用于浅水盆地的新型小漂移：应用于Muggia Bay（意大利）的表面电流研究

抽象的

本文提出了一种新的小漂流器原型，用于测量水盆中自由表面下方的电流。漂移尺寸使其可用于浅水应用。漂移通过GSM手机网络传输其GPS位置。漂移器用于研究Muggia海湾的表面电流的轨迹，其中包括里雅斯特市（意大利）的工业港口。分析已经在各种风力条件下进行。关于漂移的行为，分析表明，由于其动作略微影响，因此非常适合检测水流。该研究允许在不同的气象条件下检测Muggia海湾内表面循环的主要特征。此外，该研究表明，海湾内的表面电流的轨迹受科里奥利力的弱影响。

1.介绍和漂移器原型描述

用于测量海面海流的漂船基本上分为两类:拖曳漂船和非拖曳漂船[1]。表面速度程序（SVP）和沿海海洋动力学实验（代码）漂移分别是醉酒和undrgued漂移的示例。SVP具有以15米的名义深度为中心的地下空穴袜子滴油[2，3.]。代码测量自由表面下方的第一米沿海电流[4，5]。

可以从基于多普勒的Argos跟踪或卫星GPS系统推断漂移的位置[6]。数据传输使用地面蜂窝电话网络（用于沿海操作）或卫星全球电话系统。

具有GPS连接的前一种低成本（醉酒）漂移，但没有数据传输能力，已经采用了约翰逊等人的平均地下电流来测量2.5和8.5米之间的平均地下电流。[7]。仪器外壳的浸没面积为40厘米²，和48厘米的出现部分²．稍后，Kõuts等人[8]开发出一个低成本的漂移，配备的GPS和GPRS通信，直径为0.11米，长度为1米。这些浮标在海浪存在下的故障GPS定位高达20％的百分比，或者在平静的水中少于10％。第三个低成本漂移器具有0.40米的浸没深度;GPS（WAAS校正）天线出现0.70米;浮标没有数据传输系统[9]。

由于它们的尺寸，上述系统不能在泻湖中使用，水深小于1米。由于通常需要测量水面下方的水流，因此开发了一种新的小漂移原型，并且在本纸上提出了自己的特征。它适用于沿海盆地，湖泊，浅泻湖和河流，特别是靠近障碍物，其中主流由于下游分离区域的发生而偏离。由于其自身的惯性，漂移不能使其轨迹适应表面电流的湍流波动，并且它测量自由表面下方的前0.20米的平均电流。通过本仪器采集自由表面附近的水速度的精确测量，并用于检测在自由表面水平上运输的示踪剂的轨迹。

原型漂移器具有旋转型形状，最大直径（顶部）为0.30米和0.21米的高度（图1(一)）.每个漂移器配备有三个塑料翼，以在​​运动期间保持轨迹稳定，并避免围绕其自身的垂直轴旋转。两个翅膀是矩形（0.30×0.12米），它们增加了垂直于电流的漂移器的截面。该部分的宽度为0.80米，比漂移直径的两倍大。翅膀的存在使得漂移速度非常接近局部平均电流速度。第三翼具有梯形形状，因为它作为掌舵操作。总的来说，系统的深度为0.20米。浮标没有完全淹没;对于GPS和GSM通信目的，浮标的顶部通过0.010米，GPS天线的表面出现在表面上，并将连接器RS232达到0.015μm。暴露于风中的部分非常小，使其效果可忽略不计，与浮标的浸没部分上的平均电流相比。 Inside, the drifter is equipped with a GPS satellite system, a GSM modem, a recording memory, and a battery (Figure1 (b)）.每个轨迹每2分钟通过GPS系统进行一次远程采样，并通过GSM传输到操作员。GPS位置通过WAAS系统纠正，因此整体误差小于米。

2.现场运动

利用漂流器对不同气象条件下的马家湾表层水流轨迹进行了采样。马吉亚湾位于意大利的里雅斯特市的港口区内。海湾沿东西轴线发展约4公里，并通过西部段与里雅斯特湾连通，宽约3公里;在那里，海湾被三个主要影响水循环的防波堤所包围。测深显示为浅水区，西部靠近防波堤处最大水深约为20 m，东部水深约为5 ~ 10 m。海岸北侧的特点是，从西到东，是里雅斯特港区的码头和属于一个国际石油码头的两个码头。

漂移在靠近船舶的码头附近释放到那里的船只，并在水中留在水中约15小时的时间间隔。一些漂流者在岸边或在码头下方的浮动油屏障上落地。在这两种情况下，他们被运营商恢复。

漂流者是在不同的野外活动中下水的;在本文中，我们关注的是2011年9月进行的为期5天的夏末地震[10]。

风速和方向每秒测量，在气象站，位于28米A.L.在油终端的西码头上。Muggia Bay的特点是昼夜（来自西北270-330°），夜间（来自东南90°-150°）的微风状态经常被来自东北（Bora）的强大和冷风吹来的事件中断（图2）.在现场运动期间只有一个风测量站，由于该站的浮标实现的最大距离约为2.5公里，因此假设风电场在研究区内均匀。油端子的码头由放置在一系列钢桩上的线性钢平台形成，对风空间均匀影响很小。只有在存在船舶的情况下，我们将在纸上显示后来，可以考虑向下侧的风。

在前3天，风强在范围内m / s。在现场运动的最后2天期间，风从第一个象限吹过大约10米/秒的速度。

第一个浮标（标有B6）于2011年9月12日在14:37推出。B6在东码头的油轮船尾靠近码头，在西北风力条件下。在释放后，漂移最初最初平行于船舶移动，然后在风向之后跑走（图3.）.首先是向东南部的指导，然后朝着东北朝向东北，最后朝着午夜后岸边的西北地区着陆。风也在图中绘制3.．它是首先针对东南，然后是西北部。最大的风强度是 m/s while the maximum drifter velocity wasm / s。浮标在释放后5小时达到其轨迹的最远点。之后，其速度下降至零3.5小时。然后漂移再次开始移动，它在1.5小时内到达岸边。轨迹的GPS坐标不会过滤;WAAS校正使得位置错误可忽略不计（图3.）.

