Reporte datos CTD Moomz Junio, 2008.

Transcripción

1 Reporte datos CTD Moomz Junio, Nadín Ramírez Riveros

2 Metodología En una transecta perpendicular a la costa se ubicaron 7 estaciones hidrográficas (Figura 1) y en estas se realizaron 40 perfiles de CTDO, donde además se obtuvieron muestras de agua a distintitas profundidades, el detalle de cada una de las estaciones y las profundidades de cada una de las muestras se adjunta en las fichas de cada una de las estaciones. Los perfiles se realizaron entre el 14 y 21 de junio de Figura 1. Ubicación de las estaciones, las cruces representan estaciones yoyo. Para esto se utilizó una roseta de 24 botellas solo con 20 botellas y un pylon de 12 gatillos, la correspondencia entre las botellas y los gatillos se presentan en la tabla 1. Además en uno de los costados de la roseta se instaló un CTDO Seabird (modelo 25, SN: 0437), el que además de los sensores de temperatura (SN: 4636), conductividad (SN: 3409) y presión (SN: 0629) contaba con sensor de fluorescencia (SN: 968) y PAR (modelo QSP-2200). En los primeros 12 perfiles se utilizo un sensor de oxígeno Optode marca Anderaa el cual presento problemas (detalle mas adelante) desde el perfil N 7, por lo que posteriormente se utilizó un sensor de oxígeno Seabird (modelo 43, SN: 0466) desde el perfil 14 hacia adelante.

3 Tabla 1. Correspondencia entre gatillos y botellas. Gatillo Botella En la tabla 2 se presentan las fechas de calibración de los sensores mencionados anteriormente. Tabla 2. Fechas de calibración de los sensores del CTDO utilizado. Sensor Fecha de calibración Temperatura Conductividad Presión Oxígeno (Optode) Oxígeno (SBE 43) Fluorometro Par Las mediciones de CTDO se realizaron en tiempo real, con una frecuencia de muestreo de 8Hz, el desfase de encendido de la bomba fue de 60s y la frecuencia minima de conductividad para el encendido de la bomba fue de 3500Hz. El día previo al muestreo se configuró el CTDO, ya que los sensores no estaban instalados en la estructura del equipo. Por lo que además se creo un archivo de configuración de acuerdo a los sensores que se utilizaron y sus correspondientes constantes de calibración. El protocolo para la toma de muestras y la realización de los perfiles se detalla a continuación: 1. Previo a posicionarse en la estación se preparaban las botellas, dejándolas abiertas. 2. Una vez posicionados y reducida la marcha se verificaba que no hubieran manchas de aceite en el agua. 3. Se establecía comunicación con el CTD y este se encendía en un plazo inferior a 60s. 4. Se estabilizaban los sensores en cubierta por 3 minutos.

4 5. Se posicionaba la roseta en el agua y una vez que esta quedaba bajo el agua se estabilizaban los sensores por 3 minutos. 6. Se bajaba la roseta hasta la profundidad deseada a velocidad constante de 1m/s. 7. Después que se llegaba a la profundidad deseada se procedía a subir la roseta y parar en las profundidades donde se deseaba obtener muestras de agua, una vez que se llegaba a la profundidad deseada se esperaba 30 segundos, se cerraba la botella seleccionada y se esperaban otros 30 segundos para posteriormente continuar subiendo la roseta y eventualmente parar en otras profundidades. 8. Una vez en cubierta el equipo se mantuvó encendido por tres minutos. 9. Se enjuagaron con agua destilada el ducto por el cual fluye agua entre los sensores, para evitar la cristalización de sales. El detalle de todos los perfiles realizados y los correspondientes archivos asociados a cada uno de estos se detalla en la tabla 3. En el nombre del archivo los primeros dos caracteres representan un numero correlativo de archivo, luego se presenta el nombre del crucero (moomz) y finalmente el numero de asociado a la estación donde se realizó el perfil. En algunos casos existen dos archivos asociados a un mismo perfil ya que por problemas de comunicación fue necesario continuar el registro en otro archivo. Los archivos con información incompleta (tabla 3) corresponden a los segmentos de subida en donde se perdió comunicación.

