio recubierto mientras se deja caer casi libremente a través del agua. [2] Mientras se deja caer el instrumento, el cable se suelta hasta que alcanza una profundidad predeterminada, luego se aplica un freno y el BT vuelve a la superficie.[1] Debido a que la presión es una función de la profundidad (ver la ley de Pascal ), las mediciones de temperatura pueden correlacionarse con la profundidad a la que se registran. [ cita requerida ]
Historia
Los verdaderos orígenes del BT comenzaron en 1935 cuando Carl-Gustaf Rossby comenzó a experimentar. Luego remitió el desarrollo del BT a su estudiante de posgrado Athelstan Spilhaus , quien luego desarrolló completamente el BT en 1938 [1] como una colaboración entre el MIT , la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) y la Marina de los Estados Unidos . [3] El dispositivo fue modificado durante la Segunda Guerra Mundial para recopilar información sobre la temperatura variable del océano para la Marina de los Estados Unidos . Originalmente, los portaobjetos se preparaban "frotando un poco de aceite de zorrillo con un dedo y luego limpiando con el lado suave de la mano", seguido de fumar el portaobjetos sobre la llama de un mechero Bunsen. [4] Más tarde, el zorrillo El aceite se reemplazó con una película de metal evaporada. [1]
Dado que la temperatura del agua puede variar según la capa y puede afectar al sonar al producir resultados de ubicación inexactos, se instalaron batotermógrafos (ortografía de la Segunda Guerra Mundial de EE. UU.) En los cascos exteriores de los submarinos de EE. UU. Durante la Segunda Guerra Mundial . [5]
Al monitorear las variaciones, o la falta de variaciones, en las capas de temperatura o presión bajo el agua, mientras está sumergido, el comandante del submarino podría ajustar y compensar las capas de temperatura que podrían afectar la precisión del sonar . Esto era especialmente importante cuando se disparaban torpedos a un objetivo basándose estrictamente en una corrección de sonar. [5]
Más importante aún, cuando el submarino estaba siendo atacado por una embarcación de superficie usando un sonar, la información del batotermógrafo permitió al comandante del submarino buscar termoclinas , que son capas de agua más frías, que distorsionarían el sonido del sonar de la embarcación de superficie, permitiendo que el submarino bajo ataque para "disfrazar" su posición real y escapar del daño de la carga de profundidad y, finalmente, escapar de la embarcación de superficie. [5]
Durante el uso del batitermógrafo, varios técnicos, observadores y oceanógrafos notaron lo peligroso que era el despliegue y la recuperación del BT. Según el observador Edward S. Barr:
"... En cualquier tipo de mal tiempo, esta posición de BT estaba sujeta con frecuencia a que las olas hicieran un barrido limpio de la cubierta. A pesar de las olas rompientes en el costado, el operador tuvo que mantener su puesto, porque el equipo ya estaba en el costado . No se podía correr en busca de refugio ya que el freno y la potencia de elevación se combinaban en una sola palanca manual. Soltar esta palanca haría que todo el cable del cabrestante se desenrollara, enviando el dispositivo de grabación y todo su cable al océano. No era nada raro, desde la posición protectora de la puerta del laboratorio, mirar hacia atrás y ver a su compañero de guardia en el cabrestante BT desaparecer por completo de la vista cuando una ola se estrellaba contra el costado. Lecturas de BT. No era justo que una sola persona se mojara constantemente ". [6]
Batitermógrafo fungible
Después de presenciar de primera mano los peligros de desplegar y recuperar BT, James M. Snodgrass comenzó a desarrollar el batitermógrafo prescindible (XBT). Descripción de Snodgrass del XBT:
Brevemente, la unidad se descompondría en dos componentes, como sigue: el barco a la unidad de superficie y la superficie a la unidad fungible. Tengo en mente un paquete que podría desecharse, ya sea por el método "Armstrong", o por algún simple dispositivo mecánico, que en todo momento estaría conectado a la embarcación de superficie. El cable se soltaría desde el barco de superficie y no desde la unidad de flotación de superficie. El flotador de superficie requeriría un mínimo de flotación y un ancla de mar pequeña y muy simple. Desde esta sencilla plataforma, la unidad BT prescindible se hundiría como se indica para la unidad acústica. Sin embargo, se desenrollaría a medida que avanza un hilo muy fino de conductor probablemente con flotación neutra que termina en la unidad de flotación, de ahí conectado al cable que conduce al barco. [7]
A principios de la década de 1960, la Marina de los EE. UU. Contrató a Sippican Corporation de Marion, Massachusetts para desarrollar el XBT, que se convirtió en el único proveedor. [1]
La unidad está compuesta por una sonda; un enlace de alambre; y un bote a bordo. Dentro de la sonda hay un termistor que está conectado electrónicamente a un registrador gráfico. La sonda cae libremente a 20 pies por segundo y eso determina su profundidad y proporciona un trazo de temperatura-profundidad en el registrador. Un par de finos alambres de cobre que salen de un carrete retenido en el barco y uno que se deja caer con el instrumento, proporcionan una línea de transferencia de datos al barco para la grabación a bordo. Finalmente, el cable se agota y se rompe, y el XBT se hunde hasta el fondo del océano. Dado que el despliegue de un XBT no requiere que el barco se ralentice o interfiera de otra manera con las operaciones normales, los XBT a menudo se despliegan desde buques de oportunidad , como buques de carga o transbordadores, y también por barcos de investigación dedicados que realizan operaciones en curso cuando un CTD lanza requeriría detener el barco durante varias horas. También se utilizan versiones aerotransportadas (AXBT); estos utilizan radiofrecuencias para transmitir los datos a la aeronave durante el despliegue. En la actualidad, Lockheed Martin Sippican ha fabricado más de 5 millones de XBT.
