Existe una variedad de instrumentos científicos para la medición de variables ambientales relevantes en oceanografía. El equipo de terreno de CHONOS encargado de las mediciones en cruceros oceanográfico utilizan los siguientes (descargar póster instrumentación oceanográfica o ver video).
Miden variables físico-químicas a través de una serie de sensores, los cuales pueden ser instalados fijos en sistemas de fondeo a una determinada profundidad o pueden estar acoplados a un perfilador que en el descenso y ascenso sube y baja a lo largo de la columna de agua, lo que se conoce como CTD.
Mediante el efecto Doppler, estos instrumentos también llamados ADCP (Accoustic Doppler Current Profiler), miden la correntometría euleriana, es decir, la variación en el tiempo de la dirección y velocidad de las corrientes marinas a través de la columna de agua en un punto fijo. El ADCP emite pulsos acústicos de determinada frecuencia, los cuales "rebotan" (backscattering) en la materia particulada en suspensión y vuelven de vuelta al equipo. La señal o pulso emitida con cierta frecuencia vuelve con diferente frecuencia tras rebotar en la materia particulada (mayor fecuencia si la materia se mueve hacia el ADCP y de menor frecuencia si la materia particulada se aleja del ADCP). Este diferencial de frecuencias entre la emitida y la recibida es utilizada aplicando el efecto Doppler para calcular las componentes ortogonales de la velocidad de dichas partículas y, por tanto, de las masas de agua que las rodean y transportan.
La frecuencia del pulso acústico de un ADCP determina el alcance efectivo y la resolución de la medición. Equipos que emiten pulsos de alta frecuencia tienen un menor alcance, pero permiten una mejor resolución (y calidad de datos) que equipos de menor frecuencia.
Los ADCP pueden ser instalados en puntos fijos anclados en el fondo del mar emitiendo los pulsos a través de la columna de agua hacia la superficie, y también pueden estar suspendidos en la columna de agua y/o superficie emitiendo a través de la columna de agua el pulso hacia el fondo marino, lo que produce perfiles de correntometría 1D de la columna de agua. Un ADCP también pueden ser remolcado por una embarcación mientras emiten el pulso acústico, obteniendo así secciones de correntometría 2D de la columna de agua.
Se trata de boyas que flotando en la superficie sustentan una vela sumergida a una determinada profundidad con el objeto de que la corrientes a dicha profundidad transporten tanto a la vela como a la boya. La boya está equipada con un radiotransmisor o GPS para ir registrando y emitiendo la posición del derivador lagrangiano a lo largo de su movimiento de deriva (correntometría lagrangiana).
El estado de la atmósfera es de vital importancia en oceanografía en cuanto a los intercambios y balances de energía, calor y oxígeno. Las estaciones meteorológicas cuentan con distintos tipos de sensores.
También conocidas como botellas Niskin, son botellas cuya misión es tomar muestreas de agua de la columna de agua a la profundidad deseada, con el fin de medir la composición y cantidad de nutrientes, carbono orgánico y/o clorofila. Se sumergen suspendidas de una línea, bien individualmente o en grupo (en línea o en roseta) y mediante un testigo enviado desde la superficie se cierran a la profundidad deseada atrapando en su interior el agua de tal profundidad. Están construidas de material inocuo en la interacción con las variables de muestreo (PVC) y tienen una capacidad de hasta 10 litros.
Ecosondas y sónares de barrido lateral emiten pulsos acústicos que a partir del tiempo transcurrido entre la emisión del pulso y la recepción de vuelta tras rebotar en material sólido permiten estimar la profundidad del fondo marino e incluso identificar ciertos tipos de objetos en suspensión (plancton, peces) o en el fondo (tipos de sedimento, naufragios).
Son instrumentos mecánicos que permiten obtener muestras de sedimento al caer por gravedad desde la superficie y penetrar en el fondo marino. Las dragas operan más en la superficie del fondo sacando "bocados" de sedimento al cerrarse las cazoletas, mientras que los corer constan de una lanza que puede penetrar más profundo en el sedimento y colectar muestras sin romper el ordenamiento natural de las capas de sedimento.