基于CCMP的台湾海峡海面风场时空特征变化分析

利用1993-2022年最新版交叉标定多平台风场资料(CCMP V3.1),针对台湾海峡海面风场的年、季、月、日变化特征进行了分析。结果表明:台湾海峡及台湾岛周边海域风场具有明显的空间分布特征,地形效应导致不同海域出现风速极大值区和极小值区。其中台湾海峡中部受“狭管效应”的影响,在冬季风速最大,风向基本与海峡走向平行;夏季风速低于海峡外部的风速,无“狭管效应”。此外,海面风场还具有明显的季、月变化特征,冬季盛行东北风,风速为全年最高;夏季盛行西南风,风速最低;春、秋两季风场特征相似,皆盛行东北风;冬季风比夏季风盛行期长,约占全年的四分之三。对风场的年际变化分析时,结果表明夏季风向易发生较大角度的偏转;年平均风速保持基本平缓的线性趋势,在一些年份的异常偏高或偏低与海气相互作用现象厄尔尼诺-南方涛动的发生相关。研究日变化特征时则发现,在夜间20时风速和风向波动最大;风速一天内存在周期性变化;风向日变化夏季偏转最明显。

基于CCMP卫星遥感海面风场数据的渤海风浪模拟研究

CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)风场数据是一种具有较高的时间、空间分辨率和全球海洋覆盖能力的新型卫星遥感资源。在充分分析CCMP海面风场数据可靠性的基础上,以该卫星遥感海面风场数据为强迫输入项,运用第三代浅水波浪模式SWAN对渤海一次风浪过程进行了模拟,将模拟的结果与T/P、Jason卫星高度计观测得到的有效浪高数据进行比较分析,发现两者相关性达到0.78,模拟结果平均偏高0.3 m。试验表明CCMP卫星遥感风场数据能满足海洋浪高预报需求,能在海洋数值预报和海洋环境研究中发挥重要作用。

构建准实时海面风场的一种智能算法

本文基于深度学习U-Net网络构建了CMA-GFS数值模式风场订正模型,并以此订正模型订正后的风场为背景场(CMA-GFS_Unet),以HY-2B/2C/2D以及MetOp-B 4颗卫星的散射计海面风资料为观测资料,采用插补法快速完成准实时海面风场的构建。此智能算法可实现滞后3 h准实时生成空间分辨率为0.25°、时间分辨率为6 h的全球海面融合风场(Fusion_QRT)。分别使用CCMP融合风场数据和中国近海浮标10 m风矢量数据对CMA-GFS、CMA-GFS_Unet和Fusion_QRT 3组风场资料进行了评估,结果表明,CMA-GFS_Unet风场质量得到显著提升,Fusion_QRT风场风速质量得到进一步改善,但风向质量略有降低:相较于CCMP,3组风场的风速平均绝对误差(MAE)分别为1.13 m/s、0.89 m/s和0.84 m/s,CMA-GFS_Unet和Fusion_QRT相较于CMA-GFS分别提升了21.3%和25.7%;风向MAE分别为17.5°、15.5°和16°,分别提升了11.3%和8.6%;而相较于浮标,风速MAE分别为1.50 m/s、1.36 m/s和1.28 m/s,分别提升了9.3%和14.7%;风向MAE分别为23.3°、22.7°和24.0°,分别提升了3.0%和-3.9%。

基于1988—2017年CCMP数据的浙江沿海海表风速变化及成因

利用1988—2017 年CCMP 海表风速( Cross Calibrated,Multi-Platform Ocean SurfaceWind Velocity)逐月数据、沿海气象站实测风速数据及NCEP /NCAR再分析资料,分析了CCMP 海表风速数据在浙江省沿海区域的适用性、浙江省沿海海表风速的年际变化特征及其可能成因。结果表明,利用CCMP 海表风速数据与浙江省沿海典型气象站(嵊泗站、普陀站、大陈站、玉环站和洞头站)观测的海表风速进行对比发现,两套资料的风速变化趋势基本一致,且两者风速值偏差较小;利用CCMP 海表风速研究浙江沿海风速年际变化特征是合理可信的。CCMP 风速距平场的EOF 分析结果显示:第一模态的方差贡献率达90. 9%,空间场呈一致变化型;第二模态的方差贡献率仅为6. 09%,空间场呈偶极子变化型。根据第一模态的方差贡献率和空间场的分布来看,可将浙江沿海全海域风速作为一个整体来研究。1988—2017 年浙江沿海CCMP 年平均风速序列表明,2002 年前后海表风速发生了一次由上升到下降的趋势转变;分析海陆温度变化发现,引起浙江沿海海表风速变化的可能原因是陆地温度上升过快。

