多普勒测风激光雷达三波束反演方法与实验

为研究激光测风技术中五波束和三波束风廓线反演方法的异同,采用波长1.5μm的相干多普勒测风激光雷达在中国海洋大学崂山校区进行风场测量。利用三波束风廓线反演法对13 d的多普勒激光雷达观测数据进行计算,设定信噪比和数据获取率门限阈值,对数据质量进行控制,将计算结果与五波束风廓线反演法的计算结果进行比对分析。与五波束风廓线反演法相比,三波束风廓线反演法仅用三个方向的径向数据反演风廓线,可缩短观测时间跨度,从而提高数据刷新率,在气流不稳定的情况下可获取更多的风场特征参数。比对结果表明,两种风廓线反演法的计算结果在不同高度上均表现出良好的一致性。90 m测量高度处的风速决定系数为0.9825,风向决定系数为0.9769;随着湍流强度增大,两种风廓线反演法之间的差异呈增大趋势。     

一种新型激光雷达测风浮标设计及海试应用

精确获取剖面风数据对海上风电场规划选址、风能资源评估等至关重要。针对测风塔建设成本高、拆卸移动困难,而传统浮标电源供给较小、摇晃角度大等缺点,设计一种新型激光雷达浮标,实现了对目标海域的风资源剖面数据的观测、解算与自存储。在南海海域进行海试应用,并对观测的剖面风数据和传统大型海洋资料浮标风数据进行同步比测分析。结果表明,激光雷达测风浮标的测量结果与大型浮标测风数据吻合较好,风速R~2相关系数达到0.975,风向R~2相关系数达到0.932。该研究成果可为激光雷达测风浮标在海上风电开发和开展风场变化的科学研究等提供参考。     

CALIOP数据在星载相干多普勒测风激光雷达性能仿真中的应用

利用2007—2008年21个月CALIOP测量的夜间气溶胶后向散射系数的全球三维平均分布数据取代传统仿真中的气溶胶模型数据,对晴空条件下的2.1μm相干多普勒测风激光雷达的测风性能进行了计算机仿真研究。仿真结果表明,采用合理的系统参数设计,在20°S至40°N之间4.5km海拔之下单激光脉冲的径向风速误差普遍小于1m/s。以1m/s作为可接受风速误差的标准,符合标准的最大可测量海拔高度向两极方向递减,在南极附近减至1~2km。若10个激光脉冲平均测量,在对流层下层风速误差可降至0.5m/s以内,且在35°N附近最大可测量海拔高度可达5.5km。     

Fraunhofer 漂浮式雷达与固定式测风塔测试阶段结果对比

为了验证国内首批漂浮式雷达测风装置的相关性和可靠性,了解设备测风精度的真实水平,在福清兴化湾样机试验风场区域通过漂浮式雷达测风装置与岛屿固定式测风塔同步测风。利用3个月的实际测风数据,对比分析岛屿固定式测风塔测风数据和漂浮式雷达测风装置在10,70,90和110 m四个高程的风速和风向数据,验证2种设备测风数据的完整性、合理性和相关性,最终论证漂浮式雷达测风装置在风速和风向方面的可靠性。对比结果表明:漂浮式雷达测风装置数据合理,完整率达到90%以上,相关系数超过0.95,漂浮式雷达测风装置各高度风速、风向均满足风资源评估的要求。     

HY-2 扫描辐射计风速数据产品与平台基观测数据的比较研究

基于南海北部PY30-1平台上2012年2月至9月测风仪观测的风速数据,开展了HY-2扫描辐射计风速数据比较研究。选取时空匹配窗口为5 min和25 km,利用HY-2扫描辐射计RM 100,70和35 km分辨率3种风速数据,分别与平台观测数据进行了比较。比较结果表明:在南海北部海域,HY-2扫描辐射计100 km分辨率风速和平台观测风速的均方根偏差为3.86 m/s;70 km分辨率风速和平台观测风速的均方根偏差为10.52 m/s;35 km分辨率风速和平台观测风速的均方根偏差为5.54 m/s。还进一步比较了有雨和无雨两种情况下HY-2扫描辐射计和平台数据的偏差,结果表明:有雨和无雨条件下都是100 km分辨率的数据偏差最小。这为在我国南海北部海域应用HY-2扫描辐射计的风速数据产品的选择提供了依据。     

