Estimate of turbulent energy dissipation rate using free-fall and CTD-attached fast-response thermistors in weak ocean turbulence
Estimate of turbulent energy dissipation rate using free-fall and CTD-attached fast-response thermistors in weak ocean turbulence
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使用自由落体和 CTD 快速响应热敏电阻估计弱海洋湍流中的湍流能量耗散率
DOI：
10.1007/s10872-020-00574-2
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发表时间：
2021
影响因子：
2.3
通讯作者：
Sasano Daisuke
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yasuda Ichiro;Fujio Shinzou;Yanagimoto Daigo;Lee KeungJong;Sasaki Yusuke;Zhai Shuo;Tanaka Mamoru;Itoh Sachihiko;Tanaka Takahiro;Hasegawa Daisuke;Goto Yasutaka;Sasano Daisuke
湍流的测量对于量化影响气候、营养供应和海洋生态系统的热量、水和物质的垂直、纵贯迁移是必要的。由于需要专门的仪器和运输时间来进行微观结构测量以量化湍流强度，因此需要更便宜和更容易的测量方法。本研究表明，在最准确和稳定的自由落体垂直微结构剖面仪（VMP 6000）的两个铸件中，由快速响应电阻器Fastip Probe model 07（FP 07）估计的湍流能量耗散率ε（深度平均值> 10 m）与海流剪切探针估计的湍流能量耗散率ε（范围为10- 11 W/kg（m2 s −3））一致。这个范围不能用配备在较小剖面仪中的速度剪切探头测量，其中ε的下限> O（10-10）W/kg。这些结果将使用FP 07的湍流测量扩展到10- 11 W/kg。它们对于ε通常较弱（< 10- 10 W/kg）的深海湍流观测可能特别有用。由于FP 07对仪器振动的敏感度远低于海流剪切，因此可连接到各种观测平台，如温度-电导率-深度（CTD）剖面仪和浮子。在粗糙条件下，当铸件平均为0.07 m/s，每个铸件的标准差>0.05 m/s时，CTD随附的FP 07在VMP 6000剖面附近的观测结果表明，在ε为10-11-10- 8 W/kg的范围内，通过使用标准差（1 s平均下降率/s及其标准差）进行数据筛选，其能力得到了证实。
The measurement of turbulence is necessary to quantify the vertical, diapycnal transport of heat, water and substances influencing climate, nutrient supply and marine ecosystems. As specialist instrumentation and ship-time are required to conduct microstructure measurements to quantify turbulence intensity, there is a need for more inexpensive and easy measurement methods. This study demonstrated that the turbulent energy dissipation rate,ε, estimated from fast-response thermistors Fastip Probe model 07 (FP07) with the depth-average of a > 10 m depth interval well agreed with those from current shear probes to a range of 10–11W/kg (m2s−3) in the two casts of the most accurate and stable free-fall vertical microstructure profiler, VMP6000 in the Oyashio water. This range cannot be measured with velocity shear probes equipped in smaller profilers in which the lower limit ofε> O (10–10) W/kg. These results extend turbulence measurements using the FP07 to 10–11W/kg. They may be especially useful for turbulence observations in deep oceans whereεis generally weak (< 10–10W/kg). As FP07 are much less sensitive to instrument vibrations than current shear and may be attached to various observational platforms such as temperature-conductivity-depth (CTD) profilers and floats. The CTD-attached FP07 observations near the VMP6000 profiles demonstrated their capabilities in theεrange of 10–11–10–8W/kg by data screening using acriterion (1 s mean lowering ratem/s and its standard deviation) under rough conditions where the cast-mean0.07 m/s and the standard deviation ofin each cast>0.05 m/s.
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