南海北部台风海浪谱的双峰性和成长性

本论文通过对南海北部三次台风过境期间基于浮标观测的海浪谱进行分析,发现虽然大部分成熟的台风海浪谱为单峰结构,但实际上在台风海浪的成长和衰减阶段,双峰谱占据了很大的比例。双峰谱的形成主要是由于风浪和涌浪的叠加以及不同波分量之间的非线性相互作用,我们可以通过能量密度的成长率对谱型变化进行高效的预报。此外,台风海浪的主要波向依赖于台风中心相对观测点的位置,而波向的分散情况在相距台风中心较远的区域无明显规律。本文提出了一个新的六参数波浪谱型拟合双峰谱,其拟合效果相较于前人的谱型更好。通过验证,形状参数和谱宽度之间的理论关系依然适用于单个谱峰。通过分析谱参量的变化特征,证明了谱参量不仅与台风强度和台风路径相关,还存在很强的交互相关。最后通过拟合海浪谱数据,本文得到了台风影响下海浪有效波高和有效周期之间的成长关系,这对海洋工程实际应用具有重要意义。     

利用卫星遥感海面温度、高度联合反演南海北部三维温度场

利用历史观测得到的温度剖面数据,通过严格筛选和插值,建立了南海北部的气候态垂向温度剖面。随后,利用回归统计分析的方法构建了海面温度异常(SSTA)、海面高度异常(SSHA)联合扩展温度剖面的经验回归模型,并采用卫星遥感得到的SST和SSH数据扩展了南海北部的三维海洋温度场,其时间分辨率为天,空间分辨率为0.25°×0.25°。通过与观测数据的对比研究,扩展得到的温度场可以较为准确地反映南海北部温度剖面的结构特征,并且能有效地体现出一些中尺度变化过程。结果表明,本研究反演得到的三维温度扩展场是较为可靠的,它可以作为海洋数值模型的初始场,实现现场观测数据和卫星遥感数据的互补,有助于更好地分析南海北部温度场的三维结构及变化特征。     

基于云模型的海岸脆弱性评估 ——以厦门岛为例

脆弱性评估很大程度上存在着模糊性和随机性,为有效解决评估过程中定性概念与评估指标按隶属函数定量描述这一不确定转换问题,本文基于云理论本文选取海岸地貌、海岸高程、海岸坡度、海岸缓冲能力、有效波高、道路价值和建筑价值为指标,构建了厦门岛海岸脆弱性评估指标体系,运用云模型评估手段定量测度了厦门岛海岸脆弱性空间分异特征。评估结果与客观情况比较吻合,检验了指标体系的合理性和评估模型的适用性。本文提出了海岸脆弱性综合评估模型,实用有效,可以推广到与厦门岛类似的区域,为海岸管理及规划提供科学指导。     

基于DINEOF的静止海洋水色卫星数据重构方法研究

静止轨道海洋水色成像仪(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)提供了时间分辨率达小时级的海洋水色数据,使得对海洋环境的逐时变化监测成为可能。然而受到海洋上空云、雾和霾的影响,数据出现连续高缺失率甚至完全缺失的情况,使得数据使用价值大大降低。在经验正交函数重构法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions, DINEOF)的基础上,突出时间要素在重构中的地位,运用异常像元检测、拉普拉斯平滑滤波和时间模态2次分解插值,提出了适用于静止海洋水色卫星数据的重构方法——DINEOF-G。利用此方法对杭州湾2017年的GOCI总悬浮物质量浓度数据进行重构,结果表明该方法相比经典方法在重构精度上提高了8%,数据重构率提高了36%,且重构结果较好地反映了杭州湾总悬浮物质量浓度的季节变化规律和空间分布特征。     

DOT2008A海面地形模型在我国邻近海域的精度评估

文中首先介绍了DOT2008A模型建立的原理和方法,利用我国48个长期验潮站19 a连续观测数据验证DOT2008A模型的精度,其均方差为0.118 m,残差的标准偏差为0.086 m;联合多源测高卫星建立的海面地形模型数据验证DOT2008A的精度,均方差为0.106 m,残差的标准偏差为0.099 5 m,且其残差分布图基本符合正态分布。从实验结果来看,DOT2008A模型在我国周边海域精度较高,其建立方法较为合理,转化应用价值较高;同时与多源测高卫星建立的海面地形比较结果来看,验证了自主建立的海面地形模型的正确性,对建立我国高精度海面地形模型具有重要的借鉴意义。     

基于无人船的水质监测及控制系统设计

针对执行水质监测任务过程中固定浮标监测站单点监测存在局限性、船载观测人员取样耗时耗力等问题,本文设计了一种搭载多点、分层自动采水取样装置的智能无人船水质监测系统,可实现目标水域的多点、分层连续水质数据测量及取样。该智能无人船具备基于快速随机树(Rapid Random Tree)算法的自主避障和快速路径规划功能,解决了现有无人船技术存在的多障碍自主路径规划难等问题。同时,本设计结合了ARM9控制芯片、M5310无线传输模块,通过可视化的显示界面和远程WEB访问的功能,大大提升了科研人员及时处理特殊情况便捷性。通过实验测试及比对分析,证明本设计具有智能高效、稳定可靠等优点,能够满足职能部门对于水质监测工作的需要。     

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

海水海砂混凝土双K断裂参数的确定

采用尺寸为515 mm×100 mm×100 mm初始缝高比从0.1变化至0.8的三点弯曲梁试件,利用试验测得起裂荷载Pini、最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc等参数,研究了缝高比a0/h对海水海砂混凝土双K断裂参数的影响。并以相同配合比的淡水河砂梁作为对照组,进一步研究了海砂海水混凝土双K断裂参数与普通混凝土之间的关系。结果发现海水海砂混凝土断裂参数在a0/h=0.25～0.7范围内时可以认为是一常数;海水海砂混凝土梁断裂参数比相同配合比情况下的淡水河砂梁大且对边界影响更加敏感。