沿海声层析数据在印尼巴厘海峡的同化研究

沿海声层析(Coastal Acoustic Tomography,简称CAT)是利用高频声信号实现近海大范围流场观测的有效手段,但其直接观测范围仍然有限。海洋数值模式提供了一种存在仿真误差的大范围海洋背景场,将CAT观测结果与海洋背景结果同化,可以提高流场结果的分辨率和准确度。本文提出一种利用流函数拟合海洋模式流场结果并使用集合卡尔曼滤波算法同化CAT数据的方法,获得更大范围的海洋水平二维流场结果。同化研究以非结构化网格有限体积海洋数值模式(Finite-Volume Community Ocean Model,简称FVCOM)作为背景场,以2016年6月1日至3日在印度尼西亚巴厘海峡(Bali Strait)进行的4站CAT实验作为观测数据。经过背景场流函数拟合和CAT数据同化,获得巴厘海峡二维流场。同化结果分别与同期观测结果和潮位数据对比,发现流函数拟合同化后的流场能更准确地描述巴厘海峡涨落潮和流量情况,通过引入CAT数据与流场的函数关系,可以有效地降低海洋模式的误差和原观测数据的稀疏性。

红树林防灾减灾功能研究进展及保护修复建议

本文全面总结分析了国内外关于红树林在消浪(波)弱(缓)流、抵御风暴潮灾害、防风,以及减轻海啸灾害和适应海平面上升等领域的研究进展。结果表明,100 m宽度的红树林带可消减13%~66%的海浪波高,每千米宽度的红树林带可将风暴潮最高水位消减4~48 cm,数百米宽度的红树林可以使海啸引起的淹没深度降低5%~30%。红树林植被密度、植被带的宽度、植被形态特征、地形与高程等因素是影响其减灾功能的关键因素。红树林减灾作用机理研究和定量评估方法主要包括基于现场观测数据分析、物理模型试验和数值模拟3类方法。众多学者开展了红树林对水体流动的拖曳力系数研究,模拟了红树林中的水体运动的波流运动模型。然而,目前红树林减灾功能的现场观测数据仍然偏少,物理模型试验和数值模型中采用的红树模型较为简单,对不同种类红树林的复杂特征以及植被柔性作用的考虑尚显不足,需要进一步研究。此外,红树林保护修复应该充分考虑生态和减灾协同增效的因素,构建基于自然解决方案的海岸综合防护体系,提出红树林生态系统修复的优化布局。

海洋环境适应性保障技术研究进展

原位观测是海洋环境观监测与安全保障的基础手段,对提升海洋环境时空变化规律的认识和数值预报水平起着至关重要的作用。但是实施基于原位观测的海洋环境保障措施存在覆盖范围有限、观测成本高昂,以及非常时期实施困难等问题。随着海洋强国战略的深入推进,未来国家海洋利益空间将不断拓展,海洋环境保障的立体性、复杂性、未知性将不断增强,这对系统化、信息化、智能化的海洋环境保障提出了更高要求。当前有效解决方案之一是通过实施环境适应性保障对有限的原位观测资源布局进行优化设计,最大化海洋环境观测网建设效益。本文系统介绍了美国海军在海洋环境适应性保障建设方面的成果与经验,通过海上试验展现了实施海洋环境适应性保障措施的必要性和优越性,随后梳理了高分辨率海洋水文环境数值模拟技术、海洋水文环境适应性观测敏感区诊断技术、无人移动平台协同组网观测技术及无人移动平台观测资料同化技术等海洋环境适应性保障建设涉及的关键技术及其发展现状,最后总结了我国在海洋环境适应性保障建设方面的研究进展。作为一项复杂的系统工程,海洋环境适应性保障将有助于颠覆传统海洋环境保障模式,牵引我国海洋环境保障装备发展,推动相关研究领域理论和技术进步,对我国海洋环境保障体系建设产生深远影响。

汽化激光致声跨界通信的三维数值特性

激光致声技术可以将空气中的激光信号转化为水下的水声信号,将两种最佳信道高效地结合起来,从而解决空中-水下跨界通信问题。为了提高激光致声跨界通信的保密性和光声转化效率,采用了数值计算方法对不同条件下,激光在海面三维散射特性和透射特性进行了研究。首先,为了提高仿真计算的准确性,建立了三维激光海面散射场的数学模型。其次,采用数值计算方法求解三维激光海面散射的表面积分方程,并根据入射光波的特点,对入射界面进行强、弱区划分,以提高计算效率。最后,通过室内模拟试验对仿真结果进行了验证。研究结果表明,入射角度对于汽化激光致声通信的保密性和效率有着重要的影响,为后续的系统设计和相关应用研究提供了有意义的参考。

