海洋觀測儀器與方法
曾若玄
中山大學海洋資源系
海下科技暨海洋物理研究所
海洋觀測儀器與作業方法之特性:
1.準確性
2.抗壓性（防水）:能抵抗水壓，不使海水滲入損壞儀
器。
3.穩定性:在惡劣天候下仍能工作。
4.抗蝕性:海水具有強烈的腐蝕性，儀器材料必須抗蝕。
5.簡易性:海上天候惡劣，儀器操作、安裝步驟應儘量簡
化，否則容易出錯。
6.其它:
◎儀器需在無磁性工作環境-需用無磁性電池
◎防止生物附著-故外殼採用有毒性材料或塗料
◎自記式儀器-需考量電力消耗以及資料容量等問
題因此採用低功率積體電路及高密
度儲存裝置設計，致使成本偏高。
From the past to the present
1769年富蘭克林所繪製之灣流圖
由推測定位法及帆船航海記錄估算海流
鄭和七次下西洋航路圖(1404-1433)
國內現有研究船
台大海研一號(800噸)
中山海研三號(250噸)
海大海研二號(250噸)
海軍達觀艦(3200噸)
台灣海洋科技研究中心（Taiwan Ocean
Research Institute，簡稱TORI）
海研五號(2700噸)興達港
Nansen Bottle-注意瓶子的方向(右方者已顛倒)
以及訊錘的位置(左圖下方之訊錘已脫離，右圖上方多了訊錘)。
訊錘
訊錘
南森瓶下放前
上收後
浮游生物採集
拖曳式溫鹽深儀(SeaSoar)
拖曳式側掃聲納
ADCP
海流觀測方法
1.漂流式(Lagrangian)
2.定點式(Eulerian)
漂流式觀測:Drifter(浮標)
Holey-Sock Drifter and tracks
膠帶在水中會鬆脫
Ø38 cm
SST
15 m
Eddy in the ocean == typhoon in the air
定點式觀測
錨碇式觀測示意圖
海流儀
聲波式釋放儀
兩種描述流體運動的方式
Lagrangian
漂流式
Eulerian
定點式
資料浮標
(波浪 溫度 濕度 風)
觀測樁
我們如何瞭解黑潮？
• 大多依靠模式運算
• WOCE(全球環流實驗)期
間，劉倬騰教授曾與美方
合作，於宜蘭海脊上量測
過較長期、完整的黑潮資
料，但儀器大多由美方提
供。
• Composite Sb-ADCP則為
平均結果。
• 除此外，我國僅片段的量
測過我國東岸的黑潮
台灣周圍海域，水下50米處海流分佈圖。
(取自國科會海洋資料庫)
黑潮可發電否？
• 研究團隊以自然環境調查為主，不做出評
估、建議、結論。
• 唯利用黑潮能源的基本自然環境應是
a. 流速穩定、強勁
b. 地質條件穩定
c. 自然環境無特殊需保護的生態
• 本報告除針對以上三條件做報告外，亦對
觀測發現的科學現象，報告研究進展。
聲波是水中觀測的利器
ADCP
release
Echo Sounder
Sonar
SOFAR float
T, S, P profiles in the ocean
聲波傳播速度 = f(T,S,P)
溫度
鹽度
壓力
Sound profile in the ocean
聲波在水中傳播速度約為1500 m/s 且不易衰減
現代化的海洋觀測
水下無人載具
Argo float
Argo float
Argo float cycle
呂宋海峽float#2901172的連續溫度剖面時序圖
Flying a Robot Across the
Ocean
Gliders (AUV) and the realization
of modern Oceanography.
R.-S. Tseng
NSYSU
SAMPLING PROBLEMS IN SPACE
NATURAL VARIABILITY:
Where do you drive the ship?
GSFC, NASA
Plant variability at multiple scales
around Tasmania from CZCS image
(varies on timescale of a day)
Where do you put
When should I be
a mooring?
out there?
Autonomous Underwater Vehicle Glider
• buoyancy-driven principle
• Convert changes in vehicle buoyancy to vertical
motion
• A pair of wings convert vertical velocity into
forward motion
• Gliders require no propeller and operates in a
vertical sawtooth trajectory
• Three types—Slocum glider (Webb Research),
Spray glider (Bluefin Robotics), and Seaglider
(UW)
RIDER IN THE STORM
16-Sep-2004 15:00:53 - 23-Sep-2004 11:57:27
10
30
50
70
90
110
Temperature
10
30
Depth-Averaged Currents
Surface Currents
50
70
90
110
bb532 Hurricane
Ivan
10
30
50
70
90
bb(532)/c(532)
110
74:10
74:00
73:50
73:40
73:30
73:20
73:10
A dive of the glider
Observation of glider
Applications
• Regional coastal ocean observing system
• Long-duration ocean expeditions
(Kuroshio, Gulf Stream)
Rutgers University, Coastal Ocean
Observation Lab, maintain a glider fleet
Hyundai Grace
Cable observation
Web data
‧Drifter data
http://www.aoml.noaa.gov/phod/trinanes/xbt.html
‧Argo float
http://www.usgodae.org
‧海洋學門資料庫
http://www.odb.ntu.edu.tw/wordpress