高等军事海洋学课程群的思政研究和建设

高等军事海洋学课程群是我校特色课程,当前该课程群的思政建设还存在思政元素不足、零散化、教学效果未充分体现等问题。本文提出挖掘课程思政元素、将思政目标融入教学目标、开展多样化思政教学方法研究、进行全过程定量化思政教学评估等思政建设方案,以建立系统性和定量化高等军事海洋学课程群思政体系,使学生在进入“职业课堂”时政治思想不动摇,成为热爱海洋事业、军队和祖国的“生力军”。

基于OBE理念的军事海洋学专业学员创新能力提升研究

以成果为导向(OBE)教育理念以预期成果为牵引,逆向设计教学内容,能够有效提升学员学习主观能动性,增强学员实践和创新能力。以军事海洋学“快响”大学生创新项目为抓手,深入贯彻OBE教育理念,通过分析两个军事海洋案例,表明该方法能够有效提升军事海洋学专业学员创新能力。

文献研讨式教学法在研究生海洋中小尺度过程课程改革中的实践

海洋中小尺度过程的研究是海洋科学近20年的最新进展,为教育工作者开展研究生教育提出新的挑战。该文结合海洋科学研究生的专业背景,综合分析海洋科学学科和海洋中小尺度专业领域特点,以海洋科学相关文献阅读为导入,在研究生专业课海洋中小尺度过程开展研讨式教学法的改革研究,提出教师导读—文献阅读—课堂互动—总结提高的技术实施路线,为专业课程教育提出意见和建议,对于提升研讨式教育教学理论具有较强的理论和实践价值。

基于SODA资料的太平洋及我国周边海域温差能资源时空特征分析

基于简单海洋数据同化数据集的逐月再分析海温资料,对1971年1月至2010年12月共40年的太平洋及我国周边海域温差能资源的时空特征进行统计分析,得到以下主要结论:(1)温差季节变化特征明显,北半球的20℃等温差线从冬季到夏季可由20°N扩展到40°N,而南半球的温差受季节变化相对较小;温差能有效开采区域集中在30°S^40°N范围内,但纬向分布不均;可近似将气候态平均的20℃等温差线作为全年可开采区域的边界;(2)太平洋绝大部分海域的温差能等价深度呈逐年上升趋势,最大可达近2m/a;温差能的变异系数具有明显季节变化特征但总体维持在较低水平,有效开采区域之内的变异系数在各季节均低于0.1;(3)我国温差能资源在南海及台湾以东海域最为丰富,其温差维持较高水平,能量密度总体呈逐年上升趋势,能量的稳定性较好且可实现全年有效开采,其最佳利用时间为5-7月,最差利用时间为2-3月;(4)太平洋温差能储量在TW量级,且以2.83GW/a的趋势递增。

基于偏最小二乘回归的冬季北太平洋风暴轴指数的特征诊断

针对现有风暴轴指数分析大多采用相关分析等较为简单方法,难以对风暴轴指数变化有效诊断分析的问题,引入偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression,PLS)的线性方法和核偏最小二乘回归方法(Kernel Partial Least Square Regression,KPLS),对冬季北太平洋风暴轴指数变化进行了特征诊断研究,并与传统的线性无偏最小二乘回归结果进行了试验比对。结果表明:偏最小二乘回归方法的诊断结果能够更好地反映风暴轴内部变化规律,并有效降低诊断误差。对于PNYI(北太平洋风暴轴纬度指数),采用r>0. 2的因子筛选方案(r为因子与风暴轴指数的相关系数)并应用KPLS算法时,预测效果最佳;对于PNXI(北太平洋风暴轴经度指数)和PNII(北太平洋风暴轴强度指数),采用全因子方案并应用KPLS算法时,预测效果最佳。

海洋表层-次表层反演与重构方法概述

飞速发展的卫星遥感技术为海洋学研究提供了具有较高时空分辨率的表层资料,而海洋表层信息实际上反映了海洋内部状态。此研究总结了海洋表层—次表层反演与重构方法,将其归类为模式同化方法、统计重构方法以及表面强迫准地转(SQG,Surface Quasi-Geostrophic)方法,并对其各自的优缺点进行了论述,旨在为海洋信息反演与资料同化和融合工作提供一定的参考。

