多海洋参数赤潮MODIS综合监测

针对由单一海洋参数对赤潮灾害提取的不足,提出一种多海洋参数赤潮遥感监测技术.该方法利用MODIS影像数据反演出海洋表面温度和叶绿素a浓度,结合悬浮泥沙浓度和海水异常等多海洋参数,设计赤潮灾害提取判别规则.该判别规则能充分利用海洋参数在赤潮灾害提取中的优势,克服单一参数在赤潮灾害识别上的遗漏和误判.以2004年5月30日和2004年6月11日渤海海域的MODIS影像为实验数据进行实例研究,证实了基于多海洋参数的赤潮遥感监测技术的可行性和有效性.

2016年夏季长江口邻近海域海洋参数的数据分析

于2016年7月19—24日,在长江口邻近海域5个连续站获取了温度、盐度、营养盐浓度、化学需氧量、叶绿素a浓度和总悬浮颗粒物浓度等18个海洋参数数据,通过综合运用K值聚类、斯皮尔曼相关性分析及主成分分析法等,划分了夏季在122.7°E附近的水团分布情况,并进一步探究了各海洋参数间的相关性及其驱动力.结果表明:夏季长江口调查海域可划分为3个水团,初步判断为长江冲淡水、陆架混合水以及两者相互混合而成的水团;海洋参数主要受物质垂向输送、浮游植物生产和悬浮颗粒物3个因素控制.

海洋二号卫星扫描辐射计海洋参数反演算法研究

针对海洋二号(HY-2)卫星扫描辐射计,利用辐射传射方程模拟,建立了海面温度、海面风速、大气水汽含量、大气液态水含量和雨率的反演算法,并利用扫描辐射计在轨数据对上述参数进行反演。经过对反演的海面温度和风速全球产品的真实性检验表明,算法合理可行,能够反演大气海洋参数,反演精度满足设计指标需求。目前,其他参数的反演产品的检验还在进行,而且反演算法还要根据对辐射计测量值定标的深入而进一步优化。

海洋传感器网络参数自适应时间同步算法

针对部署环境复杂多变的海洋传感器网络,根据不同海洋参数对水声通信的影响,设计海洋参数自适应时间同步(OPA-Sync,ocean parameter adaptive time synchronization)算法。通过参数调节来提高时间同步算法对不同海洋环境的适应性,并对算法进行了优化,提高运算效率。仿真表明,OPA-Sync可以适应不同的海洋条件,在同步精度和能效方面都优于现有算法。

处理走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)温度和电导率滞后效应的方法

走航式海洋多参数剖面测量系统(moving vessel profiler,MVP)是一种集成程度和自动化程度都较高的海洋调查设备,能对海洋多要素进行同时观测,获得水平方向的高分辨率数据资料。由于温度和电导率传感器响应时间的不匹配,MVP下放速度过快(峰值速度4 m/s)而造成非常明显的盐度尖峰现象。本研究结合Fofonoff(F)法、时间常数指数递归数字滤波(Giles and McDougall,GM)法和Grose提出的盐度尖峰订正方案,提出了一种新的方法,即MCT(match conductivity and temperature response time)法,通过对压力、温度和电导率传感器进行响应时间的匹配来减弱盐度尖峰。将SBE-9型CTD资料作为标准,发现订正后的资料与CTD盐度曲线的互相关系数为0.917,误差比订正前减小80%。对比35°N断面修正前后的盐度资料,订正后温盐跃层处出现的低盐区域消失。MVP的应用比常规海洋调查仪器CTD对于海洋现象的观测更有优势。

利用星载微波辐射计AMSR-E数据反演海洋地球物理参数

从微波辐射传输原理出发,通过理论模拟的亮温建立了海洋和大气参数的反演算法,利用AMSR-E数据进行地球物理参数的反演验证,并利用Wentz算法进行相同参数的反演,以判断反演的效果。研究表明:在使用各种方法进行参数反演的时候,反演结果和实际值之间存在很好的相关性,但是都存在一个系统偏差需要修正。通过与NCEP和TAO浮标两组数据的比较发现,同样的算法反演结果的均方根误差不同,采用浮标数据比较的反演结果明显好于NCEP数据,原因可能是NCEP数据存在一定的不确定性。算法反演大洋海面温度和风速的均方根误差分别为0.73K和1.21m/s。

一种激光雷达测量海洋光学参数的新方法

为了拓展海洋光学参数的激光遥感测量手段,借鉴高光谱分辨率多普勒激光雷达对大气散射信号的测量机制,提出了一种利用激光雷达水下后向散射信号测量海洋固有光学参数的新方法。在原理方面,描述了测量系统的组成和利用碘分子吸收滤波器实现水分子瑞利散射信号和悬浮物米散射信号的光谱分离测量方法,在结论方面,给出了利用海水激光后向散射信号实现海水悬浮物后向散射系数和海水体消光系数的具体反演算法。

