利用合成孔径技术提取表层海流的新算法

为满足高频地波雷达单站提取表层海流的需求,提出了一种利用合成孔径技术提取表层海流的新算法,并通过仿真验证其可行性。首先描述系统组成、实现方式和信号模型,然后基于线性调频信号参数的迭代估计方法提出了流速估计算法,最后实现了在一个海域分辨单元上提取表层海流的仿真试验。结果表明,通过选取适当的方位分辨单元大小,并从方位向回波中提取信号参数,该算法能够估计出表层海流的流速和流向,且精度满足要求。这表明利用高频地波合成孔径雷达实现单站提取表层海流在理论上是可行的。

车载HF-SAR提取表层海流仿真研究

以高频地波雷达单站提取表层海流为应用背景,将合成孔径技术用于高频地波雷达,提出了高频地波合成孔径雷达(HF-SAR)的新概念,并探讨将其用于提取表层海流的可行性。描述系统组成、实现方式和系统模型,介绍速度估计算法,实现了在一个海域分辨单元上提取表层海流的仿真模型。仿真结果显示,通过选取适当的方位分辨单元大小,从方位向回波中提取出多普勒中心频率和调频率,能够估计出表层海流的流速和流向,且精度满足要求。这表明利用高频地波合成孔径雷达实现单站提取表层海流在理论上是可行的。

高频地波雷达单站测量表层海流的原理

运用高频地波雷达测量表层海流矢量，一般均采用双站测量方案，因而，需要大量的人力和昂贵的设备投入。该项研究在分析双站测量原理的基础上，结合海洋学原理和合理的假设，推导并给出了利用单站地波雷达测量表层海流的原理和公式，从而使单站测量表层海流成为可能。可预期该方案虽然在一定程度上，适当降低了空间分辨率，但却可以大幅度降低观测成本，减少人力物力的投入，并显著提高现场观测效率。

基于一阶海洋回波的HF-SAR提取表层海流性能分析

将合成孔径技术用于高频地波雷达,以实现单站提取表层海流,对于降低观测成本、提高效率具有重要意义。但现有的高频合成孔径雷达(HF-SAR)信号模型是基于理想点目标的,而未考虑海域分辨单元的Bragg散射效应。针对这一问题.基于一阶海洋回波理论,该文提出了用HF-SAR提取表层海流的改进的信号模型,并分析了Bragg散射对HF-SAR方位向回波的影响。然后针对方位向回波信号的特点,给出了相应的速度估计算法。最后通过蒙特卡洛仿真分析了HF-SAR对指定海域分辨单元的速度估计性能,结果显示对于流速和流向的估计精度能够满足工程应用的要求,这表明用HF-SAR提取表层海流是可行的。

基于高频地波雷达资料的海南中东部近海表层海流特征

利用海南中东部近海海域高频地波雷达观测得到的2019年4月—2020年3月表层海流资料进行潮流调和分析和余流分析。结果表明:海南中东部近海海域以不规则半日潮流为主,半日分潮M_(2)和S_(2)以往复流为主,全日分潮O_(1)、K_(1)以顺时针旋转流为主,M_(2)、S_(2)、O_(1)、K_(1)分潮最大潮流流速的比为1:0.51:0.60:0.65,M_(2)为最主要分潮。最大可能潮流流速分布从西南方向向东北方向逐步增大,最大值为35cm·s^(-1)。余流受东亚季风影响较大,季节变化特征显著,呈夏季形态(6月—8月)、冬季形态(9月—次年2月)和过渡形态(3月—5月)。夏季形态流向东北,平均流速29cm·s^(-1);冬季形态持续时间最长,流向西南,平均流速36cm·s^(-1),大于夏季形态;过渡形态为冬季形态向夏季形态的转变期,流向分布较复杂,平均流速13cm·s^(-1),明显小于夏季和冬季形态。从全年来看,西南向流动的时间最长、流速最大,海南中东部表层海水物质输运自东北向西南。

南极普里兹湾附近海域表层海流特征分析

利用第29次南极科考期间在普里兹湾海区释放的8个Argos漂流浮标所获的总计662 d的数据,对普里兹湾及其邻近海域的表层海流特征进行了分析,并和以前的研究结果进行对比,结果表明:普里兹湾西部和北部表层海流基本呈现向西的流动,说明此地区的表层海流以沿南极大陆的逆时针沿岸流为主。普里兹湾东部海流呈现先向南再向西或先向南再向北的流动,普里兹湾西北部海流呈现向南的流动。8个浮标平均流速在0.02—0.20 m·s^(-1)之间,最大流速为1.57 m·s^(-1),流速>1.0 m·s^(-1)的大流速区主要集中在普里兹湾、克洛斯角外侧、达恩利角外侧海域,流速>1.5 m·s^(-1)的大流速区只出现在普里兹湾、克洛斯角外侧两处海域。

南海冬季表层海流特征及分析

本文介绍了南海冬季盛行西南漂流，整个南海为一反时针环流，主要流系有广东沿岸流，沿岸流外方有东北向的南海暖流，暖流外侧与南海暖流反向的为黑潮南分支，由于受南海地形影响，构成了南海自身的环流系统，南海位于季风区，又十分利于漂流的发展。

南海表层流场的卫星跟踪浮标观测结果分析

运用卫星跟踪漂移浮标资料分析南海表层海流 ,研究了有关海域的表层海流特征。结果表明 ,秋、冬季入侵南海的黑潮水有一小部分沿台湾南岸折回黑潮主干 ,并有时在台湾西南外海形成反气旋涡旋 ,其余大部分黑潮水西行进入南海内部。吕宋岛西部沿岸流始于 1 3°N以南 ,沿菲律宾西海岸北上抵达吕宋岛西北角 。

