SST (Sea Surface Temperature)

Temperatura powierzchniowej warstwy wody morskiej - jej zmiany i wpływ na klimat

 

Pomiar temperatury wody morskiej na statku - Anna Styszyńska (wszelkie prawa autorskie zastrzeżone)

Temperatura wody powierzchniowej (do głębokości 0,5 m) jest ważnym elementem hydrologicznym i w związku z tym na statku wymagany jest jej zapis w dzienniku okrętowym (przynajmniej raz na wachtę lub według zaleceń kapitana częściej) oraz w dzienniku obserwacji hydro-meteorologicznych w godzinach obserwacji terminowych (klucz SHIP). Na większości statków handlowych, do pomiarów służą specjalne termometry wodne, termometry czerpakowe lub termometry elektryczne (oporowe). Na statkach badawczych, na których prowadzi się pomiary temperatury nie tylko wód powierzchniowych, ale również na większych głębokościach, do pomiarów wykorzystuje się specjalne urządzenia takie jak butle Nansena i termometry odwracalne oraz sondy CTD.

Termometr wodny - to termometr cieczowy, w którym ciałem termometrycznym jest rtęć znajdująca się w zamkniętym receptorze (zbiorniczku) połączonym z kapilarą umieszczoną na skali. Zmiana temperatury prowadzi do wydłużenia lub skrócenia słupka rtęci w kapilarze (rtęć ma prawie stały współczynnik rozszerzalności cieplnej w funkcji temperatury równy 0,00021, co pozwala uznać, że jej objętość wzrasta proporcjonalnie do wzrostu temperatury). Pojemność receptora i średnica kapilary są tak dobrane, że termometr wolno reaguje na zmiany temperatury (duża stała czasowa). Zakres pomiaru mieści się w granicach od -5 do 37°C. Najmniejsza działka na skali wynosi 0,2°C, a wymagana dokładność odczytu 0,1°C.
     Chcąc zmierzyć temperaturę powierzchniowej warstwy wody morskiej należy za pomocą specjalnego kubełka (ang. bucket; patrz zdjęcia poniżej) lub zwykłego wiadra zaczerpnąć wodę zaburtową (z dala od wylotów zrzutu wody ze statku). Po wyciągnięciu pojemnika na pokład należy włożyć do wody termometr, po czym, po upływie kilku minut (nie mniej niż 3), mieszając wodę termometrem i nie wyjmując receptora termometru z wody dokonać odczytu wartości temperatury na skali. Pomiaru temperatury wody w kubełku należy dokonywać w miejscu zacienionym, z dala od źródeł ciepła i bezpośrednio po wyciągnięciu kubełka z morza. Każdy termometr przed dopuszczeniem do pomiarów hydro-meteorologicznych powinien być sprawdzony w komorze termicznej i posiadać świadectwo zawierające poprawki, jakie w poszczególnych przedziałach skali należy stosować do odczytanych wartości. W przypadku braku na statku termometru wodnego do pomiaru można wykorzystać zwykły termometr stacyjny lub termometr psychrometryczny

 

Pojemnik do poboru wody zaburtowej (kubełek) i termometr wodny

Termometr czerpakowy (termometr wodny w oprawie) - to termometr wodny umieszczony w specjalnej metalowej obudowie, chroniącej termometr przed stłuczeniem, przystosowanej do holowania przy burcie statku. W obudowie termometr osadzony jest on na sprężynowych podkładkach, a osłona wyłożona grubą gumą. U góry obudowa powinna posiadać krętlik, do którego przymocowuje się linkę. Wycięcie w obudowie, przez które widoczna jest skala termometru zamykane jest na czas pomiaru ruchomą osłoną. Dolna część obudowy, tam gdzie znajduje się receptor, jest często rozszerzona. W górnej części tego rozszerzenia znajdują się otwory, przez które przedostaje się woda. Dzięki temu po wyciągnięciu termometru z wody receptor w dalszym ciągu zanurzony jest w wodzie, co wraz ze "spowolnieniem" termometru pozwala na spokojne odczytanie wartości temperatury odpowiadającej wartości zmierzonej in situ.
     Na czas wykonywania pomiaru termometr na lince wyrzuca się za burtę w tym miejscu gdzie statek stosunkowo najmniej zaburza stosunki termiczne powierzchniowej warstwy wody, przy czym bezwzględnie należy unikać bliskości wylotów zrzutu wody ze statku. Termometr winien być holowany przy burcie lub za rufą przez kilka (co najmniej 5) minut, a w dniach bardzo mroźnych (z temperaturą powietrza < -10°C) i gorących (z temperaturą powietrza > 25°C) - 10 minut. Przy wyciąganiu termometru z wody należy uważać aby nie uderzył on o burtę, bo wtedy łatwo może ulec rozbiciu (zwłaszcza przy większej fali). Po wyciągnięciu termometru z wody i odsunięciu osłony skali można dokonać odczytu.

