These instruments sit at the surface of the ocean and are transported via near-surface ocean currents. They are not fixed to the ocean bottom, therefore they “drift” with the currents. For this reason, these instruments are referred to as drifters, or drifting buoys.

The surface float contains sensors that measure different parameters, such as sea surface temperature, barometric pressure, salinity, wave height, etc. Data collected from these sensors are transmitted to satellites passing overhead, which are then relayed to land-based data centers.

All drifters measure sea surface temperature and location; the locations are used to calculate ocean current velocities. Additional sensors can be added such as barometric pressure, salinity, wave height, wind speed and direction, optical sensors, and internal surface float diagnostic sensors. Each measurement requires an additional sensor, while wave height measurements also require the absence of a drogue.

A barometer on the top of the float is used to measure sea level barometric pressure. These measurements have been shown to significantly improve weather forecasts.

Sea surface temperature is measured by a thermistor (thermometer) on the bottom of the float.

Sea surface current velocities are calculated by the change in position of the drifter over time. The surface float of the drifter is attached to a large holey-sock drogue (also known as a sea anchor) which comprises most of the area of the instrument. The drogue is centered at a depth of 15 meters. 

A salinity sensor (specifically, a highly accurate pair of conductivity and temperature sensors) is used to measure sea surface salinity at the base of the surface float. This can also be done deeper on the tether between the float and the drogue.

A sonic anemometer and a wind vane are used to measure wind speed and wind direction.

 

 

All drifters are equipped with a sea surface temperature sensor at the bottom of the surface float, which sits approximately 15cm below the ocean surface.

As long as the drogue remains attached, all drifters measure near-surface ocean current velocities. If the drogue is lost at sea, the wind and waves play a greater role in moving the drifter.

The drogue, also known as a sea anchor, extends approximately 20m deep and is designed to move with the near-surface ocean currents. Because the drogue and surface float are connected by a long tether, the surface float is therefore moving with the near-surface currents as well. Without the presence of a drogue, the surface float will also be transported by wind and waves, much as a ping pong ball or beach ball is pushed across the surface of a pool.

The GDP requires that drogues are made of cordura nylon with rip-stop, with specific dimensions, but the GDP does not require a specific color for their drogues. As a result, drogue manufacturers often use surplus cordura nylon material from other jobs, which may consist of fluorescent pink, neon green, or even camouflage.

 

A drifter consists of a surface float, tether, and drogue (i.e., sea anchor). The surface float is buoyant and remains at the ocean surface, while the sub-surface drogue extends to roughly 20m depth (centered at 15 meters). The surface float and drogue are connected by a long, wire rope called a tether, which is encased in a polyurethane sheathing to provide added strength and prevent corrosion.

The surface float ranges from 30.5 cm to 40 cm in diameter, while the drogue diameter is approximately 61cm. Total weight (of surface float and drogue) is roughly 50 lbs. Compressed and packaged for shipping/deployment, drifters measure roughly 61cm x 61cm. However, once deployed, the drogue and tether unfurl, extending to roughly 20m beneath the ocean surface.

The surface float is made from form-injected ABS plastic. The surface float contains electronics that acquire and process sensor measurements, D-cell alkaline batteries to power the drifter, and an antenna to transmit the data. The tether is an impregnated polyurethane wire and the drogue is comprised of PVC tubing and nylon cloth material.

Drifters are powered by battery packs consisting of D-cell alkaline batteries, and are designed to last at least 18 months.

It takes a considerable amount of time to design the electronic components and computer programs necessary, yet with all materials on-hand, it takes approximately 1 week to assemble each drifter. Of course, manufacturers often build drifters in batches. Therefore, assembling components and testing a larger number of drifters at once increased production and minimizes the amount of time needed to shift from one procedure to another. While drifters are not assembled on a conveyor belt, imagine this process as an assembly line, as each drifter within the batch receives the same components before moving on to the next item on the production checklist.

Drifter pricing varies from one manufacturer to another, so we encourage you to contact each manufacturer for a detailed quote. That said, a standard Surface Velocity Program (SVP) drifter costs roughly US$1,800, with additional expenses for added sensors (e.g., ~US$1,500 for a barometer, ~US$6,000 for salinity, ~US$4,500 for wind speed and direction, etc.)

