Bathythermographe - Bathythermograph

Un bathythermographe

Le bathythermographe , ou BT , également connu sous le nom de Bathythermographe mécanique , ou MBT ; est un appareil qui contient un capteur de température et un transducteur pour détecter les changements de température de l'eau en fonction de la profondeur jusqu'à une profondeur d'environ 285 mètres (935 pieds). Abaissé par un petit treuil sur le navire dans l'eau, le BT enregistre les changements de pression et de température sur une lame de verre revêtue lorsqu'elle tombe presque librement dans l'eau. Pendant que l'instrument tombe, le fil est déroulé jusqu'à ce qu'il atteigne une profondeur prédéterminée, puis un frein est appliqué et le BT est ramené à la surface. Parce que la pression est fonction de la profondeur (voir la loi de Pascal ), les mesures de température peuvent être corrélées avec la profondeur à laquelle elles sont enregistrées.

Histoire

Les véritables origines du BT ont commencé en 1935 lorsque Carl-Gustaf Rossby a commencé à expérimenter. Il a ensuite transmis le développement du BT à son étudiant diplômé Athelstan Spilhaus , qui a ensuite entièrement développé le BT en 1938 en collaboration entre le MIT , la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) et l' US Navy . L'appareil a été modifié pendant la Seconde Guerre mondiale pour recueillir des informations sur les variations de température de l'océan pour l' US Navy . À l'origine, les diapositives étaient préparées "en frottant un peu d'huile de mouffette avec un doigt, puis en essuyant avec le côté doux de la main", puis en fumant la diapositive sur la flamme d'un bec Bunsen. Plus tard, l'huile de mouffette a été remplacée avec un film métallique évaporé.

Étant donné que la température de l'eau peut varier selon les couches et peut affecter le sonar en produisant des résultats de localisation inexacts, des bathothermographes (orthographe américaine de la Seconde Guerre mondiale) ont été installés sur les coques extérieures des sous-marins américains pendant la Seconde Guerre mondiale .

En surveillant les écarts, ou l'absence de écarts, dans les couches de température ou de pression sous-marines, pendant qu'il est immergé, le commandant du sous - marin pourrait ajuster et compenser les couches de température qui pourraient affecter la précision du sonar . Ceci était particulièrement important lors du tir de torpilles sur une cible basée strictement sur une correction de sonar.

Plus important encore, lorsque le sous-marin était attaqué par un navire de surface utilisant un sonar, les informations du bathothermographe ont permis au commandant du sous-marin de rechercher des thermoclines , qui sont des couches d'eau plus froides, qui fausseraient le son du sonar du navire de surface, permettant au sous-marin attaqué pour "déguiser" sa position réelle et échapper aux dommages causés par les grenades sous-marines et finalement s'échapper du navire de surface.

Tout au long de l'utilisation du bathythermographe, divers techniciens, veilleurs et océanographes ont noté à quel point le déploiement et la récupération du BT étaient dangereux. Selon le veilleur Edward S. Barr :

« … Par tous les temps, ce poste BT était fréquemment soumis à des vagues qui balayaient le pont. On ne pouvait pas courir se mettre à l'abri car le frein et la puissance de levage étaient combinés dans un seul levier à main. Lâcher ce levier entraînerait le déroulement de tout le fil du treuil, envoyant l'appareil d'enregistrement et tout son câble dans l'océan Il n'était pas du tout rare, depuis la position de protection de la porte du laboratoire, de regarder en arrière et de voir votre compagnon de quart au treuil BT disparaître complètement de la vue car une vague venait s'écraser sur le côté. … Nous nous sommes également relayés Lectures BT. Il n'était pas juste qu'une seule personne soit mouillée régulièrement. "

Bathythermographe consommable

Après avoir été témoin des dangers du déploiement et de la récupération des BT, James M. Snodgrass a commencé à développer le bathythermographe consommable (XBT). Description du XBT par Snodgrass :

En bref, l'unité se décomposerait en deux éléments, comme suit : l'unité navire-surface et l'unité surface-consommable. J'ai en tête un colis qui pourrait être largué, soit par la méthode "Armstrong", soit par un simple dispositif mécanique, qui serait à tout moment connecté au navire de surface. Le fil serait déboursé à partir du navire de surface et non de l'unité de flotteur de surface. Le flotteur de surface nécessiterait un minimum de flottaison et une petite ancre flottante très simple. À partir de cette plate-forme simple, l'unité BT non réutilisable coulerait comme indiqué pour l'unité acoustique. Cependant, il déroulerait au fur et à mesure un fil très fin de conducteur probablement à flottabilité neutre se terminant à l'unité de flotteur, de là connecté au fil menant au navire.