基于CCMP卫星资料的中国海域风能资源分析

基于1988—2011年CCMP卫星资料对中国海域的风能资源进行分析评估,研究中国海域风能资源的空间格局及气候变化特征,并进行风能资源区划。研究结果表明:(1)中国海域年风功率密度各海域分布在79.2(琼州海峡)~465.8(巴士海峡)W/m^2,其中东海南部、南海东北部和巴士海峡的年平均风功率密度大于400 W/m^2,其次为南海中东部、东海北部、台湾海峡、台湾以东洋面(300~400 W/m^2),渤海海峡、黄海北部、北部湾、渤海和琼州海峡的风功率密度在200 W/m^2以下;(2)DJF期间,中国海区风功率密度平均值最大(412.5 W/m2),大值区的风功率密度达800~1000W/m^2;JJA期间,中国海域风功率密度平均值最小(159.4 W/m^2);(3)1988—2011年中国各海区风功能密度上升趋势为20.8(琼州海峡)~124.7(台湾海峡)W/(m^2?10 a),除南海西南部和南海东南部海区外,其他海区的变化趋势均通过了0.05的显著性检验;(4)中国海域风能资源分区结果表明,中国海区超过80%的海区适合并网风力发电,其中非常适合的海域占海区面积的62.3%。在风电开发技术可控范围内(水深5~50 m),台湾海峡、南海东北近海海区(水深0~50 m)风能资源最丰富,最高处达490 W/m^2,其次是东海北部近海海区(水深20~50 m),风功率密度达300~350 W/m^2。

台风“艾克”(2008)的海面风场模型研究

台风风场模拟的准确性对台风风场后报工作具有重要意义,目前通过参数模型构建台风边界层的海面风场是较快速且常用的方法之一。以2008年侵入墨西哥湾的大西洋第8号台风“艾克”为例,选取多种参数模型对比研究台风风场模拟的效果。实验结果表明,台风风场模型的选择对台风风场模拟效果具有显著影响。采用Jelesnianski-1风廓线模型即可较好地再现“艾克”台风风场的时空特征;此外,具有可变系数的Holland等气压模型风场和Miller等风廓线模型风场则具有较好的适用性,通过调整可变系数使得参数风场的风廓线贴合实际台风案例。整体而言,基于理想模型的参数风场能基本反映台风核心区域的海面风场特征,但对外围背景风场模拟效果不甚理想,而分析及再分析风场数据则能较好地反映台风外围的背景风场,因此采用参数风场与分析及再分析风场融合的方式构建台风风场,可显著提高台风“艾克”风场的数值模拟效果。

基于CCMP风场的中国近海风能资源的长期变化分析

基于1988—2009年高时空分辨率的CCMP风场资料,分析了中国海及周边海域风能密度的分布特征,给出了这些海域风能密度的整体变化趋势、变化趋势的区域性差异和季节性差异,以期为风能资源开发工作提供科学依据。结果表明:(1)中国海及周边海域风能密度大值区主要分布于琉球群岛-台湾岛-南海大风区一线,呈东北-西南向带状分布,年平均风能密度能达到450 W/m^2以上。渤海、渤海海峡、黄海北部的年平均风能密度基本在200 W/m^2以内;黄海中南部为200~350 W/m^2;东海基本都在300 W/m^2以上;5°N以北的南海大部分海域的风能密度基本都在200 W/m^2以上;(2)近22 a期间,该区域的风能密度整体上以4.1637 W/(m2·yr)的速度逐年递增;(3)中国海及周边海域大范围海域的风能密度表现出显著性逐年线性递增趋势,同时也表现出较大的区域性差异,仅部分零星海域的风能密度表现出显著性递减趋势;(4)中国海及周边海域风能密度的变化趋势在近22 a期间表现出很大的季节性差异。冬季的递增趋势最为强劲,呈递增趋势的区域范围夜最广,春季次之,夏季和秋季呈显著性递增的区域范围相对较小。

中国海上油气田风能资源评估

利用持续30年的CCMP分析风场数据,对中国海上油气田开发海域进行了风能资源评估。评估结果表明:不同海区的油气田风能资源分布差异较大,其中东海油气田群的海面风能资源最为丰富,风资源等级可达7级以上,海上油气平台周围10km范围内风能资源技术可开发量可达98~106万kW,风能资源稳定性最好;南海东部油气田群次之,一般可达6级以上,海上油气平台周围10km范围风能资源技术可开发量可达90~104万kW,风能资源月变化和季节变化较强;南海西部油气田群又次之,风资源等级一般可达4级,海上油气平台周围10 km范围风能资源技术可开发量可达58~78万kW,风能稳定性总体月变化较季节变化强,且区域内不同油气田风能稳定性指数数值差异较大;渤海油气田群除渤海南部及中东部外,海面风能资源大多在4级以下,海上油气平台周围10 km范围风能资源技术可开发量一般在42~58万kW之间,风能短期变化较强,月变化和季节变化较弱。相关研究结论可为我国海上油气田海域的海洋清洁能源规划与开发利用提供基础科学依据。