一种水下激光成像的新方法

在我国沿海近岸,急需通过激光同步扫描方法建立1套浑水观测系统,解决水下视觉问题。本文研究了激光在水下的传输特性,结合散射光的分布特性,确定同步扫描的光学结构设计,通过对获得的系统各类信号特性的分析,设计合适的成像系统;并从理论和水池试验两方面分别论证了这种系统消除散射影响的有效性;论述了这种系统在浑水中的宽视角场和全景深的优良特性。     

卫星散射计与海面平台所测的风场数据比较

基于南海北部海面PY30-1石油平台气象站测风仪2011年7月19日—2012年9月17日实测的风场数据,分别开展了对卫星搭载的ASCAT和HY-2散射计所测风场数据的比较研究,分析散射计的测风能力(选取的时空窗口为30 min和25 km)。结果表明:在南海北部海域,ASCAT 散射计所测风速和PY30-1石油平台气象站观测风速的均方根误差为2.53 m/s,风向偏差较大,均方根误差为47.87°;HY-2散射计所测风速和PY30-1石油平台气象站观测风速的均方根误差为3.41 m/s,风向的均方根误差为58.66°。分别按低、中和高风速的不同条件将ASCAT和HY-2散射计所测的风场数据与PY30-1石油平台气象站观测的风场数据加以比较可知,ASCAT和HY-2散射计都具有较好的测风能力, 前者所测风速与PY30-1石油平台气象站测风仪观测风速的均方根误差稍小于后者。在150 min和15 km的时空窗口下,ASCAT与HY-2散射计所测风速的均方根误差为0.72 m/s,风向的均方根误差为8.50°。     

南极Dome A至普里兹湾沿岸下降风特征

本文利用我国极地数值天气预报系统和美国南极中尺度预报系统的存档数据,分析了Dome A至普里兹湾沿岸地区下降风风场的时空分布和大气质量通量,给出了该地区下降风的基本特点。该地区下降风受南极冰盖地形影响强烈,艾默里冰架西侧等陡峭地区风速总体较大;下降风随季节变化较大,冬季的下降风较强。强下降风在前进过程中有绝热增温现象,并给艾默里冰架西部带来近表层升温。下降风风速最大处位于地面以上约100～200 m高度,风速较大地区的下降风在垂直方向上分布较为深厚。下降风在普里兹湾沿岸的表层大气质量通量在时空分布上极不均匀,艾默里冰架西侧的下降风气流较强时,普里兹湾海域有较多的中尺度气旋活动。下降风引发普里兹湾中尺度气旋旋生的过程值得关注,需进一步研究下降风引发中尺度气旋的机理。     

针对C波段组网SAR卫星的风场优化反演方法研究

地球物理模型函数是一种常被用于同极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）的风场反演方法。在使用该方法提取SAR数据的风速时,需要将风向作为输入信息,这导致反演风速的精度受风向精度的影响,且使SAR风场反演无法独立完成。为了解决这些问题,通过数值模拟获取仿真的组网SAR卫星数据,3颗SAR同时以不同的入射角观测同一海面。针对仿真的组网SAR卫星数据,发展了一种风场优化反演方法,可以在不输入风向的前提下反演风速,提供参考风向还可以进一步提高风场反演的精度。     

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。     

鞭毛虫的扫描电镜样品制备

针对鞭毛虫样品制备中的难点,以Bodomorpha minima,Hollande 1942为材料,对一类个体微小的异养性鞭毛虫的扫描电镜样品的制备做了初步探讨。以载玻片为载体,0．1％的多聚赖氨酸为粘附剂,2％的戊二醛为固定剂,采用临界点法干燥,获得了较为满意的扫描电镜照片。该技术可简化样品制备步骤,减少样品损失,对于其他原生动物样品和游离细胞样品扫描电镜的制备也有积极的借鉴意义。     