Tipos de XBT
Fuente: [8]
Modelo | Aplicaciones | Profundidad máxima | Velocidad nominal del barco | Resolución vertical |
---|---|---|---|---|
T-4 | Sonda estándar utilizada por la Marina de los EE. UU. Para operaciones ASW | 460 m 1500 pies | 30 nudos | 65 cm |
T-5 | Aplicaciones científicas y militares de los océanos profundos | 1830 m 6000 pies | 6 nudos | 65 cm |
Rápido profundo | Proporciona capacidades de profundidad máxima a la velocidad de barco más alta posible de cualquier XBT | 1000 m 3280 pies | 20 nudos | 65 cm |
T-6 | Aplicaciones oceanográficas | 460 m 1500 pies | 15 nudos | 65 cm |
T-7 | Mayor profundidad para una mejor predicción de la sonda en ASW y otras aplicaciones militares | 760 m 2500 pies | 15 nudos | 65 cm |
Azul profundo | Mayor velocidad de lanzamiento para aplicaciones oceanográficas y navales | 760 m 2500 pies | 20 nudos | 65 cm |
T-10 | Aplicaciones de pesca comercial | 200 m 600 pies | 10 nudos | 65 cm |
T-11 | Alta resolución para contramedidas mineras de la Marina de los EE. UU. Y aplicaciones oceanográficas físicas. | 460 m 1500 pies | 6 nudos | 18 cm |
Participación por mes de país e instituciones que implementan XBT
A continuación se muestra la lista de implementaciones de XBT para 2013: [9]
Cntry / mes | ENE | FEB | MAR | ABR | MAYO | JUN | JUL | AGO | SEP | OCT | NOV | DIC | Total |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AUS | 233 | 292 | 241 | 277 | 311 | 397 | 278 | 313 | 316 | 208 | 232 | 262 | 3360 |
AUS / SIO | 97 | 59 | 0 | 0 | 55 | 100 | 0 | 52 | 0 | 105 | 55 | 182 | 705 |
SOSTÉN | 0 | 46 | 0 | 35 | 0 | 48 | 0 | 46 | 0 | 48 | 5 | 40 | 268 |
LATA | dieciséis | 53 | 32 | 38 | 73 | 130 | 146 | 105 | 10 | 72 | 54 | 40 | 769 |
FRA | 2 | 42 | 258 | 93 | 47 | 71 | 301 | 7 | 62 | 0 | 51 | 206 | 1140 |
GER | 38 | 21 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 59 |
ITA | 29 | 0 | 54 | 38 | 27 | 30 | 0 | 0 | 40 | dieciséis | 26 | 29 | 289 |
JPN | 58 | 25 | 41 | 57 | 81 | 94 | 74 | 115 | 34 | 67 | 99 | 37 | 782 |
USA / AOML | 477 | 477 | 773 | 2 | 812 | 341 | 559 | 634 | 456 | 436 | 235 | 396 | 5598 |
Estados Unidos / SIO | 788 | 87 | 607 | 240 | 350 | 591 | 172 | 300 | 382 | 525 | 104 | 477 | 4623 |
ZA | 84 | 144 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 26 | 84 | 338 |
USA / Otros | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 12 | 39 | 10 | 0 | 0 | 0 | 61 |
Total | 1822 | 1246 | 2006 | 780 | 1756 | 1802 | 1542 | 1611 | 1310 | 1477 | 887 | 1753 | 17992 |
Sesgo de tasa de caída de XBT
Dado que los XBT no miden la profundidad (por ejemplo, a través de la presión), las ecuaciones de tasa de caída se utilizan para derivar perfiles de profundidad de lo que es esencialmente una serie de tiempo. La ecuación de la tasa de caída toma la forma:
donde, z (t) es la profundidad del XBT en metros; es el momento; y a & b son coeficientes determinados mediante métodos teóricos y empíricos. El coeficiente b se puede considerar como la velocidad inicial cuando la sonda golpea el agua. El coeficiente a se puede considerar como la reducción de masa con el tiempo a medida que el alambre se desenrolla.