珠江口海洋动物体的石油烃

本文报道了珠江口20种海洋动物体的总石油烃含量水平。受测样品的石油烃含量有软体双壳类>甲壳类>头足类>鱼类的趋势,且表现出季节上和地理上的差异;还作了与其它海域海洋动物的石油烃含量水平的比较。

水下声学定位系统及其应用

分析了短基线、长基线和组合水声定位系统的特点 ,并就国内外声学定位系统的技术发展 ,对水声定位系统的分类及其原理、定位精度。

重量法测量悬浮物浓度关键技术研究

悬浮物质含量是水体质量的重要参数 ,也是遥感的主要产品之一。文章主要对重量法测量悬浮物浓度中的关键技术 ,包括样品烘干温度、烘干时间、恒重时间和过滤体积进行研究。

海上蒸发波导的预测方法综述

综述了海上蒸发波导的预测方法,根据预测方法的原理及实现方法不同,将已有的蒸发波导预测方法归纳为基于气象水文要素数据的预报方法、基于气象卫星数据的反演计算方法、基于雷达数据的反演计算方法和中尺度模式同化方法等四大类。对每个类中的主要方法的基本原理及优缺点进行了具体分析和总结,最后给出了蒸发波导预测方法中存在的问题及研究进展情况,对未来研究方向及趋势进行了预计。

杭州湾水体光谱高频观测及在悬浮物动态变化监测中的应用（英文）

现场光谱观测是水色遥感真实性检验的基础。传统基于航次站位观测获取的水体光谱数据少,难以满足快速变化的近岸水体遥感产品真实性检验的需求。为此,国际上开始发展水体光谱连续观测系统,但目前近岸水体光谱连续观测系统仍较少,特别是在高浊度、高动态的水体。针对该问题,在杭州湾建立了一套基于海上塔台的高浑浊水体光谱高频观测系统。该系统每3min获取一次水体光谱数据,实现与过境卫星观测时间的匹配。本文重点开发了基于海上塔台特点的水体光谱高频观测数据的处理方法,实现了晴空、耀斑、阴影、弱光照等自动判别,并对处理结果进行了检验。结果表明,塔台观测获得的归一化离水辐亮度光谱与船测结果具有较高的一致性,相关系数大于0.99,平均相对误差为9.96%。此外,对塔台水体高频观测系统的长期观测能力进行了评价,结果表明,尽管系统运行一年之久,系统与便携式地物光谱仪ASD同步观测获得的水体归一化离水辐亮度在谱形和数值上一致性均较好,相关系数大于0.90,平均相对误差为6.48%。同时,利用系统高频观测的水体光谱可有效监测悬浮物浓度随潮汐的快速动态变化。杭州湾塔台水体高频观测系统为进一步开展浑浊水体水色卫星遥感产品真实性检验提供了丰富的现场光谱数据,特别是高时间分辨率的静止轨道水色卫星遥感产品的真实性检验。

剖面法测量近岸水体遥感反射率的新方法

光学剖面法是测量遥感反射率的首选方法。根据我国近岸水体的特点 ,提出采用下行辐照度剖面补偿剖面测量时环境影响的方法 ,估算水面之下遥感反射率 [rrs (λ) ]。从对实际测量数据的应用效果可见 ,同站位多次测量的 rrs (λ) ,其相对偏差可控制在 1 0

红外实时测沙仪研制及其应用

环形水槽是研究细颗粒泥沙的理想装置,但测沙技术的相对滞后极大地制约了环形水槽的使用。为改进环形水槽的传统测沙技术,自主研发完全开放式的实时在线测沙仪器,力求在水槽中实验水样的自然流态下实时测量垂线悬浮泥沙含量。采用光源调制技术,结合特殊的光路设计,将含沙量转换为现代实验技术易于处理的电信号。并针对环形水槽的特殊工作方式,设计数据采集和无线传输接口,送入计算机进行数据后处理及综合分析,实现了含沙量的在线实时量测。实测实验表明数据线性度高,重复性好,有较大的实用价值和创新意义。

海洋水色组分吸收系数的测定方法研究

主要讨论了一种测定海洋水色组分光吸收系数的测定方法。该方法使用了带积分球的连续扫描分光光度计,可直接测定海水颗粒、浮游植物、光合作用色素、非光合作用色素和可溶物光密度。同时在数据处理上用光程放大因子β来降低滤膜对光散射的影响,提高了测量精度,降低了测量误差。该方法具有普遍性,对Ⅰ类、Ⅱ类海水和淡水均适用。