Please find contact information for each of the commercial drifter manufacturers at aoml.noaa.gov/phod/gdp/manufacturers

The Global Drifter Program is a part of the Global Ocean Observing System, which maintains a 5 x 5 degree array of ~1300 drifters. The program manages the collection, analysis, and distribution of the data acquired by these drifters.

The GDP is managed with close cooperation between:

• • Manufacturers in private industry, who build the drifters according to closely monitored specifications;

• • NOAA’s Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (AOML), which coordinates deployments, processes the data, archives the data, maintains metadata files describing each drifter within the program, develops and distributes data-based products, and maintains the GDP website; and
  • Scripps Institution of Oceanography (SIO), which supervises the industry, upgrades technology, and purchases most drifters.

Liaisons between the GDP and individual research programs that deploy drifters are maintained by Shaun Dolk (AOML) and Luca Centurioni (SIO).

The primary goal of the GDP is to establish a global array of drifters with drifters present in each 5 x 5 degree grid of open ocean and to provide these data in near-real time for weather prediction and ocean state estimation. The Global Drifter Program is also tasked with providing quality controlled data for scientific use.

The GDP array reached its goal size of 1250 drifters in a 5 x 5 degree array on September 18, 2005 and has been maintained since. It was the first component of the Global Ocean Observing System to reach completion.

Complete instructions, in multiple languages, can also be found here.

Drifters are deployed throughout the world’s open oceans. To view a map of the current drifter locations (updated weekly), please visit aoml.noaa.gov/phod/graphics/dacdata/globpop_countries.

Approximately 1000 drifters are deployed each year by the GDP and its international partners to maintain the global 5 x 5 degree array of ~1300 drifters. To view the number of deployments per year and their locations, please visit
aoml.noaa.gov/phod/gdp/maps_reports_archive.

The goal of the drifter program is to implement one drifter in each 5 x 5 degree grid across the globe. Of course, with strong convergent and divergent currents to contend with, as well as limited access to deployment vessels, the GDP works closely with more than fifty domestic and international agencies to coordinate deployment efforts. To maximize spatial drifter coverage and ensure its goals are met, the GDP created a set of Drifter Deployment Value Maps which are used throughout the community to identify the highest value deployment locations.

• • Principalmente, los oceanógrafos, meteorólogos y climatólogos despliegan y utilizan los datos de las boyas de deriva. Sin embargo, dado que los datos de las boyas de deriva pueden utilizarse para rastrear derrames de petróleo, desechos marinos, dispersión de larvas de peces, etc., hay una lista creciente de socios de despliegue y consumidores de datos.

• • Los investigadores oceanográficos y climáticos analizan los datos para encontrar aspectos de los mismos que puedan aplicarse a otras observaciones o explicar fenómenos.
  • In an effort to better educate K-12 students about the importance of the ocean and how drifters provide invaluable data, the GDP works closely with NOAA’s Adopt a Drifter Program. Through the Adopt a Drifter Program, the GDP encourages young scientists how to access drifter data and its many applications.

If you, or your classroom would like to adopt a drifting buoy, please visit the Adopt a Drifter Program and complete the application.

• Principalmente, los oceanógrafos, meteorólogos y climatólogos despliegan y utilizan los datos de las boyas de deriva. Sin embargo, dado que los datos de las boyas de deriva pueden utilizarse para rastrear derrames de petróleo, desechos marinos, dispersión de larvas de peces, etc., hay una lista creciente de socios de despliegue y consumidores de datos.
• Los investigadores oceanográficos y climáticos analizan los datos para encontrar aspectos de los mismos que puedan aplicarse a otras observaciones o explicar fenómenos.
• En un esfuerzo por educar mejor a los estudiantes de K-12 sobre la importancia del océano y cómo las boyas a la deriva proporcionan datos inestimables, el PIB trabaja estrechamente con el programa de la NOAA Programa "Adopte una boya de deriva".. A través del Programa "Adopte un Drifter", el GDP anima a los jóvenes científicos a acceder a los datos de los drifters y a sus múltiples aplicaciones.

