A performance comparison for two lagrangian drifter designs

Abstract

We compare the water‐parcel‐following and position‐reporting performance of two recent drifter designs. One (Tristar‐II ) uses the ARGOS satellite navigation system, has a very large drogue: float frontal area ratio and a small velocity error resulting from wind drag and surface wave forces. The second design uses an internal Loran receiver and transmits its position every half hour by radio. Its drogue: float frontal area ratio is much smaller than the TRISTAR's; we wished to know if this difference caused a significant change in drifter trajectory. Over a 78‐h joint deployment, the two designs had nearly identical trajectories. Measured drift speeds ranged from 10 to 30 cms⁻¹. Wind speeds (an important potential biasing factor) ranged up to 15 ms^−l. Net velocity difference over the full deployment was only 0.1 cms⁻¹. Frontal trapping of both drifters during the latter part of the comparison period may have helped to minimize this difference. But we also observed little or no downwind slippage (the net velocity difference was less than 2 cm s⁻¹ and was nearly normal to the wind and wave directions) during the first third of the deployment, when winds were strongest and the constancy of the water properties measured at drogue depth indicated no frontal trapping. Because the trajectories of the drifters were so similar, the most important differences in their performance were due to their position‐reporting and deployment characteristics. Initial deployment of the tristar was easier, and its positioning method and lower power requirement allow much longer untended deployments. The Loran design gave more frequent and precise positioning information and, therefore, better resolution of short‐time‐scale velocity fluctuations. It was also easier to find at sea, and to recover and redeploy.

Résumé

On compare la performance de suivi d'une particule d'eau et celle de localisation de deux nouvelles bouées dérivantes. La première, Tristar‐II, utilise le système de navigation satellitaire ARGOS; il existe un très grand rapport entre les surfaces frontales de l'ancre flottante et de la bouée, ainsi qu’ une petite erreur de vitesse due à la résistance du vent et à la force des vagues. La deuxième, utilise un récepteur interne Loran et transmet sa position à chaque demie‐heure par radio; le rapport entre les surfaces frontales et de la bouée est beaucoup plus petit que celui de la Tristar‐II . On désirait trouver si cette différence de rapport causait un changement important dans la trajectoire des bouées. Durant un déploiement de 78 heures, la trajectoire de chacune des bouées était presque la même. On a mesuré des vitesses de dérive entre 10 et 30 cm s^−l et du vent (facteur de déviation potentielle important) jusqu'à 15 m s⁻¹. La différence de vitesse nette au cours du déploiement était seulement de 0,1 cm s⁻¹ .La résistance frontale des deux bouées durant la dernière partie de la période de comparaison peut avoir aidé à réduire cette différence. Cependant, nous avons aussi observé peu ou pas de retard sous le vent (différence de la vitesse nette de moins de 2 cms^−l et presque normale à la direction du vent et des vagues) durant le premier tiers du déploiement, lorsque les vents étaient les plus forts et que la consistance des propriétés de G eau à la profondeur de l'ancre indiquait aucune résistance frontale. Dû à des trajectoires presque identiques, les différences de performance les plus marquantes découlaient de leur localisation et de leurs caractéristiques de déploiement. Le déploiement initial de la Tristar est plus facile, et sa méthode de localisation et le peu d'énergie nécessaire permettent des déploiements sans surveillance plus longs. La Loran donne des rapports de localisation plus fréquents et précis et, donc, une meilleure résolution des fluctuations de la vitesse sur une courte échelle de temps. Elle est aussi plus facile à trouver, à saisir et à redéployer en mer.