Termometr wodny i jego oprawa

Różne typy obudowy termometrów czerpakowych, otwarta i zamknięta osłona skali oraz holowanie termometru przy burcie statku

Ze względu na duże prawdopodobieństwo zniszczenia przyrządu przy pomiarach dokonywanych w warunkach wzburzonego morza, na dużych statkach lub też poruszających się z większymi prędkościami, do pomiaru temperatury wody najczęściej stosuje się "metodę kubełkową" lub wykorzystuje do tego celu pomiary temperatury wody w siłowni, w układzie chłodzenia. Termometr (lub inny czujnik) umieszczony jest w specjalnej oprawce wmontowanej  w rurę doprowadzającą wodę zaburtową do do układu chłodzenia silnika. Oprawka jest wmontowana na stałe w rurę w ten sposób, że dolna jej część pozostaje w bezpośrednim kontakcie z płynącą w rurze wodą. Czasami dla zwiększenia przewodnictwa cieplnego między zbiorniczkiem termometru a oprawką i wodą, dolna część oprawki wypełniona jest rtęcią. Dzięki temu termometr może bardzo szybko osiągnąć temperaturę wody płynącej w rurze. Oprawka jest zamykana w górnej części nakrętką, po zdjęciu której łatwo można dokonać wymiany termometru. Przyrząd winien być zainstalowany w dostępnym miejscu, w miarę możliwości jak najbliżej zewnętrznego ujęcia wody, tak aby oddziaływanie cieplne statku nie zdążyło jeszcze zniekształcić temperatury pobieranej wody. Należy jednak pamiętać, że taki pomiar może być obarczony błędem rzędu 0,5-1,0°C, niekiedy dochodzącym nawet do 3°C. Wynikać on może z jednej strony z mniejszej czułości wykorzystywanych termometrów (lub innych czujników), z drugiej - z jego lokalizacji. Zdarza się niekiedy, że taki termometr umiejscowiony jest w głębi statku, w znacznej odległości od wlotu wody. Ze względu na zmiany zanurzenia statków wlot poboru wody do chłodzenia może znajdować się na większej głębokości, co w warunkach spokojnej wody spowoduje, że tak dokonany pomiar nie odda warunków panujących w górnej półmetrowej warstwie wody.

Termometr oporowy - poczynając od 1970 r. coraz częściej na statkach montuje się w dnie statku lub dolnej partii kadłuba termometry oporowe, które pozwalają na dokonanie zdalnych (zazwyczaj z kabiny nawigacyjnej lub mostka) pomiarów temperatury wody. Kalibrowane termometry oporowe mają dużą rozdzielczość i dokładność, do 0,01-0,001°C. Termometr elektryczny (oporowy) to przyrząd wykorzystujący zależne od temperatury zmiany oporności elektrycznej. Jako czujnik najczęściej wybieranym materiałem jest platyna, która charakteryzuje się dużą odpornością na "starzenie", dużą stałością właściwości fizycznych i odpornością na korozję oraz jest mechanicznie i elektrycznie stabilna. Także ten pomiar, z racji lokalizacji czujnika, nie oddaje warunków panujących w górnej półmetrowej warstwie wody.

