С развитием океанологии менялись методические приемы проводимых исследований. В настоящее время методы исследования могут быть сведены к пяти типам.
Измерения параметров в точке до сих пор не потеряли своего смысла и важности. Они часто бывают необходимы для оперативной оценки того или иного параметра. Например, с дрейфующего судна таким путем может быть измерена температура на заданном горизонте или скорость течения. Таким же образом измеряется прозрачность воды на горизонте, где в дальнейшем предстоят исследования иными методами и средствами.
Долговременные измерения параметров океана в стационарном режиме проводятся с помощью обитаемых стационарных буев и океанологических платформ. Измерения параметров в точке в стационарном режиме являются одним из основных методов океанологии. Они проводятся с помощью автономных буйковых станций, которые в течение длительного времени обеспечивают измерение скорости и направления течения, а также температуры или других параметров на различных горизонтах.
Стационарный режим измерения параметров океана обеспечивается донными автономными станциями, которые по заданной программе периодически ведут измерения. После завершения цикла измерений или по команде с научно-исследовательского судна донная станция всплывает на поверхность и поднимается на борт судна.
Измерения параметров океана в режиме зондирования в настоящее время приобрели широкое распространение. При этом зондирование проводится как в дрейфе, так и на ходу судна. В процессе погружения прибора на кабель-тросе с борта судна ведется непрерывное измерение параметров океана, которое фиксируется на борту судна самописцами, кодируется на перфоленте для дальнейшего ввода в ЭВМ, либо непосредственно вводится в ЭВМ и немедленно обрабатывается по заданному алгоритму. Наибольшее распространение получили гидрофизические зонды, с помощью которых проводится непрерывное измерение по глубине как средних значений параметров, так и их пульсаций.
Существуют конструкции автономных зондов, в частности самовсплывающих. Они сбрасываются с судна и погружаются на заданную глубину, измеряя заданные параметры и передавая их на борт судна. Всплывающие зонды накапливают информацию, которая снимается после всплытия их на поверхность и выборки на борт.
Иногда важно провести циклическое зондирование по глубине. В этом случае по программе осуществляется многократное погружение — всплытие зонда. Такие зонды получили название циклозондов.
В последние годы большую популярность получили обрывные зонды, которыми можно пользоваться на ходу судна. Такой зонд может измерять ограниченное число параметров, например температуру и электропроводимость. Обычно это теряемый датчик малых размеров и небольшой стоимости. Он позволяет обеспечить оперативный температурный разрез.
Измерение параметров по площади обеспечивается обычно носителями океанологической аппаратуры. Исследование по площади может обеспечиваться буксировкой прибора при программном изменении горизонтов измерений. Буксировка вообще является эффективным методом измерений и исследований. Прибор связан с движущимся судном прочным кабель-тросом. С судна по кабель-тросу поступают к прибору электропитание и команды по режиму буксировки. С прибора на судно передается получаемая информация. Изменение горизонта буксировки прибора может обеспечиваться как путем подачи команд с борта судна, так и по заранее принятой программе. Обычно управление траекторией движения прибора обеспечивается изменением положения относительно потока гидродинамических поверхностей. Существуют буксируемые носители аппаратуры, которые меняют горизонт измерений по синусоидальному закону. При этом происходит измерение параметров океана в вертикальной плоскости. Кривая, по которой движется буксируемый носитель, может быть и иного вида в зависимости от задачи измерений. Измерения по площади могут проводиться и в горизонтальной плоскости. Для этой цели применяются автономные подводные аппараты, которые движутся в толще воды по программной траектории, удерживаясь на заданной глубине. Траектория движения может быть самой разнообразной: параллельными галсами, по спирали и т.п.
Такие измерения по площади оказываются исключительно эффективными при детальных исследованиях заданного района. Следует при этом отметить, что в режиме буксировки удается исследовать большие площади и районы, тогда как автономный программный аппарат способен детально исследовать существенно меньшие площади.
Измерения параметров океана в объеме отличаются наивысшей информативностью, но при этом требуют привлечения значительных сил и средств. Впервые такие измерения были осуществлены в связи с исследованием мезомасштабных вихрей в Атлантическом океане. С этой целью на полигоне размером 120 X X 120 миль было установлено 17 автономных буйковых станций, каждая из которых имела измерители течений на шести горизонтах. Измерениями таким путем был охвачен огромный прямоугольный объем, в котором регистрировались все изменения век-юра течения. Такие измерения в объеме позволили зафиксировать, а затем детально изучить новое глобальное явление в океане— возникновение и развитие мезомасштабных вихрей.
Измерения в объеме можно осуществить и специальным подводным аппаратом, который назван циркозондом. Такой носитель измерительной аппаратуры имеет возможность по программе погружаться н& заданный горизонт по спирали за счет придания ему определенной отрицательной плавучести и создания закручивающей гидродинамической силы на соответствующим образом установленных управляющих плоскостях. Движение аппарата по спирали может обеспечиваться также и активными движителями, например винтовыми. Наконец, аппарат может двигаться вниз и по какой-либо иной траектории, например в плоскостях граней параллелепипеда. Во всех случаях измерения параметров океана дают представление об объемном их распределении.
Анализируя методы измерений и изучения океана, необходимо остановиться и на рассмотрении некоторого стратегического подхода в их развитии. Длительное время в океанологии велись исследования процессов или явлений путем изучения параметров, не объединенных единым временем. Последовательно, например, измерялись течения, затем электропроводимость; в области геофизики измерялось магнитное поле, затем велись гравиметрические и иные измерения. При таком способе не только время, но и место, траектория движения приборов оказывались различными. В последние годы концепция комплексности исследований воплотилась в ряде типов исследовательской аппаратуры. Одновременное измерение группы параметров среды позволяет изучать явление с различных сторон и синхронно. Получаемые данные жестко привязаны по времени и району измерений, и в этом состоит главная ценность исследований.
Так возникли и получили широкую популярность многокомпонентные гидрофизические зонды, которые одновременно фиксируют малые изменения параметров среды: температуры, электрической проводимости, содержания в воде растворенного кислорода, скорости звука и т. п. Такие зонды используются в дрейфе судна до глубин в несколько километров. Комплекс гидрофизической измерительной аппаратуры устанавливался на обитаемые подводные аппараты. Примером могут служить подводные аппараты «Дипстар» и «Пайсис».
Применение комплексных буксируемых систем повысило эффективность геофизических исследований дна океана. И в этом случае изучение явления с разных сторон одновременно позволяет сопоставлять полученные данные различной физической природы и делать однозначные заключения об изучаемом явлении.
Геофизические буксируемые комплексы обычно включают акустические средства исследования рельефа поверхности и структуры подповерхностной толщи. Фото- и телевизионные средства дают возможность визуального изучения поверхности дна. Наконец, магнитная и гравиметрическая съемки позволяют проникнуть в физическую природу структурных особенностей дна.
Так же как и гидрофизические комплексы, геофизическая аппаратура может устанавливаться на буксируемых и обитаемых подводных аппаратах, с которых ведутся детальные исследования намеченных районов дна.
Более масштабные исследования обычно ведутся непосредственно с научно-исследовательских судов, где используется непрерывное сейсмическое профилирование, глубинное сейсмическое зондирование, съемка магнитных аномалий и гравиметрическая съемка.