xii
3 Platforms for Coastal Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.1 Fixed Ocean Observing Platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.1.1 Land-Based Ocean Observing Platforms . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.1.2 Ocean-Based Ocean Observing Platforms . . . . . . . . . . . . . . 69
3.2 Mobile Ocean Observing Platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.2.1 Manned Vessels and Shipboard Deployed Vehicles . . . . . . . 74
3.2.2 Lagrangian Drifters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.2.3 Autonomous Surface Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.2.4 Underwater Gliders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3 Ocean Observing Satellites in Terrestrial Orbit . . . . . . . . . . . . . . . . 82
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4 Environmental Constraints to Instrumental Ocean
Observing: Power Sources, Hydrostatic Pressure,
Metal Corrosion, Biofouling, and Mechanical Abrasion . . . . . . . . . . . 85
4.1 Power Supplies for Autonomous Coastal Ocean
Observing Platforms and Instrument Payloads . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.2 Ocean Observing Instrument Mounts and Housings . . . . . . . . . . . . 86
4.3 Metal Corrosion Considerations Pertinent
to Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3.1 Fundamentals of Electrochemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3.2 Electrochemistry of Metals in Seawater . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.3 Metal Corrosion in Seawater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.4 Corrosion Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4 Biofouling of Ocean Observing Instruments and Platforms . . . . . . 95
4.5 Mechanical Abrasion of Ocean Observing Platform
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5 Signal Conditioning, Data Telemetry, Command Signaling
and Platform Positioning in Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1 Data Signal Conditioning for Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.2 Electromagnetic Data Transmission for Coastal
Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.1 Satellites in Terrestrial Orbit as Communication
Platforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.2 Cellular Network Data Transmission
for Coastal Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.2.3 Cable Connections for Coastal Ocean Observing . . . . . . . . 108
5.3 Acoustic Data Links for Coastal Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . 108
5.4 Satellite-Aided and Autonomous Underwater Navigation
for Ocean Observing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
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