在过去十年间，Fielax在不同海域获取了大量热量测量经验。一开始是在深海软沉积物上使用经典热流探测，Fielax不仅在浅水水域开发了可供测量的设备 海洋
总的来说，海洋沉积物温度是由地幔深处和海水的热交换和沉积物的热性质控制的。随着使用再生能源的增加，风力农场，电缆成为了海洋沉积物的新热源，因为电能通过电缆传输导致传输损失，由此产生的热能将消散到周围介质中。
由于Fielax不断探索的热情，它介绍了最新发展：海洋沉积物的二维和三维温度演化计算。这些模型结合了地热流、沉积物的热性质测量以及通过底部水温的季节变化进行的温度变化。因此，该模型确定了季节温度、自然温度和内部源（如电力电缆）引起的温度叠加所产生的温度分布，后者也具有时间依赖性。
计算模型使用原位测量热学性质，我们
图1：波罗的海区域冬季和夏季的温-深响应图
在波罗的海和北海等浅水区，沉积温度自然随季节变化。如图1，冬季沉积物温度随深度的增加而升高，这是由于受到先前夏季温度的影响，夏季温度随深度的增加而降低，反映了夏季温度受到了先前冬季的影响。季节温度变化的峰间振幅可高达18 K，可达到10 m的沉积深度。下面的虚线描述了恒定的背景地热梯度（全球平均值为0.03K/m）。
图2：相关热学性质
如图2，真实的（测量的）热特性，如热导率或热扩散率，对于真实的传热过程建模和评估是必不可少的。这在异种沉积物盛行的北海和波罗的海尤为重要。与深度相关的热特性测量原理源于确定深海沉积物稳态热流值的经典方法（海洋热流测量-信息手册）。
图3：电缆性质
如图3，电缆加热对周围环境的影响取决于电力电缆的结构，基本上取决于导体的材料和直径以及实际埋深所决定的电阻率。通过在模型中加入真实的电缆特性，可以评估由环境主导的（2K标准）约束电缆的最小埋深和/或最大加热。
以海底温度变化为边界条件，通过求解一维传热方程，可以计算季节性加热和冷却对海洋沉积物温度分布的影响。由德国联邦海事和水文局（BSH）管理的北海和波罗的海测量站记录的水温可以通过由平均温度、振幅和相移定义的年正弦来近似计算。
如图4所示，A：底部水温变化近似为正弦波，平均值为8.2℃，振幅为5.9 K，最小值为一年的62天。
B：由季节驱动的一维热传方程的表面热扩散系数为8×10-7m²s-1。表面数米的沉积物在这一年中经历了较大的温差变化。随着深度的增加，温度变化逐渐变小。在冬天（蓝色实线）沉积物温度随深度逐渐增加，增高的温度反映水体曾经受到夏天高温的影响。在夏天（橘色实线）温深剖面显示出镜像特征。
C：有限元模拟了自然季节性底水变化引起的温度年变化。季节性影响可深达数米。振幅随深度的衰减很明显，温度的延迟也很明显。每个温深剖面都包含过去三到四个月带来的温度延迟影响。
图5:二维模型
如图5，二维模型是基于水下电缆温度场的有限元模型，二维模型计算埋藏在水下电缆的垂向和和水平方向内部和周围的温度。该模型包括沉积物的非均质特性（例如热扩散率）、海底温度季节性的升温和降温以及通过海底电缆随时间产生热量的功率损失。假设沉积物的热学性质是水平均匀的，该模型的计算结果是海底电缆内部及周围的温度场。
图6：确定最佳埋深的规划工具
图6是地震三维模型-决定最佳埋藏深度。
保护水下电缆的主要方式是把它们埋藏在水下，但埋藏电缆耗费人力物资，因此埋的越浅就越能节约人力成本。使用地震三维模型，我们可以确定沿缆路线的最佳埋藏深度。因此，电缆线路被划分为不同热扩散系数的分段。对于每个分段，进行单独的模型计算，允许评估受2K标准约束的电缆的最小埋深和/或最大加热。与保守估计相比，模拟具有真实热物性的温度场可以显著减少最小埋深。将电缆埋入高热扩散层比埋入低热扩散层深几分米能更有效地降低温度影响。
通过沉积物温度年变化二维模型我们可以计算不同的埋深功率损耗图，图7的例子展示水下电缆埋深1.5m的年变化图和不同功率的损耗情况：
A：从第一天开始，恒定功率损耗为损失50 W/m。
B：第30天损耗顶峰即50W/m。
C：基于风电数据的真实功率损失时间序列。
所有的例子显示了计算的顶部沉积物温度，中间功率损失情况和电缆产生的最高温度，这些计算还能够确定电缆垂直上方一点和水平距离为12 m的参考点（2K标准）之间20 cm深度的温度偏差。
利用三维模型，可以使用有限差分算法模拟季节效应以及来自热源（如能源电缆或热交换）的影响。这种方法有利于大范围测量领域。对于有限差分法（FD），网格由矩形网格组成，每个方向上都有等距网格点。如图8，输入量是测量的热性质，这些热性质是从多次测量（A）和水体的近似季节温度偏差（B中的绿线）中插值得到的。电缆建模为具有恒定功率损耗的线源（B中的蓝线）。3D模型能够比较不同层中沿电力电缆的温度变化，即电力电缆的埋深（D），以及20 cm深度（2K标准的相关深度）的比较。
图9：热力软件
ModelHeat软件集成了本册子提到的三种模型类型，图像化的用户界面能够方便的设置沉积物的参数性质、水体温度变化和电缆配置。一旦参数设定完成，模型便开始计算，首先生成几何图形并初始化温度场。然后，对模拟年的温度进行了计算，并将计算结果可视化。
参考文献：
1.Dillon, M., Müller, C. Usbeck, R. (2012): Acquiring Thermal Conductivity Data From Shear-Resistant Sediments, Sea Technology, August Issue: 57 – 61.
2.Müller, C., Miesner, F., Usbeck, R., Schmitz, T. (2013): 2K-criterion: measuring and modelling temperatures and thermal conductivities/diffusivities in shallow marine sediments, Proc. Conference on Maritime Energy 2013, TUHH, Hamburg, pp. 475 – 490
3. Miesner, F., Lechleiter, A., and Müller, C. (2015), Reconstructing bottom water temperatures from measurements of temperature and thermal diffusivity in marine sediments, Ocean Sci., 11, 559-571,doi:10.5194/os-11-559-2015.