海口湾可见光遥感测深方法研究

以海口湾为研究区,利用Landsat资料进行可见光遥感测深方法研究。采用NDWI、MNDWI、EWI、NWI指数的阈值分割法进行水陆分离,结果表明NDWI指数更适合海口湾。选取与水深相关性比较好的反射率因子TM2、TM3、TM1/TM2、TM1/TM3,采用目前常见的可见光遥感测深方法,建立了线性、对数、幂指数、指数测深模型,与实测水深的比较结果表明TM1/TM3的指数测深模型在0-10 m水深的平均绝对误差为1.67 m,在实际应用中有参考价值。此外,建立了TM2、TM3、TM1/TM2、TM1/TM3的二次多项式测深模型以及对数二次多项式测深模型,建立了它们的二元和四元线性、对数测深模型,还建立了它们的分段函数测深模型,与实测水深的比较结果表明,二次多项式测深模型优于线性测深模型,对数二次多项式测深模型优于对数测深模型,分段函数测深模型优于非分段函数测深模型。

海底缆线在海洋观测中的应用

海洋观测是我们研究和认识海洋现象,掌握其中内在规律的必不可少的方法和途径。随着科技发展,人类已经掌握了各类海洋观测方法,但各种方法都有其局限性。卫星观测只能得到海洋表层的数据资料;船舶观测可以得到较为详细的垂向断面数据,但是其空间分辨率极为有限;Argo浮标所获得到的温盐数据空间分布也仅局限于其经过的路径轨迹,并且该浮标无法进入水深小于2 000 m的浅水区域。

颜色编码方法中波面斜率的校准

对基于颜色编码方法的海面微尺度波斜率测量装置实验获取的数据进行了分析,给出了颜色编码微尺度波斜率测量和标准球定标原理。在此基础上对影响标准球定标的三个主要因素进行了分析,结果显示,定标过程中采样点中噪声点的多少对定标精确度有明显影响,而且在考虑标准球二次折射时定标过程和净水面情形的波面倾角偏差较大,偏差可用二次多项式表示,最后指出标准球在视场正中央的较小偏移不影响定标结果。

水面波的图像序列分析

为了分析波浪的传播方向,使图像中的波浪方向数据可视化是一个可行的方法,本文提出了一种基于开源计算机视觉库使图像中的波浪方向数据可视化方案。通过对水面波图像进行波纹线区域拟合,对这些拟合直线的斜率与角度进行统计分析,获取波浪的传播方向信息。实验的结果表明,输出的角度统计数据与目测角度大致相同,说明本方法可使图像中的波浪方向数据可视化。

融合法及其在数据同化中的应用研究

根据预报值具有最小方差这一要求,详细推导了融合法在观测数据为一维、多维和维数不同的情况下的具体同化表达形式,同时还给出了不同情况下与同化表达式相对应的预报误差公式.利用这些公式,可以用融合法处理常见的海洋观测数据的同化问题.在陆架海模式HAMSOM基础上,以4月份的渤海海表温度为例,我们验证了同化公式的正确性,并给出了同化后较好的同化结果。最后将融合法的同化结果与卡尔曼滤波同化结果进行了对比.比较表明,融合法使用起来更简单,且能有效地处理常见的海洋观测数据.

地基云观测技术及装备研究进展

本文综述了气象观测中地基云观测技术及装备现状,根据地基云观测技术原理及实现方法的不同,将已有的地基云观测技术归纳为激光雷达云测量、微波雷达云测量和全天空云成像测量技术。对每个类中的主要方法技术、装备原理及特点进行了具体分析和归纳,最后给出了地基云观测方法及装备研究进展及存在的问题,并对未来研究方向及趋势进行了预计。

海水盐度光学检测技术研究进展

在一定温度条件下,海水的盐度与其折射率之间存在线性对应的关系,因此通过测量海水折射率可以推算出其盐度。详细介绍了几种利用光学方法测量液体折射率,从而间接检测海水盐度的技术,主要包括光纤光栅传感检测法、表面等离子波检测技术和利用几何光路折变计算折射率的检测技术,重点分析了各种方案的传感器结构、工作原理、影响测量精确度的因素,以及在实际应用中存在的问题,最后对光学技术在海水盐度实时检测中的可行性进行了展望。