Au début des années 1960, la marine américaine a contracté Sippican Corporation de Marion, Massachusetts pour développer le XBT, qui est devenu le seul fournisseur.

Un XBT lancé via un lanceur portable.

Un rendu d'une sonde XBT.

L'unité est composée d'une sonde ; une liaison filaire ; et une cartouche de bord. À l'intérieur de la sonde se trouve une thermistance qui est connectée électroniquement à un enregistreur graphique. La sonde tombe librement à 20 pieds par seconde et cela détermine sa profondeur et fournit une trace température-profondeur sur l'enregistreur. Une paire de fils de cuivre fins qui sortent à la fois d'une bobine retenue sur le navire et d'une autre larguée avec l'instrument, fournissent une ligne de transfert de données vers le navire pour l'enregistrement à bord. Finalement, le fil s'épuise et se brise, et le XBT coule au fond de l'océan. Étant donné que le déploiement d'un XBT n'exige pas que le navire ralentisse ou interfère autrement avec les opérations normales, les XBT sont souvent déployés à partir de navires d'opportunité , tels que des cargos ou des ferries, ainsi que par des navires de recherche dédiés menant des opérations en cours lorsqu'un CTD est coulé. nécessiterait d'arrêter le navire pendant plusieurs heures. Des versions aéroportées (AXBT) sont également utilisées ; ceux-ci utilisent des fréquences radio pour transmettre les données à l'avion pendant le déploiement. Aujourd'hui, Lockheed Martin Sippican a fabriqué plus de 5 millions de XBT.

Types de XBT

La source:

Participation par mois du pays et des institutions déployant les XBT

Voici la liste des déploiements XBT pour 2013 :

Biais de taux de chute XBT

Étant donné que les XBT ne mesurent pas la profondeur (par exemple via la pression), des équations de taux de chute sont utilisées pour dériver des profils de profondeur à partir de ce qui est essentiellement une série chronologique. L'équation du taux de chute prend la forme :

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

où, z(t) est la profondeur du XBT en mètres ; c'est le temps ; et a & b sont des coefficients déterminés à l'aide de méthodes théoriques et empiriques. Le coefficient b peut être considéré comme la vitesse initiale lorsque la sonde touche l'eau. Le coefficient a peut être considéré comme la réduction de la masse avec le temps à mesure que le fil s'enroule.

Pendant un temps considérable, ces équations étaient relativement bien établies, mais en 2007, Gouretski et Koltermann ont montré un biais entre les mesures de température XBT et les mesures de température CTD . Ils ont également montré que cela varie dans le temps et pourrait être dû à la fois à des erreurs dans le calcul de la profondeur et dans la mesure de la température. À partir de là, le NOAA XBT Fall Rate Workshop de 2008 a commencé à traiter le problème, sans aucune conclusion viable quant à la manière de procéder pour ajuster les mesures. En 2010, le deuxième atelier XBT Fall Rate s'est tenu à Hambourg, en Allemagne, pour continuer à discuter du problème et tracer une voie à suivre.

Une implication majeure de ceci est qu'un profil profondeur-température peut être intégré pour estimer la teneur en chaleur de la partie supérieure de l'océan ; le biais dans ces équations conduit à un biais chaud dans les estimations du contenu calorifique. L'introduction des flotteurs Argo a fourni une source de profils de température beaucoup plus fiable que les XBT, mais l'enregistrement XBT reste important pour estimer les tendances et la variabilité décennales et, par conséquent, beaucoup d'efforts ont été déployés pour résoudre ces biais systématiques. La correction XBT doit inclure à la fois une correction du taux de chute et une correction de la température.

Les usages

• Océanographie et hydrographie : pour obtenir des informations sur la structure thermique de l'océan.
• Guerre sous-marine et anti-sous-marine : pour déterminer la profondeur de couche ( thermocline ) utilisée par les sous-marins pour éviter la recherche active de sonar .

Voir également

• Sondage de profondeur
• Conductivité, température, profondeur
• Atterrisseur benthique
• CTD

Les références

• Blair, Clay Jr. (2001). Silent Victory, la guerre des sous-marins américains contre le Japon . Annapolis, Maryland : Presse d'institut naval. p. 458. ISBN 1-55750-217-X.

Liens externes

• Bathythermographe Expendable Velocimeter (XBT/XSV) Expendable Sound Velocimeter (XBT/XSV) Systèmes de profilage consommables de Lockheed Martin Sippican
• Science du climat et de l'atmosphère à Scripps : L'héritage de Jerome Namias (la page 2 montre Jerome Namias avec un bathythermographe)
• Scripps Institution of Oceanography: Sonder les océans 1936 à 1976