 

Szyfrowanie informacji o temperaturze wody w depeszy SHIP - Anna Styszyńska (wszelkie prawa autorskie zastrzeżone)

Wyniki obserwacji hydro-meteorologicznych wykonywanych na statkach zapisywane są w specjalnych dziennikach, a w postaci zaszyfrowanej depeszy SHIP przekazywane przez INMARSAT do zbiornic lądowych. Do przygotowania depeszy SHIP wykorzystuje się WMO Ships' Synoptic Code FM 13-XIV. Układ i budowa tego klucza omówiona jest w Admiralty List of Radio Signals (ALRS) w tomie 3, w specjalnych tablicach (np. Ships' Code and Decode Book) lub książkach szyfrowych (np. NWS Observing Handbook No. 1). Jeżeli na statku istnieje możliwość pomiaru temperatury wody, to winien on być zawsze dokonany. Do szyfrowania informacji o temperaturze wody powierzchniowej (Tw) w kluczu SHIP FM 13-X służy grupa 0ssTwTwTw. W grupie tej:

                0  - liczbowy wskaźnik grupy,
               ss - wskaźnik określający znak i sposób pomiaru temperatury wody powierzchniowej,
     TwTwTw - temperatura wody powierzchniowej z dokładnością do dziesiątych części stopnia Celsjusza.

Znak i sposób pomiaru temperatury wody powierzchniowej szyfruje się za pomocą 8 liczb klucza:

Liczba klucza Znak temperatury Rodzaj pomiaru
0 dodatnia lub zero w układzie chłodzenia
1 ujemna w układzie chłodzenia
2 dodatnia lub zero kubełek
3 ujemna kubełek
4 dodatnia lub zero czujnik na kadłubie
5 ujemna czujnik na kadłubie
6 dodatnia lub zero inne
7 ujemna inne


Na statkach do pomiaru temperatury wody powierzchniowej najczęściej wykorzystuje się:
     - termometr zaistalowany na wlocie wody do układu chłodzenia silnika (ang. engine room intake thermometer),

     - termometr wodny i kubełek (ang. bucket thermometer) lub termometr czerpakowy,
     - oporowy czujnik temperatury zamontowany w dennej części kadłuba (ang. hull mounted contact sensor thermometer).

Jeżeli temperatura wody powierzchniowej może być zmierzona tylko z dokładnością do pełnych stopni Celsjusza wówczas ostatnie miejsce w grupie, przeznaczone na dziesiętne części stopnia, należy zastąpić znakiem "/". Dotyczy to najczęściej pomiaru temperatury w układzie chłodzenia gdzie instaluje się termometry o mniejszej czułości lub precyzji skali, pozwalające na odczyt z dokładnością do pełnego stopnia Celsjusza. W NWS Observing Handbook No. 1 patrz strony 2-76 i 2-77.

Przykłady:
1. Na termometrze zainstalowanym na wlocie wody chłodzącej silnik zmierzono temperaturę równą 12°C.
    Pełna grupa będzie miała postać 0012/
2. Po zaczerpnięciu wody zaburtowej do kubełka (wiadra) na skali termometru wodnego odczytano temperaturę równą  -0.4°C.
    Pełna grupa będzie miała postać 03004.
3. Po zaczerpnięciu wody zaburtowej do kubełka (wiadra) na skali termometru wodnego odczytano temperaturę równą 10.0°C.
    Pełna grupa będzie miała postać 02100.
4. Na czytniku wody zaburtowej zamontowanym na mostku odczytano temperaturę równą 6.6°C.
    Pełna grupa będzie miała postać 04066.
5. Po wyciągnięciu termometru czerpakowego z wody i odsunięciu osłony, na skali odczytano temperaturę równą 17.5°C.
    Pełna grupa będzie miała postać 02175.
6. Na znajdującym się na mostku czytniku termometru oporowego (zainstalowanego na kadłubie statku) odczytano temperaturę równą  -1.0°.
    Pełna grupa będzie miała postać 05010.