Aunque es posible aumentar/disminuir el intervalo de tiempo entre las transmisiones de datos, la tasa de transmisión estándar para las boyas a la deriva es de una transmisión por hora, al principio de cada hora. Una fijación se produce cuando un satélite recibe una determinada transmisión y la retransmite a un centro de datos en tierra.

Kriging es un procedimiento de interpolación óptima que se utiliza habitualmente para los análisis bidimensionales y tridimensionales. Es el método utilizado en el Centro de Ensamblaje de Datos de deriva para interpolar (rellenar los huecos de los datos) y hacerlos igualmente espaciados en intervalos de seis horas.

Véase Hansen, D.V. y Poulain, P.M., 1996, [PDF] para una descripción completa de los procedimientos de control de calidad e interpolación aplicados a los datos de drifter en esta base de datos.

El WMLE es un modelo optimizado para la localización más probable de un drifter dada una estimación y un rango de error conocido. Es el método utilizado en el Centro de Ensamblaje de Datos de drifters para interpolar (rellenar los huecos en los datos) y hacerlos igualmente espaciados en intervalos horarios.

Para más información, véase Elipot et al. (2016) [PDF].

Los números de la OMM se utilizan cuando los datos se transmiten en el Sistema Mundial de Telecomunicaciones para los modelos de previsión meteorológica, y en el pasado se reutilizaban. Los números de identificación de los buques de deriva son únicos para cada buque de deriva y no se reutilizan.

Los números de la OMM se asignan una vez identificada la región de despliegue. Los números de la OMM son números de siete dígitos que se utilizan para referenciar los datos colocados en el Sistema Mundial de Telecomunicaciones (SMT), para su distribución pública y archivo. Los dos primeros dígitos del número de la OMM corresponden a la región de despliegue, que puede encontrarse en el mapa siguiente.

Los números de la OMM pueden encontrarse en dos lugares.

1. Si ya conoce el número de identificación de su(s) vagabundo(s) en particular, utilice la tabla que se encuentra en
   aoml.noaa.gov/phod/dac/wmoid.
2. Para buscar buques a la deriva en una región específica, o en un período de tiempo, por favor, consulte el archivo de directorio GDP, en:
   aoml.noaa.gov/phod/dac/dirall.

• • El número de la OMM aparece en la segunda columna, inmediatamente a la derecha del número de identificación correspondiente.

• If you have specific questions about drifter data that you cannot find within the GDP website, or within these FAQs, please contact Shaun Dolk.
• To contact another member of the GDP, please visit the “Who we are” section at the top of the page.

• Afortunadamente, los datos de las boyas de deriva son gratuitos y accesibles al público, por cortesía de la Oficina del Programa Climático de la NOAA.
• Los datos de deriva se controlan en cuanto a su calidad y se almacenan en el Centro de Ensamblaje de Datos de Deriva del AOML, y luego se envían al Servicio de Datos Medioambientales Marinos de Canadá para su archivo y distribución pública.

• Para obtener enlaces e instrucciones para acceder a los datos de deriva en tiempo real, visite
  aoml.noaa.gov/phod/gdp/real-time_data
• Para ver los datos interpolados de calidad controlada de los drifters, visite
  aoml.noaa.gov/phod/gdp/interpolated/data/all.

• Los enlaces y las instrucciones para acceder a los datos de deriva en tiempo real, se pueden encontrar en aoml.noaa.gov/phod/gdp/real-time_data.

• Para buscar datos de deriva en tiempo real por hora y ubicación específicas, visite
  aoml.noaa.gov/phod/gdp/real-time_data.
• Para buscar datos interpolados por hora, lugar y/o número de identificación específicos, visite
  aoml.noaa.gov/phod/gdp/interpolated/data/all.
• Para descargar el conjunto de datos de deriva horaria completo, visite
  aoml.noaa.gov/phod/gdp/hourly_data.