5 Tabla 3. Detalle de los perfiles. Latitud Longitud Fecha Hora Profundidad (m) N Perfil Est. Archivo Grad Min Grad Min Hor Min Fondo CTD moomz , ,251 14/06/ moomz , ,300 14/06/ moomz , ,213 14/06/ moomz , ,104 14/06/ moomz moomz , ,430 14/06/ moomz , ,137 15/06/ > moomz , ,999 15/06/ moomz , ,441 15/06/ moomz , ,906 15/06/ moomz , ,210 15/06/ moomz , ,042 15/06/ moomz , ,211 15/06/ moomz , ,837 16/06/ moomz , ,111 16/06/ moomz , ,960 16/06/ moomz , ,913 16/06/ moomz , ,681 16/06/ moomz , ,026 16/06/ moomz , ,965 17/06/ moomz , ,443 17/06/ moomz moomz , ,813 17/06/ moomz , ,036 17/06/ moomz , ,177 17/06/ moomz , ,205 18/06/ moomz , ,127 18/06/ moomz , ,761 18/06/ moomz , ,614 18/06/ moomz , ,778 18/06/ moomz moomz , ,175 18/06/ moomz , ,273 18/06/ moomz , ,457 19/06/ moomz , ,298 19/06/ moomz moomz , ,186 19/06/ moomz , ,108 19/06/

6 moomz , ,330 19/06/ moomz , ,292 19/06/ moomz , ,418 20/06/ moomz moomz , ,153 20/06/ moomz , ,154 21/06/ moomz , ,101 21/06/ El problema de comunicación entre la unidad a bordo y el CTDO se ejemplifica en las figura 2 y 3 donde se aprecia que los perfiles quedaron en dos archivos separados. Figura 2. Variación de la profundidad respecto al tiempo. Archivo N 21, estación 3.

7 Figura 3. Variación de la profundidad respecto al tiempo. Archivo N 22, estación 3. Durante le muestreo el sensor de oxígeno Optode presento problemas desde el perfil 7, ya que al pasar una profundidad (no constante) la concentración de oxígeno se mantuvo relativamente constante, esto se ejemplifica en la figura 4.

8 Figura 4. Archivo N 12 de temperatura salinidad y oxígeno, estación 3. En el ejemplo presentado se puede considerar errónea la medición ya que se esperaba que la concentración de oxígeno siguiera la tendencia de los primeros 45m, llegando a un valor cercano a cero antes de llegar a 100m. Posteriormente desde el perfil 13 se utilizó el sensor de oxígeno (SBE 43) del Servicio Hidrografico y Oceanográfico de la Armada de Chile (SHOA), disponible a bordo de la embarcación. Para esto se modificó el archivo de configuración del equipo y los correspondientes voltajes asociados a cada uno de los sensores. Al utilizar el sensor de oxígeno SBE 43 el sensor de presión presento problemas al entrar en contacto con el agua, evidenciando un brusco cambio de profundidad, esto se puede apreciar en la figura 4.