 

Mapy temperatury wody morskiej

Operacyjne mapy rozkładu temperatury wody powierzchniowej (Sea Surface Temperature, dalej SST) wydawane są przez główne światowe i regionalne ośrodki sporządzające analizy i prognozy warunków hydro-meteorologicznych dla potrzeb żeglugi. Mapy te powstają w wyniku przetworzenia pomiarów satelitarnych kalibrowanych pomiarami wykonywanymi na statkach i pochodzącymi z boi oceanograficznych. Mapy SST publikowane są jako rozkłady średnie dobowe, średnie tygodniowe lub średnie dekadowe. Rodzaj uśrednienia podany jest zawsze w główce mapy. Na mapach tych pole SST pokazane jest za pomocą bądź rysunku izoterm (linii równej temperatury), bądź poprzez naniesienie na mapę mniej lub bardziej chaotycznie cyfr odpowiednich wartości SST. Czasami też spotyka się mapy, na których zastosowano zarówno izotermy jak i notację cyfrową. Na mapach temperatura wody powierzchniowej podawana jest w skali Celsjusza. Na niektórych mapach wydawanych przez ośrodki amerykańskie znajdują się ramki z przeliczeniami temperatury wyrażonej w skali Celsjusza na skalę Fahrenheita. Obecnie mapy operacyjne rozpowszechniane są dwoma sposobami: poprzez Internet oraz tradycyjną drogą faksymilową. Większość operacyjnych map pola SST wydawana jest w wersji czarno-białej. Niektóre ośrodki mapy dostępne w Internecie publikują również w wersji kolorowej, gdzie rozkład SST podkreślony jest skalą barw. Tego typu mapy czytelne są jedynie w odbiorze elektronicznym.

Mapa analizy pola SST z 9 kwietnia 2021 r. dla NW Pacyfiku (55°N-0°, 110°W-160°E) wydana przez NOAA's National Weather Service w Honolulu.
Rozkład SST pokazany za pomocą izoterm kreślonych co 2°C.

Mapa analizy pola SST z 10 kwietnia 2021 r. dla półkuli północnej wydawana przez kanadyjski Weatheroffice
Government of Canada. Mapa wydawana codziennie. Izotermy kreślone co 5°C
(wartość izotermy podana w czarnej ramce). Tam gdzie ośrodek dysponował wynikami pomiarów statkowych i z boi oceanograficznych wartości SST podane cyfrowo.
Pomiary wątpliwe obwiedzione kropkowanym okręgiem.


Mapa analizy pola SST z 10 kwietnia 2021 r. dla NE Atlantyku wydawana przez DWD - Deutscher Wetterdienst (Weitere Analysen und Vorhersagekarten w panelu bocznym).
Wartości SST podano za pomocą równomiernie rozmieszczonych cyfr

Tygodniowe (31 marca - 6 kwietnia 2021) mapy rozkładu temperatury wody powierzchniowej wydawane przez niemiecki Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie
dla Morza Północnego i Bałtyku. Izotermy kreślone co 1°C. Skala barw w zakresie od -2 do 23°C. Na mapie dla Morza Północnego podawane są również wyniki pomiarów SST na statkach i platformach wiertniczych. Wartości te umieszczone są na mapie bez znaku części dziesiętnych. Wartości te czytelne są jedynie na mapach w formacie PDF (format dostępny poniżej).


Adresy do bieżących i archiwalnych map rozkładu temperatury wody powierzchniowej (SST)

Bałtyk - mapy i zobrazowania bieżące
- Uniwersytet Gdański - model HIROMB - Bałtyk Południowy, Zatoka Gdańska, Zatoka Pomorska - prognoza SST co 6 godzin
- Danish Meteorological Institute - codzienny obraz rozkładu SST z obserwacji satelitarnych
- Finnish Meteorological Institute - codzienna mapa ICE + SST
- Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) - codzienna ice and SST chart
- Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) - codzienne wyniki pomiarów na stacjach brzegowych

Bałtyk - archiwa map i zobrazowań codziennych, tygodniowych i miesięcznych
- Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie - archiwum tygodniowych map rozkładu SST w PDF od 1 marca 2017 roku
- Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie - archiwum średnich miesięcznych SST i ich anomalii od 1968 do chwili obecnej
- Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) - archiwum codziennych map 'ice and SST' od 26 listopada 1979 roku oraz tygodniowych map SST z okresu 2004-2017