深度学习方法在北极海冰预报中的应用

在全球气候变暖背景下,北极海冰呈现出逐年消融的趋势。海冰的消融给北极的开发利用带来了重要机遇,例如北极航道通航潜力的显现。但北极航道开通还面临着诸多困难,尤其是海冰变化机理的复杂性和海冰预报的不确定性以及由此带来的航行安全风险。近年来,深度学习因其强大的非线性拟合能力,逐渐在海冰预报领域中崭露头角。本文对近年来深度学习在北极海冰预报中的国内外研究状况进行了梳理,分析了深度学习在海冰预报中的应用背景,指出了单纯地应用深度学习进行海冰预报的局限性,阐述了深度学习方法与气象海洋专业知识的结合点,展望了未来的研究动态和发展趋势。

多源资料重构三维海温场的先验误差估计和诊断分析

针对遥感资料与实况观测融合重构三维海温场的问题,改进了最优插值中的先验统计信息估计,并研究了背景场和观测项的各自影响机制。在最优插值中,将背景场分别取为平均气候场(静态方案)和遥感合成场(动态方案);在最优融合前,用后验诊断方法迭代优化了背景误差和观测误差协方差;融合完成后,用观测空间诊断误差和模式格点指标对比分析两种方案。主要结论:(1)动态方案相对于静态方案分析误差减小的绝对量值由二者的观测误差之差决定、减小的相对程度由二者的背景误差之比决定;(2)背景场的调整作用在中高纬占优势、在赤道海域与观测项调整作用相当,是由协方差相关尺度的准纬向分布特征决定的;(3)动态分析场的中尺度信号谱能量整体比静态分析场高1~3个量级,但在热带海域相当;(4)遥感资料通过分辨实况观测所无法分辨出来的海温中尺度特征,达到减小误差、提高有效分辨率的效果。

气候变化背景下北极潜艇冰区航行风险评估与实验区划

在北极增温和冰层消融的气候背景下,北冰洋海区的潜艇活动及其破冰上浮能力成为环北极国家军事实力角逐的象征。根据北极气象水文条件构建了评估潜艇破冰上浮的自然环境风险指标体系,运用TOPSIS方法对北冰洋海域诸月份进行风险评估和实验区划。基于历史资料的评估分析表明,白令海峡和喀拉海区冬季破冰上浮风险系数较低,波弗特海和巴芬湾夏秋季上浮风险较大;基于CMIP6模式产品进行的不同温室气体排放情境下的评估结果表明,边缘海区破冰上浮风险均呈下降趋势,且北极西半球风险普遍高于东半球。研究结果旨在为北冰洋海区潜艇活动或反潜行动的海洋环境保障提供科学依据或决策参考。

遥感海表盐度分析产品的有效分辨率研究

针对SMOS和Aquarius海表盐度误差分析没有区分不同空间频谱信噪特征的问题,基于6种主要的遥感盐度分析产品,根据定性图像、纬向波数谱、均方根误差等指标,分析产品的有效分辨率并探讨其原因机制。研究表明:CATDS-0.25°分析产品所描述的盐度场中小尺度结构失真,其较高谱能量密度在热带海域以噪音为主,而在西边界流等海域以信号为主;BEC-L3-0.25°有着较小的均方根误差、清晰的盐度图像、显著的中尺度能量,最适于描绘中尺度(25～100km)盐度特征;BEC-L4-0.25°被奇异谱分析方法过度平滑了盐度场;Aquarius-V2-1.00°通过局部平滑处理,在描述大尺度(>100km)盐度现象方面表现较好;Aquarius-CAP-1.00°通过主动-被动联合算法(CAP)减小了均方根误差,但图像中卫星轨道形态明显;CATDS-1.00°的图像形态、能量分布和误差特征与AquariusV2-1.00°相当。这些结论可为用户正确使用产品进行地球物理学研究提供参考。