不同模态海洋内波特征的诊断分析

本文利用谐波分析理论提出了海洋中内波在不同模态下的特征参量的诊断方法,给出了两种背景场的求取方法:函数逼近法和平均法,并对一个实测内波资料进行了诊断分析,得到了不同模态下内波温度振幅和周期的特性。     

海洋孤立内波数值模型的初步研究

用两层海洋模型数值研究了一个孤立内波的一维无耗散传播模式，证实该模式描写了海洋孤立内波单向传播性。     

基于GM(1,1)模型的海洋经济发展预测研究

文章采用灰色预测法,选取2001—2016年我国海洋生产总值作为基础数据,建立海洋经济发展预测模型即GM(1,1)模型;运用残差检验、关联度检验和后验差检验对该模型精度进行检验,同时运用该模型对已知年份数据进行预测并将预测值与实际值相比较,结果表明模型预测精度较高,对于短期预测具有可信度;在此基础上,运用GM(1,1)模型计算和预测2017—2021年我国海洋生产总值,得出我国海洋经济将保持稳步增长的结论。     

基于遥感影像边界特性对南海海洋内波检测算法研究 *

海洋内波在海洋活动中扮演重要角色。海洋内波研究对我国海洋科学的理论研究、海洋资源的保护、开发和利用以及海洋军事等方面均具有重要意义。为了及时发现海洋内波的发生地点以及对海洋内波参数进行定量分析, 本研究基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)影像中内波明暗条纹的边界特性, 提出了一种集成的海洋内波检测算法: 主要运用列分离邻域处理和Canny算子边缘检测算法对条纹进行检测, 并利用海洋内波的轮廓长度、面积比值及传播方向三个特征对条纹进行筛选, 并将该算法应用于南海发生的多起海洋内波, 以验证算法的鲁棒性和适用性。研究结果表明, 该算法能够较好地识别出海洋内波的明暗条纹, 不仅能够除去非内波条纹的轮廓, 而且能够去除一些细小且不明显的内波条纹轮廓。利用余弦函数逐像素地对识别后的条纹进行拟合, 然后根据拟合结果找出明暗条纹所在位置以及相邻明暗条纹之间的间距, 从而判定出内波发生的位置。     

基于支持向量机预测安达曼海南部内孤立波传播特性

内孤立波是发生在密度稳定层化海水中的一种特殊的海洋内波。预测内孤立波传播难度较大。本文提出了一种方法,利用美国麻省理工学院大气环流模型（MITgcm）的内孤立波模型计算了大量模拟数据,建立数据库。采用机器学习的方法,建立一个基于支持向量机（support vector machine,SVM）的安达曼海南部内孤立波传播预测模型。最后运用安达曼海南部的Sentinel-1A合成孔径雷达（SAR）图像对内孤立波传播预测模型结果进行检验。结果表明：基于SVM的内孤立波传播时间预测模型预测的时间平均绝对百分比误差为8.43%,平均绝对误差为1.00 h。基于SVM的内孤立波到达位置预测模型预测的位置平均绝对百分比误差为0.071%,平均绝对误差为0.069°。基于SVM的内孤立波振幅预测模型预测的振幅范围为23.80~84.98 m。     

内波的生成、传播、遥感观测及其与海洋结构物相互作用研究进展

内波是层结海洋中普遍存在的一种海洋动力学现象,包含内潮、内孤立波、近惯性内波等多种形式,由于其携带能量巨大,分布范围广,发生频率高,对海洋结构物造成严重威胁。对国内外关于内波生成、传播演化、海遥感观测及其与海洋结构物相互作用方面的研究进展进行综述。总结了关于内波的生成机制、浅水和深水区域内波传播演化特征、实际海洋内波特征的遥感观测以及内波与海洋平台及水下潜器相互作用的研究成果,讨论了数值模拟、模型试验、遥感观测等研究手段在海洋内波研究中的应用以及取得的相应研究成果。最后,在探讨海洋内波研究趋势的基础上对未来关于内波生成机制及其海洋学特征观测相关研究需考虑和解决的问题进行了展望。     

机载超低频雷达探测海洋内波

机载超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法。海洋内波使海水电导率垂向分布发生扰动,当雷达发射的电磁波探测信号传播到内波扰动界面,电磁信号发生反射,部分反射信号再次穿透海面传播到空气中并被天线捕捉,雷达系统通过处理内波界面处的反射信号并抑制海面的反射信号实现对海洋内波的探测。根据麦克斯韦方程和海水的物理性质,推导出超低频电磁波在海水中的传播特性,研究海水温度、盐度变化对海水电导率的影响,根据KDV方程解和垂向特征函数解构造了海洋内波垂向结构,仿真了雷达接收到的海表面处、内波界面处的反射信号及其延迟时间,仿真结果表明,可以使用该方法探测海洋内波。     

基于快速行进算法的南海内波传播模型

南海内波水平二维空间位置的估计和预测具有应用价值。一个简单而精确的估计南海非线性内孤立波地理位置的经验模型已由Jackson(2009)提出,该模型将快速行进算法应用于海洋内波传播并给出内波相速度与深度关系的经验模式函数。本文尝试用KdV方程计算非线性内波相速度,以探讨海水层化对相速度和内波传播的影响。初步结果表明,海水层化的时空差异在内波传播过程中不可忽略。本文进一步将考虑海水层化的非线性内波相速度代替文献中的经验模式函数,建立不依赖于现场实测数据的基于快速行进算法的南海内波传播模型,并给出计算个例。本文模型的计算结果从个例来看与文献一致。     

背景流中海洋内波垂向结构的计算和分析

利用了无摩擦、不可压情况下的旋转流体线性方程组,基于数值计算的方法,对背景流中海洋内波各个模态垂向结构进行了分析。结果表明:在无背景流时,海洋内波的垂向结构为简谐波;模态越高,其在垂直方向结构就越复杂,这时其模态属海洋内波的离散谱。在有垂直切变的背景流时,因受背景流的调制,其波形发生变化;此时海洋内波的前几个模态仍与简谐波类似,属海洋内波的离散谱,而此后的模态垂向结构不再光滑连续,出现了间断(奇性),该间断处即为临界层,该具有间断的模态属海洋内波的连续谱,而其积分则为海洋内波波包。正海洋内波在海洋中非常常见,是发生在密度稳定层化海水中的一种波动,其最大振幅出现在海洋内部,是重要的海洋中尺度现象。海洋内波的存在,使得海水运动以及水文要素的分布与变化更加复杂。由于内波发生机制的复杂性以及时空特征的随机性,内波成为海洋学研究中的难点。鉴于海洋内波在海洋学和军事上的意义,目前已经成为研究的活跃领域。对海洋内波垂向结构的研究不但有重要的理论意义,而且有广     

墨西哥湾天然气水合物矿产资源预测模型及其应用

墨西哥湾是世界上研究天然气水合物较深入的海区,调查资料丰富,已在50多处采集到天然气水合物样品,具备建立天然气水合物矿产资源预测模型的条件。选择34处已知天然气水合物矿点和34处已知无矿点作为训练区,建立矿点存在与否的预测模型。模型的相关系数值表明墨西哥湾天然气水合物与盐底辟关系密切。将该模型应用于整个墨西哥湾北部,初步获得了天然气水合物存在可能性概率分布图;概率大于0.7的预测单元包含已知矿点中的30个,利用该阈值圈定了墨西哥湾天然气水合物潜在资源分布区。