Morze Północne
- Danish Meteorological Institute - codzienny obraz rozkładu SST z obserwacji satelitarnych
- Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie - archiwum tygodniowych mapy rozkładu SST w PDF od 1 marca 2017 roku
- Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie - archiwum średnich miesięcznych SST i ich anomalii od 1968 do chwili obecnej

Atlantyk
- DWD - Deutscher Wetterdienst (Weitere Analysen und Vorhersagekarten w panelu bocznym - w okienku należy wybrać Wassertemperaturen) - mapa rozkładu SST  o godz. 00 i 12
- Weatheroffice Government of Canada - codzienne mapy rozkładu SST
- Norwegian Meteorological Institute - codzienna (poniedziałek-piątek) mapa ICE + SST dla NE Atlantyku i Morza Barentsa
- Naval Oceanographic Office (idź do 'Satellite Analysis') - codzienna mapa dla Z. Meksykańskiej i S części Golfsztromu oraz dla N części Golfsztromu i NW Atlantyku (°F)
- NWS National Hurricane Center - tygodniowa analiza SST w strefie tropikalnej Atlantyku, anomalie SST
- Icelandic Met Office - codzienna mapa SST wód wokół Islandii wg European Center for Medium-range Weather Forecasting
- Ocean Remote Sensing - N Golfsztrom (3. i 7.dniowe średnie temperatury + archiwum od 04.1996 do chwili obecnej, AVHRR
- Ocean Remote Sensing - S Golfsztrom (3. i 7.dniowe średnie temperatury + archiwum od 04.1996 do chwili obecnej, AVHRR
- Ocean Remote Sensing - Z. Meksykańska (3. i 7.dniowe średnie temperatury + archiwum od 04.1996 do chwili obecnej, AVHRR

Pacyfik
- NOAA NWS w Honolulu - NW Pacyfik (55°N-0°, 110°W-160°E) - codzienna mapa rozkładu SST
- NOAA NWS w Kodiak - rejon Zatoki Alaska i E części Morza Beringa - codzienna mapa rozkładu SST
- NOAA NWS Pt. Reynes - 2 mapy codzienne dla rejonów: 40N-53N, E of 136W oraz 23N-42N, E of 136W
- NWS National Hurricane Center - tygodniowa anaiza SST w strefie tropikalnej NE Pacyfiku, anomalie SST
- Japan Coast Guard - codzienna (poniedziałek-piątek) mapa rozkładu SST w rejonie Wysp Japońskich i Prądu Kuro-shio (cz-b)
- Australian Bureau of Meteorology - codzienne, tygodniowe i miesięczne rozkłady SST (°C) oraz ich anomalie (1961-1990), niska rozdzielczość

zobrazowania globalne
- NOAA NESDIS OSPO - codzienne globalne i regionalne rozkłady SST (°C) z obserwacji satelitarnych (GOES), wysoka rozdzielczość
- NCODA - FNMOC Monterey, USA - globalny rozkład SST - mapa codzienna (°F), niska rozdzielczość
- NCODA - FNMOC Monterey, USA - globalny rozkład anomalii SST - mapy codzienne (°F), niska rozdzielczość
- NCODA - FNMOC Monterey, USA - globalny klimatyczny rozkład SST - mapy codzienne (°F), niska rozdzielczość
- Danish Meteorological Institute - codzienny obraz rozkładu SST z obserwacji satelitarnych (należy wybrać z bocznego menu domenę geograficzną)
- Australian Bureau of Meteorology - codzienne, tygodniowe i miesięczne rozkłady SST (°C) oraz ich anomalie (1961-1990), niska rozdzielczość
- Bureau of Meteorology Melbourne - miesięczna mapa rozkładu SST (°C), niska rozdzielczość
- Norwegian Meteorological Institute - codzienna (poniedziałek-piątek) mapa ICE + SST dla Arktyki i Antarktyki
- Oceanweather inc. - oceany i ich części (wybór akwenu z bocznego menu) codzienne zobrazowania rozkładu SST, niska rozdzielczość

 

.