海洋重要水文参数的卫星遥感反演研究综述

经过近50年的发展,海洋卫星遥感日益成熟,各种反演算法和数据集应运而生,大大推动了海洋水文过程的研究。围绕与海洋水文相关的重要物理参数,简要回顾了海面高度、海水深度、海表洋流及海水质量变化的卫星遥感反演基本原理、主要算法以及存在的难点和前沿性研究问题,介绍了应用遥感反演算法制成的全球海洋水文参数主要数据集,并结合目前存在的问题探讨了卫星遥感反演海洋水文参数的发展趋势及所面临的挑战。研究发现,运用多卫星、多通道、多模式的联合反演方法可以显著地提升人们监测海洋水文参数时空动态变化的能力,必将成为未来全球海洋水文遥感的主要研究方向之一。

海洋飞沫参数化方案在台风数值模拟中的应用

海洋飞沫作为海气相互作用的重要因子,在台风的发生、发展过程中扮演着重要角色。将Fairall和Andreas海洋飞沫参数化方案加入到WRF模式中对两个台风——"珊珊"、"桑美"进行了模拟,以研究不同海洋飞沫参数化在WRF模式中对台风模拟效果的影响。结果表明,加入Fairall方案后潜热通量、感热通量得到很大程度的加强,使得台风的热力结构得以改变,暖心结构十分明显,从而影响了动力场结构。相对涡差解释了台风移动路径变化的原因,热成散度、涡度以及水汽通量的改变影响了台风的强度。Andreas方案由于界面通量算法在考虑海表面动量粗糙度、热力粗糙度及水汽粗糙度随风速、相对湿度变化的情况下,得到的潜热通量、感热通量较Fairall方案为弱,因而台风的强度不强。飞沫参数化方案对模拟台风路径的影响较小。

海洋环境参数监测传感器的稳定性评价研究

海洋环境参数监测传感器的性能是海洋环境监测参数数据质量的保障。文章以常用的海水温度、电导率、浊度和叶绿素传感器为评估对象,利用同一台仪器连续多年的校准数据实现传感器的稳定性评价。当漂移系数在1附近时,表明传感器性能稳定,当漂移系数大于或小于1时,表明传感器测量值发生漂移;由历年校准数据计算的漂移系数可实现各传感器校准周期内数据的修正,修正前各传感器的测量误差大且呈单向增量变化,修正后的误差降至传感器最大允许误差且呈正态分布。利用历史计量数据建立的传感器性能评价模型可为用户提供长期的传感器稳定性评价,有利于提升海洋环境监测传感器的性能和数据的准确性,拓展计量数据的服务能力。

基于USB接口的海洋环境多参数采集系统的设计与实现

基于USB接口的海洋多参数数据采集系统以STM32F103R6处理器为控制核心,可以对海洋中的温度、负二价硫等多个重要参数进行长时间无人值守式采集,并能通过USB接口实现采集控制设置及大量数据的快速回传。对系统中高精度采样、低功耗设计和USB数据传输等多个关键问题进行了详细设计,并完成了整个系统软硬件的开发。

海洋环境参数测量系统的检测方法研究

在简要介绍了典型海洋环境参数测量系统的组成基础上,详细介绍了测量系统的现场检测技术和验收方法,实际使用表明,这些检测方法,对于设备性能的检验和有效使用提供了可靠的保障。

RegCM4.3气候模式引入新的海洋湍流参数化方案对中国夏季降水模拟的影响

将一种用于全球气候模式的海洋湍流参数化方案引入到区域气候模式RegCM4.3中,分别使用两种方案进行气候模拟.分析对比了1996-2009年,两种方案对中国夏季风场、降水量等模拟结果的影响,并与欧洲中期数值预报中心的再分析资料、站点观测降水资料进行了对比分析.结果表明,新方案对东亚夏季西南季风和东南季风的模拟效果有所改善,并提高了中国夏季降水的模拟效果.

无线数传模块在海洋钻井参数仪中的应用

无线数传模块是无线数据传输中一种重要的通讯工具。介绍了无线数传模块的工作原理及在钻井参数仪中的应用。实验证明,无线数传模块是数据远程传输较为理想的无线通讯工具,值得推广应用。

海洋环境要素的声光集成测量

本文介绍海洋环境要素的声光集成测量原理和测量方法。文中以作者主持的海洋 863项目“声光悬浮沙粒径谱测量仪”为例 ,列举了声速、声衰减、悬浮泥沙粒径谱的测量结果。海洋声速、声衰减、温度、盐度、悬浮物等都是海水的重要参数。这些参数的测量 ,对海洋开发、海洋环保、海洋军事有重要的意义。