9 Figura 3. Variación de la profundidad respecto al tiempo, perfil 15 de la estación 3 Durante la estación 14 el equipo fue introducido al agua con la jeringa que enjuaga el ducto de temperatura y salinidad, por lo que este perfil no fue incluido en el procesamiento. Pre-procesamiento de datos Para esto se consideraron las recomendaciones del fabricante y del SHOA para el procesamiento de datos de CTD. Los datos fueron procesados utilizando los programas que el fabricante adjunta con el equipo SBE Seasave y SBE Dataprocesing 7.18, además se utilizó Matlab 6.5. Los pasos seguidos se presentan a continuación: 1. Análisis visual de los perfiles utilizando SBE Seasave para determinar posibles dificultades en los pasos posteriores. 2. Transformación de los datos desde formato binario a ASCII (SBE Dataprocesing 7.18). 3. Utilización del modulo filter, filtro pasa bajos, para la temperatura y conductividad se utilizó una ventana de 0,1s y para la presión de 0.5s (SBE Dataprocesing 7.18). 4. Posteriormente se alinearon los datos de salinidad y oxígeno respecto al tiempo, ya que presentan desfase debido a la lenta respuesta de los sensores y debido a la separación física entre los sensores en la estructura del equipo. Para los datos de salinidad se utilizó un desfase de 0,1s, mientras que para los datos de oxígeno obtenidos con el sensor SBE 43 se utilizaron 3s, según recomendación del fabricante. Para los datos de oxígeno obtenidos con el sensor

10 Optode se utilizo un desfase de 21s dado el lento tiempo de respuesta de este sensor, según el fabricante este es menor a 25s y según lo que se pudo apreciar en los datos después de revisar detalladamente los datos se encontró un retraso de 21s de los datos de oxígeno respecto a los de temperatura. Los datos obtenidos con este sensor se compararon con los datos de temperatura y se probaron distintos tiempos de desfase siendo mas optimo 21s. Para encontrar el tiempo de respuesta del sensor Optode se utlizo matlab y para alinear los datos se utilizo el modulo AlingCTD del software SBE Dataprocesing 5. Se utilizó el modulo Cell Thermal Mass para corregir los datos de conductividad respecto a los cambios de temperatura, se utilizo Alpha=0,004 y 1/beta=8 (SBE Dataprocesing 7.18). 6. Se obtuvieron los valores de salinidad (respecto a la conductividad), densidad (respecto a la salinidad y temperatura) y profundidad (respecto a la presión) para esto se utilizo el modulo Derive de SBE Dataprocesing. 7. En Matlab se eliminaron las inversiones de profundidad y se promediaron los datos cada 1m. 8. Se realizaron graficas de las distintas variables medidas con el CTDO utilizando Matlab. Archivos adjuntos Debido a la utilización de dos sensores de oxígeno se adjuntan dos carpetas con los datos procesados de acuerdo al sensor de oxígeno utilizado. La carpeta config_1 contiene los datos obtenidos con el sensor de oxígeno Optode, mientras que el archivo config_2 contiene datos obtenidos con el sensor SBE 43. Solo se procesaron los archivos que contenían los datos de bajada. Dentro de la carpeta finales se presentan los datos procesados con tres extensiones: CSV (ASCII separados por coma), mat (binarios de Matlab) y fin (ASCII), el detalle de la organización de las variables dentro de los archivos se presenta en la tabla 5. Para los datos donde no se registro información o bien los que se pueden considerar erróneos las mediciones se utilizo como código de error: NaN (not a number) Tabla 5. Detalle de la distribución de cada una de las variables en los archivos finales. Columna Variable Unidad 1 Profundidad m 2 Temperatura C 3 Salinidad PSU 4 Densidad kg/m3 µm (config_1) 5Oxigeno ml/l (config_2) 6 Fluorescencia µg/l 7Par µe/(cm2 s) Además en la carpeta graf se presentan gráficos de cada una de las variables registradas respecto a la profundidad, estas son: temperatura ( C), salinidad (PSU),

11 sigma-t (kg/m 3 ), oxígeno disuelto (µm para el sensor Optode y ml/l para SBE 43), fluorescencia (µg/l) y PAR (µe/(cm 2 s)). Los gráficos se presentan en formato Portable Network Graphics y se agrego una letra al final del nombre de archivo, para los gráficos de temperatura se agregó una t, para los de salinidad s, para sigma-t d, para los de oxígeno o, para fluorescencia f y para PAR p. También se presentan todos los gráficos de un mismo perfil en un solo archivo, en este caso se mantuvo el nombre original del archivo.