Durante un tiempo considerable, estas ecuaciones estuvieron relativamente bien establecidas; sin embargo, en 2007 Gouretski y Koltermann mostraron un sesgo entre las mediciones de temperatura XBT y las mediciones de temperatura CTD . [10] También mostraron que esto varía con el tiempo y podría deberse tanto a errores en el cálculo de la profundidad como en la medición de la temperatura. A partir de ahí, el Taller de tasa de caída de la NOAA XBT de 2008 [11] comenzó a abordar el problema, sin una conclusión viable sobre cómo proceder con el ajuste de las mediciones. En 2010, se llevó a cabo el segundo Taller de tasa de caída de XBT en Hamburgo, Alemania, para continuar discutiendo el problema y forjar un camino a seguir. [12]
Una consecuencia importante de esto es que se puede integrar un perfil de temperatura de profundidad para estimar el contenido de calor del océano superior; el sesgo en estas ecuaciones conduce a un sesgo cálido en las estimaciones del contenido de calor. La introducción de los flotadores Argo ha proporcionado una fuente mucho más confiable de perfiles de temperatura que los XBT; sin embargo, el registro XBT sigue siendo importante para estimar las tendencias y la variabilidad decenal y, por lo tanto, se ha realizado un gran esfuerzo para resolver estos sesgos sistemáticos. La corrección XBT debe incluir tanto una corrección de la tasa de caída como una corrección de temperatura.
Usos
- Oceanografía e hidrografía : para obtener información sobre la estructura de la temperatura del océano.
- Submarino y guerra antisubmarina : para determinar la profundidad de la capa ( termoclina ) utilizado por los submarinos para evitar activo sonar búsqueda.
Ver también
- Sondeo de profundidad
- Conductividad, temperatura, profundidad
- Módulo de aterrizaje bentónico
- CTD
Referencias
- ^ a b c d e Scripps Institution of Oceanography: Probing the Oceans 1936 a 1976. San Diego, Calif: Tofua Press, 1978. http://ark.cdlib.org/ark:/13030/kt109nc2cj/
- ^ Stewart, Robert H. (2007). Introducción a la oceanografía física (PDF) . College Station: Universidad de Texas A&M. OCLC 169907785 .
- ^ http://museum.mit.edu/150/134
- ^ Carta de Allyn Vine a Richard H. Fleming, 20 de agosto de 1941.
- ^ a b c Blair, Jr., Clay (2001). Victoria silenciosa, la guerra submarina de Estados Unidos contra Japón . Annapolis, Maryland: Prensa del Instituto Naval. pag. 458. ISBN 1-55750-217-X.
- ^ "MIDPAC - El primer gran paso", manuscrito, 17 de agosto de 1975.
- ^ "Nuevas técnicas en tecnología submarina", IEEE Transacciones en sistemas electrónicos y aeroespaciales, vol. AES-2, No. 6 (noviembre de 1966), 626.
- ^ Lockheed Martin Sippican (septiembre de 2005). "Velocímetro de sonido desechable batitermógrafo desechable (XBT / XSV) Sistemas de perfilado desechables" (PDF) . pag. 3. Archivado desde el original (PDF) el 3 de febrero de 2013 . Consultado el 20 de julio de 2015 .
- ^ "Informe de operaciones SOOP: Programa XBT" (PDF) . Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico Atlántico de NOAA . 31 de octubre de 2014. p. 2 . Consultado el 20 de julio de 2015 .
- ^ Gouretski, VV y KP Koltermann, 2007, ¿Cuánto se está calentando realmente el océano? Cartas de investigación geofísica, L01610, doi: 10.1029 / 2006GL027834
- ^ "Taller de tasa de caída de NOAA XBT" . Consultado el 3 de diciembre de 2013 .
- ^ Viktor Gouretsk (25 a 27 de agosto de 2010). Informe resumido del taller sobre sesgo y tasa de caída de XBT (PDF) . Taller de sesgo XBT y tasa de caída. Hamburgo, Alemania. pag. 14. Archivado desde el original (PDF) el 3 de julio de 2013 . Consultado el 8 de mayo de 2014 .
- Blair, Clay Jr. (2001). Victoria silenciosa, la guerra submarina de Estados Unidos contra Japón . Annapolis, Maryland: Prensa del Instituto Naval. pag. 458. ISBN 1-55750-217-X.
enlaces externos
- Batitermógrafo desechable Velocímetro de sonido desechable (XBT / XSV) Sistemas de perfilado desechables de Lockheed Martin Sippican
- Ciencia del clima y la atmósfera en Scripps: El legado de Jerome Namias (la página 2 muestra a Jerome Namias con un batitermógrafo)
- Scripps Institution of Oceanography: Probing the Oceans 1936 to 1976