Argo大洋观测资料的同化及其在短期气候预测和海洋分析中的应用

国际Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)计划的实施,提供了前所未有的全球深海大洋0～2000m水深范围内的海水温度和盐度观测资料,在大气和海洋科研业务中应用这一全新的资料,是深入认识大气和海洋变异、提高我国气候预测、海洋监测分析和预报能力的一个关键所在。通过开发非线性温-盐协调同化方案和利用同化高度计资料来调整模式的温度和盐度场,建立了可同化包括Argo等多种海洋观测资料的全球海洋资料变分同化系统,提高了对全球海洋的监测分析能力。实现了海洋资料同化系统与全球海气耦合模式的耦合,显著提高了短期气候预测水平。利用Argo资料改进了海洋动力模式中的物理过程参数化方案,有效提高了海洋模式对真实大洋的模拟能力和对厄尔尼诺/拉尼娜的预测能力。开发了利用Argo浮标漂流轨迹推算全球海洋表层和中层流的方法,提高了推算的全球表层流、中层流资料质量,有效弥补了洋流观测的匮乏。

海浪和海洋飞沫对“珊珊”台风影响的数值研究

台风是剧烈的天气系统,在开放的海上强风激起大浪,改变了海表粗糙度,同时,海浪顶端的白泡沫破碎,在海-气界面处会出现大量的海洋飞沫。基于共享内存的进程间通信技术应用到区域大气和海浪模式的耦合中,大气模式引入了Fairall和Andreas两种海洋飞沫参数化方案,对2006年"珊珊"台风进行了模拟对比试验,结果表明:耦合模式通过海-气相互作用,对台风的强度产生影响,由于耦合模式在海表粗糙度的计算上考虑了海表状况,使得耦合模式模拟的台风强度更接近实况,而对台风的移动路径影响不大;耦合模式中海-气相互作用主要通过动力因素来对台风产生影响,海表状况影响了海表粗糙度,从而使台风的动量输送发生变化,具体的台风强度增强还是减弱主要取决于海表状况与实况的符合程度;海洋飞沫参数化主要通过热力场的改变来影响动力场,Fairall方案中潜热通量和感热通量得到很大程度的加强,使得台风的热力结构得以改变,台风强度明显加强,从而影响了动力场结构;Andreas方案由于其界面通量算法在高相对湿度条件下计算界面通量时得到的量值较小,虽然高风速条件下感热通量加大,但总的潜热通量、感热通量较Fairall方案为弱,因此,模拟的台风强度不强;海洋飞沫参数化方案通过影响台风的结构和强度,对台风移动路径产生一定影响。

威海市褚岛北部海域生化参数分布特征及相关性分析

根据2017年7月14日、9月1日和9月3日在山东省威海市褚岛北部海域现场测定的数据,对叶绿素Chl-a、化学需氧量CODmn、溶解氧DO和酸碱度p H等海水生化参数的时空变化特征及相关性展开分析。分析结果表明:(1)在3次测量中,7月14日整个测试海域Chl-a和CODmn浓度处于低值,DO和p H处于高值状态,其中6号站点DO达到9.08 mg/L,p H达到8.10;9月1日整个测试海域中Chl-a和CODmn浓度处于高值,其中12号站点叶绿素浓度达到5.04 mg/m3,CODmn达到0.755 mg/L,p H和DO处于低值状态;9月3日的观测值,Chl-a和CODmn数值与7月14日相近,p H和DO数值与9月1日相近;(2)从空间上看,在整个测试海域中,Chl-a、CODmn和p H的高值区有单峰和双峰型;DO的高值区基本是单峰型;(3)从3个航次整体测量数据来看,Chl-a与CODmn、DO和p H相关性不显著;CODmn与DO有显著相关性,但与p H相关性不显著,DO和p H相关性显著,从具体航次测量数据来看,这些生化参数之间的关系展现出复杂性。

海洋温度电导率微纳传感器批量制备及测试

基于微机电系统(MEMS)技术,批量制备了一批高精度、小尺寸的电导率和温度集成微纳传感器,经测试,该传感器芯片尺寸仅为12 mm×12 mm,温度灵敏度为0. 063℃/Ω,三次重复标定实验的变异系数CV为0. 6%,显示出良好的重复性。电导率传感器(R2≥0. 999 99)和温度传感器(R2≥0. 999)均具有良好的线性度。随机抽取一组传感器进行批量评估,电导池常数K的标准偏差为±0. 019 cm^-1,显示出良好的一致性。该温度电导率微纳传感器尺寸小、成本低、批量制备一致性高,适用于大规模的海洋环境参数测量需求。

中国近海工程环境参数区划

本文就中国近海工程环境参数区划的原则和方针，内容和方案，资料与方法，计划与合作，成果和目标作了说明。