通过高分辨率数值模拟获得的速度场比较[10[清楚地表明，初始轨迹与在船上发展的局部循环运动的存在有关。总体而言，图3.说明在开放区域，自由表面流与风向基本一致，漂体轨迹与风向基本一致。另一方面，在大型构造向下或在近岸区域，表面流不得不明显偏离风向，漂流器基本上是由表面流输送的。

B6释放后几分钟，从靠近同一油轮弓的位置发射另一个（B12）。与B6类似，根据局部电流方向，漂移首先平行于船舶移动，由小向下的圆顶统治，然后转动到东南（图4）.最大速度是m/s，典型的海流m / s。B12在东南旅行时17:00取出。

浮标B7和B9于2011年9月14日在11:15和11:30发布。那时，风从西北吹来，最大的风强m / s。漂移体B7首先描述为逆时针涡旋，然后向东南方向移动( m/s). It was finally taken out at 16:05 in the eastern part of the bay (Figure5）.漩涡与在东码头铺设的油轮船上的羽毛的存在有关。相反，从其释放B9直接搬到东南，显示出船尾地区的循环运动。这两个浮标的行为表明，由于近海地区的海岸线，海岸线（船舶的船舶区域）的海流朝着海湾（船舶区域）的中心部分更加强烈。被释放了。

9月11日至14日为典型的低速风型(日自西北，夜自东侧)。一个风 m/s from east was present on September 15th, 2011. In the morning the buoy B6, released in the eastern wharf, rapidly moved ( m/s) west reaching the breakwaters of the harbor (Figure6）.漂移在3小时内行驶2.5公里，平均速度为0.22米/秒，比前几天的平均值大得多。即使在这种情况下，漂移轨迹也没有完全匹配风向，确认漂移轨迹主要受表面电流的影响。

B3和B9浮标于2011年9月15日14:10投下，当时仍有东风。两个浮标最初都向西移动(图)7）.15时左右，风向从西侧吹来。之后，B9号漂浮物顺时针向东北方向移动，码头下方设置的人工浮油屏障阻止其移动，使其下沉约0.50 m。在这种情况下，有必要营救被人工障碍物拦住的漂流者。另一方面，随着风向的改变，漂流者B3逆时针向东南方向移动。

从东边吹风强度 m/s when the buoys B9 and B6 were released on September 16th, 2011, at 10:10 and 10:25. At the beginning, both drifters were directed to the Southwest (Figure8）.11时左右，东风停止了，开始刮起了典型的西风。就像前一天一样，我们可以注意到漂浮物随着风一起转动，但它们的轨迹与风向不匹配，这证实了漂浮物的轨迹主要依赖于相对于风的当前方向。

表格中显示了每个漂移释放的最大漂移速度值和最大风强度1．0.29 m / s的速度值记录有13 m / s和5米/秒的风强度。

最后，可能会在科里奥利力对漂移轨迹的影响下提出问题。我们不能直接回答这个问题，但我们可以根据维度分析给出一些论点。众所周知，科里奥利力的效果被罗斯比数统治， 在哪里是漂移的速度，例如，问题的长度规模，漂移的距离和漂移的距离，和科氏参数是10阶的吗⁻⁴ (s⁻¹）在Muggia海湾的纬度。在北半球北半球，已知科里奥利力偏离右侧的轨迹。当速度小时，科里奥利力更活跃，所以，考虑到我们的漂移记录的最小速度，我们有估计当漂移截止时少数（公里。在这些情况下，科里奥利力的作用非常弱，但仍然是可检测的。

结论

在本文中，我们提出了一个新的小型漂流器原型，适合浅水条件，能够跟踪表面流的轨迹，在自由表面以下的前0.20 m。该漂流器被用于检测Muggia湾表层洋流的轨迹，Muggia湾是意大利里雅斯特市的工业港口。它们是在不同的气象条件下释放的，风向和强度变化很大。总的来说，我们可以说，由于漂流者只是略微暴露在风的作用下，他们的运动更有可能是由海面上的洋流驱动的。总体而言，漂流物的轨迹表明，在典型的西风条件下，表面洋流被向东驱动，然后由于海岸线的存在而转向。在东风条件下，表层洋流主要由东向西发展，将表层内水驱逐出海湾。

最后，从尺寸上考虑，科里奥利力可能对海湾内表面流的轨迹有微弱的影响。

利益冲突

提交人声明没有关于本文的出版物的利益冲突。

致谢

Vincenzo Armenio由TraiTese Terment Fra 2013 Modellistica Numerica e Sperionale di Fenomeni di Erosione Lamalizata在Alvei Fluviali和Flag Project Ritmare，Action SP5-WP4-AZ3-UO06的Sperionale Di Erosione。

参考文献

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