高频地波雷达海流验证研究述评

本文对高频地波雷达发展与应用过程中海流的对比验证研究进行了回顾与总结。不同的验证研究采用的对比设备与验证方法有所不同,但都通过海上同步观测对雷达反演的海流进行对比,经统计分析评估二者之间海流观测的差异。这些研究表明,地波雷达反演的海流流速和对比观测的均方差水平在10—20cm·s-1之间,主要来源是对比所用仪器与雷达观测目标之间的差异,仪器和雷达海流的测量误差。

表层洋流对外强迫响应敏感度的数值研究

利用数值模拟研究了海表流场对外强迫(风应力和海表热通量)的响应特征,探讨了其对该类外强迫异常响应的敏感性以及较敏感区域。在确认本文所用的海洋环流模式能够较好地模拟表层海洋流场的气候状态之后,通过几个敏感性试验与控制(对照)试验结果的比较,发现海洋表层环流对海表风应力异常响应的敏感区域主要在赤道附近及大洋西边界海区;相对于热带外地区,热带海域(20°S～20°N)的风应力异常对于大洋表层环流的变化有着更重要的显著作用,它不仅会导致热带海域表层流场有较大的变化,对中高纬海区的表层流场特别是西边界流也有明显影响;海洋表层环流对海表热通量异常的响应除了在赤道附近海域明显之外,在中高纬海区也十分显著;在外强迫有同等异常幅度(20%)的情况下,大洋西边界海域对热通量的响应明显要强于对风应力的响应。此外,热通量异常还对南太平洋东海岸的洋流和南极大陆的绕极环流有较为明显的影响。

东海黑潮活跃区表层流场的半年内时间尺度变化研究

利用高时空分辨率的资料，对东海黑潮表层海流的半年内时间尺度变化特征进行了分析研究，得到主要以下结论：（1）东海黑潮表层海流在台湾东北海区和吐噶喇海峡附近海区存在着最为显著的变化；（2）那里的表层海流都存在半年内时间尺度的变化，其谱峰主要在50～70d及90～140d两个频段内，两个准周期变化的基本特征都是异常气旋涡和反气旋涡的准周期转换；（3）异常气旋涡和反气旋涡的活动都与东海黑潮在两个海区的流轴变化相联系，气旋涡与黑潮流轴在该海区的向东南退缩相伴，而反气旋涡与黑潮流轴在该海区的向西北推进相伴；（4）初步分析表明，在台湾东北海域导致50～70d变化的异常涡旋主要源于黑潮自身存在的中尺度过程，而90～140d的变化则主要受从台湾以东传来的中尺度涡影响。类似地，吐噶喇海峡附近的黑潮海流同样在50～70d及90～140d两个频段内存在显著的准周期变化，回归分析表明，导致50～70d变化主要源于上游黑潮海流的中尺度过程，而90～140d的变化则主要受琉球群岛以东传来的中尺度涡影响。

白令海夏季浮游细菌和原生动物生物量及分布特征

1999年7月21日至8月1日在我国首次北极科学考察期间,考察了白令海中部的浮游细菌和原生动物,分析了其丰度、分布、生物量及其生态作用,结果显示,浮游细菌表层生物量为1.5～20.2μg/dm3,平均为浮游植物生物量的30%,100m以上水柱柱总生物量(720～3123mg/m2)平均为浮游植物柱总生物量的67%,因而是白令海夏季与浮游植物处同等量级的优势类群;原生动物表层生物量为1.2～27.4μg/dm3,100m以上水柱柱总生物量为189～1698mg/m2,平均为浮游植物柱总生物量的21%,其中粒径小于5,5～20μm和大于20μm的原生动物分别占其柱总生物量的13%,47%和40%;作为主要类群的异养腰鞭毛虫占原生动物柱总生物量的39%.浮游细菌和原生动物生物量的总体分布趋势从西部向东北和东部递减、从表层向深层衰减,20～25m水层温跃层和表层海流的存在对这一分布特性可能有较大的影响.原生动物受潜在的大、中型浮游动物捕食压力的制约,维持了一个相对较低的生物量水平,在一定程度上限制了微食物环(microbial foodloop)在该海域夏季生态系统营养中的作用.

区域海气耦合模式对1998年5～8月东亚近海海况的模拟研究

采用区域海气耦合模式对１９９８年５～ ８月东亚近海海况进行了模拟研究。耦合模式模拟出了黑潮海流及其右侧的大尺度反气旋式涡旋，对南海表层海流的模拟也与实际基本相符，并模拟出了南海海流受季风影响较大的特点。模式也模拟出了伴随西南季风爆发及推进而发生的海温突增及暖水区北推过程。这为进行区域气候变化与区域海气相互作用问题的研究开辟了一条新途径。

台湾海峡南部浅滩以西表层流场的季节与年际变化

利用2006年1月～2009年4月间的高频地波雷达观测分析了台湾海峡南部浅滩以西区域表层海流的季节与年际变化特征.结果表明,台湾浅滩西侧水道的表层海流主要由明显的季节波动分量和相对稳定的北向常流两部分组成.受季风的影响,表层顺岸流速的周年变化与风速之间存在明显的线性关系.在季节信号的背后则存在一支大约10 cm/s量级的稳定的北向常流.观测还表明,研究海域表层海流有明显的年际差异,2007/2008年冬季表层南向流明显比其他年份增强.锚系海床基ADCP海流剖面观测亦表明该年冬季台湾海峡西侧顺岸流与2006/2007年冬季不同,北向流明显减弱,各观测水层多为南向流,年际差异贯穿整个水柱.同期的水文观测表明闽浙沿岸水的大规模南侵是造成上述年际差异的直接原因.2007/2008年La Ni a事件导致东亚冬季风增强应是造成研究海域冬季流场异常的主因.