氮源对粉核油球藻Pinguiococcus pyrenoidosus CCMP 2078生长和脂肪酸组成的影响

以粉核油球藻（Pinguiococcus pyrenoidosus CCMP 2078）为实验材料,在氮含量相同的条件下,采用NaNO3、NH4Cl、NaNO3和NH4Cl、NH4NO3和NH2CONH2五种氮源形式,研究其对该藻生长、脂肪酸组成、多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids,PUFAs）和二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid,EPA）含量的影响。结果表明,相同氮浓度条件下,氮源对粉核油球藻CCMP 2078的生长有极显著的影响。以NH2CONH2为氮源,生长末期的细胞密度最高,为8×10^6 cells/mL;以NaNO3和NH4Cl为氮源的细胞密度比以NH4NO3为氮源的高;单独以NaNO3或NH4Cl为氮源时,该藻生长缓慢,细胞密度较低。该藻在不同氮源条件下的脂肪酸组成不同,但C14：0、C16：0和EPA始终是其主要的脂肪酸;以NaNO3为氮源,PUFAs含量最高,占总脂肪酸的24.27%;以NH4NO3为氮源时,EPA含量最高,占总脂肪酸的12.93%。

CCMP协议的量化可验安全分析

为了分析无线局域网IEEE802.11i标准中替换存在严重安全问题的WEP协议的CCMP协议的安全性能,利用Bellare的量化可验安全模型对CCMP建立形式化分析模型,从数据机密性保护和完整性保护两个方面,建立与攻击者攻击成功的概率有关的优势函数对CCMP协议进行量化可验分析.分析表明,CCMP协议的认证性和机密性对应的攻击成功概率分别为O(n)×2-64和O(n2)×2-128.该协议设计达到了预期的安全设计目标,满足无线局域网安全需求.

集中式无线局域网分离介质访问控制的CCMP设计

针对临时密钥完整性协议(TKIP)潜在的安全缺陷,提出了一种新的可有效提高无线网络安全性的现场可编程门阵列(FPGA)的计数器模式和密码分组链接消息认证模式协议(CCMP)的设计方案。研究了CCMP的机密性原理,分析表明CCMP比TKIP提供了更为安全的保障。在已有的集中式无线局域网(WLAN)分离介质访问控制(MAC)架构下,给出了CCMP模块的实现方法和电路结构。分析比较了现有的4种高级加密标准(AES)实现方案的运行性能,测试结果表明该实现方案能提供更高的加密性能,提高了无线网络的机密性。

基于CCMP风场的中国近海18个海区海面大风季节变化特征分析

利用1988—2010年CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)高时空分辨率10m风场分析了我国近海海区的大风(6级以上)日数和大风风速的空间分布特征,并且按照中央气象台对近海海区的划分,分析了近海18个海区大风的季节变化特征。我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域,在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上,平均大风风速达到13m/s以上。从季节变化来看,大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点。冬半年,大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域,12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期。从4月开始,南海西南部的高值中心消失,而以北海域的高值区的分布基本不变,这种情况一直持续到9月。近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别,南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化,冬季的12月至次年1月出现最高值,夏季西南季风时期的7—8月出现次高值。除琼州海峡外,包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月,低值出现在夏季6—7月。

AES改进算法在CCMP协议中的应用

AES针对IEEE 802.11i中CCMP所采用的高级加密标准AES算法的实现较为复杂且对硬件要求较高的情况,对AES算法进行了优化改进.首先对列变换进行了优化,并基于系数的正交化统一了算法加解密过程的运算;然后对轮变换过程进行了简化,并将优化后的列变换系数应用于其中进一步简化了轮变换过程.将本文的改进算法与原AES算法和S-AES算法进行对比表明,本文算法在不降低算法本身安全性的前提下,减小了其实现代价,提高了算法的效率.