• Los datos de deriva de calidad controlada se actualizan cada 2-3 meses. Por lo tanto, los datos de deriva de calidad controlada están disponibles en modo diferido, y las notificaciones de estas actualizaciones se encuentran en aoml.noaa.gov/phod/gdp.

• Los datos del Drifter pueden descargarse de ftp://ftp.aoml.noaa.gov/pub/phod/buoydata.

• En la web hay disponibles varios archivos que contienen diferentes tipos de información de metadatos:
  Desde el Inicio del PIB seleccione el Programa Global Drifter en la parte superior de la pantalla, y luego navegue hasta Metadatos. Desde allí, encontrará varias opciones para elegir. Los enlaces directos se encuentran a continuación:
  • Información sobre el despliegue del Drifter:
    aoml.noaa.gov/phod/dac/deployed
  • Metadatos de calidad controlada:
    aoml.noaa.gov/phod/dac/dirall
  • Probabilidades de muerte por deriva:
    aoml.noaa.gov/phod/dac/drifter_deaths

Los metadatos del hardware están disponibles en:

• Especificaciones del Drifter:
  aoml.noaa.gov/phod/dac/Drifter_Specifications
• Especificaciones del barómetro:
  aoml.noaa.gov/phod/dac/Barometer_Metadata
• Especificaciones de Drogue:
  aoml.noaa.gov/phod/dac/Drogue_Specifications

• El Programa Global Drifter se creó en 1979. Aunque se necesitaron varias décadas para desarrollar el programa y alcanzar su estado actual, con aproximadamente 31.200 transmisiones diarias, el primer drifter que transmitió datos se desplegó el 14 de febrero de 1979.

Determinar la presencia del drogue es de vital importancia, ya que este componente del drifter es el que permite a los investigadores medir las velocidades de las corrientes oceánicas a 15 metros de profundidad. Sin el drogue, que está centrado a 15 metros, el viento juega un papel más importante en el transporte de los drifters.
Por esta razón, el Centro de Ensamblaje de Datos del AOML invierte una enorme cantidad de tiempo y recursos para determinar con exactitud cuándo y dónde pierde su drogue cada trainera.

Mientras que los fallos de los sensores se identifican y enumeran dentro del conjunto de datos de calidad controlada, se puede determinar la funcionalidad del sensor en tiempo real utilizando el OMM número de un drifter en particular y visitando meteo.shom.fr/qctools.

En la figura siguiente se muestra un ejemplo de una boya a la deriva que ha perdido su drogue. Observe que la cantidad de tensión en el casco inferior del flotador de superficie disminuye significativamente después de la pérdida del drogue. Al mismo tiempo, el tiempo de la primera fijación (el tiempo que se tarda en adquirir un punto de localización GPS) disminuye significativamente porque el drogue ya no tira del flotador de superficie bajo el agua con cada ola que pasa.

Todas las traineras están equipadas con un sensor de temperatura de la superficie del mar en la base del flotador de superficie.

Mientras que los fallos de los sensores se identifican y enumeran dentro del conjunto de datos de calidad controlada, se puede determinar la funcionalidad del sensor en tiempo real utilizando el OMM número de un drifter en particular y visitando meteo.shom.fr/qctools.

En la figura siguiente se muestra un ejemplo de un sensor de temperatura superficial del mar que ha fallado. Obsérvese que el patrón diurno estructurado se vuelve errático e irregular el 4 de agosto de 2015.

Aunque no todos los buques de deriva están equipados con sensores de presión barométrica, casi la mitad del conjunto mundial de buques de deriva mide la presión del nivel del mar, que se utiliza en los modelos de previsión meteorológica.

Mientras que los fallos de los sensores se identifican y enumeran dentro del conjunto de datos de calidad controlada, se puede determinar la funcionalidad del sensor en tiempo real utilizando el OMM número de un drifter en particular y visitando meteo.shom.fr/qctools.

En la figura siguiente se muestra un ejemplo de un sensor de presión que ha fallado. Obsérvese que las ligeras fluctuaciones de presión comienzan el 4 de agosto de 2015, y luego el sensor experimenta un fallo completo el 6 de agosto de 2015.