基于CCMP风场的近22年中国海海表风场特征分析

利用ESE(NASA Earth Science Enterprise)提供的1987年7月—2009年12月CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对中国海近22年的海表风场特征进行分析。结果表明,中国海的海表风场具有明显的季节变化;6级以上大风频率的高值中心集中分布于东海和南海;大部分海域的海表风速呈显著的逐年线性递增。利用耿贝尔曲线法分析了中国海的极值风速,发现50年一遇和100年一遇极值风速的大值中心主要分布于渤海中部海域、台湾以东洋面和琉球群岛附近海域、南海北部海域。

面向HT的CCMP算法的面积优化实现方法

根据802.11iAES加密/解密算法的要求,配合给定的系统时钟频率,提出了较为节约面积的、极为规则的AES运算电路的实现方法。通过分析系统时钟与系统数据吞吐量的要求,给出了较为合理的面向HT(High Throughput)的802.11i CCMP AES算法系统架构,对其中的AES运算单元的实现方法进行分析比较,得出了较小面积的AES运算单元的实现方案。用Design Compiler做综合分析后发现,优化后的面积比现有的方法至少下降了31,从而有效地降低了IC的成本。

一种WLAN的新安全标准CCMP协议

新一代WLAN安全标准IEEE 802.11 i定义了三种协议来保护数据的传输,这三种协议增强了WLAN中数据的加密和鉴别性能,取代了IEEE 802.11 WEP方案。CCMP协议是数据保密协议之一。CCMP协议使用基于AES的加密算法和CCM加密鉴别模式,在软件和硬件实现上都提供了很好的安全性能。

基于CCMP协议无线网络验证算法的FPGA实现

RNS(余数数制系统)是一种整数运算系统,在粒度精确性、能源损耗和响应速度方面有着很大的优势。CCMP协议是无线网络中对数据进行加密解密以及完整性校验的协议。该文中提出了新的基于RNS和CCMP系列协议结合的分组迭代算法,该算法能更有效地抵抗高阶差分密码分析。同时在FPGA上的实现上该算法也显示了明显的速度优势。该文中的架构被映射到Altera 10K系列的FPGA上。

CCMP生产废水的预处理技术研究

对2-氯-5氯-甲基吡啶(CCMP)生产废水的预处理技术进行了研究,利用"蒸发+电催化氧化"组合工艺对废水进行处理。考察了中性条件下蒸发技术对废水COD、总磷和总氮的去除效果,研究了废水初始p H值、电流、时间等对电催化氧化COD去除率及处理后废水总磷、总氮的变化情况。通过实验可以得出,蒸发前后废水中COD、总磷和总氮的去除率分别为81.2%、99.8%和60.9%;在电催化氧化实验中,当实验条件为:p H值为7、电流2A、反应时间2 h时,COD去除率为29.4%,处理后的废水总磷≤4mg/L,总氮≤120 mg/L,B/C提高至0.32,极大地改善了CCMP废水的可生化性。试验表明,"蒸发+电催化氧化"组合工艺处理CCMP废水可以作为生物处理废水的预处理技术应用,同时为工程实际提供参考。

天津滨海风能资源特征分析

利用2020年6月—2021年6月持续1年的声学雷达测风数据分析了天津滨海测站上空近地层的风能资源特征。结果表明,天津滨海附近海域近地风速、风向表现出较显著的季节变化特征,观测期间110 m高度平均风速为(5.73±2.42)m/s,平均风功率密度为(182.37±249.60)W/m^(2);有3个主风向,NNW方向、WSW方向和E方向;1个主风能方向,NNW方向。测站近地层风向较分散,风能方向相对集中,风能资源能级综合评级为1级。此外,结果表明:CCMP风场数据在天津滨海附近准确性较高,可作为风能资源评估的可靠参考资料。文章研究结果可为天津滨海附近油田的风能资源评估研究和风电工程开发提供基础科学依据。

3种海面风场资料在台湾海峡的比较和评估

本文对3种海面风场资料(CCMP、NCEP、ERA)在台湾海峡风场的平面分布和时间变化特征进行了相互比较,并应用2011年浮标观测的风速和风向资料分别对3种风场的误差进行了分析及评估。主要结论如下:(1)3种资料风场的平面分布、季节变化和年际变化特征基本一致,差异主要表现在冬季NCEP资料在海峡中部和南部的风速相对CCMP和ERA资料较大;(2)CCMP资料的风速偏差、风速均方根误差和风向均方根误差分别为-0.62m/s、1.67m/s和31°,NCEP分别为0.15m/s、1.64m/s和31°,ERA分别为-1.36m/s、2.4m/s和33°;NCEP资料的风速整体略偏大、CCMP略偏小、ERA偏小明显,CCMP和NCEP资料比ERA资料更接近观测;(3)在西南季风影响期以及风速较小时(风速不大于10m/s)CCMP资料的风速可信度较高、NCEP资料的风速偏大;在东北季风影响期以及风速较大时(大于10m/s)NCEP资料的风速可信度较高、CCMP资料的风速偏小;(4)3种资料的风向误差接近,均在低风速时(风速小于5m/s)误差较大。本文的结论可以为台湾海峡的海洋和大气科学研究选择合适的海面风场资料提供借鉴和参考。