3 株深海细菌的生理及分子生物学鉴定

从西菲律宾海底4954 m深的沉积物中分离到一批深海细菌,对其中编号为B2、B5、B6的3株细菌进行了生理、光学显微镜和扫描电镜观察,并且进行了分子水平鉴定。菌落呈圆球形,光滑,3株菌均带有颜色, B6菌呈乳白色, B2和 B5菌分别呈现鲜艳的橙色和红色。扫描电镜观察表明 B2和B6呈杆状,但B6菌外面覆有鞘膜, B5菌呈球状。生理实验表明,3株菌温度生长范围在37℃以下,最适生长温度分别为20、28、28℃,属于耐冷菌范畴。pH耐受范围为6~14,最适pH分别为8、8、12。3株细菌16S rRNA基因序列同源性分析表明,它们分属于芽孢杆菌(Bacillus)、节杆菌(Arthrobacter)、蛋白菌(Acinetobacter)3个不同的菌属。     

三维激光扫描单点定位精度评定方法研究

三维激光扫描技术是当前的一种新技术，其仪器的精度评定方法还不完善，提出两种三维激光扫描单点定位精度评价方法，即外部符合精度评价方法和内部符合精度评价方法。介绍了两种方案的实施过程，并且通过实验进行了分析，得到了较好的评价结果。     

寿南小沙丁鱼鳞片表面结构及轮纹特征的扫描电镜观察

运用扫描电镜技术对寿南小沙丁鱼鳞片形态结构及轮纹特征进行了观察。研究结果表明：寿南小沙丁鱼鳞片属圆鳞，与鲱形鳞相似。鳞片上有多少不一呈断裂状的辐射沟，环片呈山嵴状，与辐射沟基本平行，环片脊顶上有许多大小不同的卤状粒突。鳞片侧区的年轮和副轮清晰，在与年轮相交处，环片明显呈下凹弯曲，少数发生断裂。     

A Robust Surface Matching Technique for Integrated Monitoring of Coastal Geohazards

At the dynamic coastal fringe, numerous processes interact with local morphology. In soft-cliff environments, this can often lead to the occurrence of coastal geohazards. These can pose a major threat to property and cultural heritage, and an effective monitoring strategy is therefore essential. While contemporary monitoring techniques have been applied, these are often unsuitable in isolation. This paper presents an integrated approach, with the development of weighted surface matching software enabling reliable dataset fusion and multi-temporal change detection, even where significant surface differences exist. Evaluation of this approach is presented and discussed.     

A Robust Surface Matching Technique for Integrated Monitoring of Coastal Geohazards

At the dynamic coastal fringe, numerous processes interact with local morphology. In soft-cliff environments, this can often lead to the occurrence of coastal geohazards. These can pose a major threat to property and cultural heritage, and an effective monitoring strategy is therefore essential. While contemporary monitoring techniques have been applied, these are often unsuitable in isolation. This paper presents an integrated approach, with the development of weighted surface matching software enabling reliable dataset fusion and multi-temporal change detection, even where significant surface differences exist. Evaluation of this approach is presented and discussed.     

Effects of Laboratory Consolidation on Petrophysical Properties of Fine-Grained Marine Sediments: Electron Microscopic Observations

Abstract

Pliocene-Recent marine sediments, recovered at site 1125 by ODP Leg 181 on the eastern New Zealand margin, were subjected to laboratory consolidation tests and analyzed by scanning electron microscopy (SEM) before and after consolidation test. The primary objective of this study is to document the effects of consolidation on microfabric and petrophysical properties. X-ray diffraction and grain-size distribution data indicate that the samples are mineralogically and texturally similar and thus are ideal for the present study on the role of consolidation solely on petrophysical properties. Porosity was measured before and after each consolidation test, and permeability was estimated indirectly based on the theoretical method. SEM photomicrographs show details of changes of pore geometry and distribution after the consolidation test that account for the porosity loss.     

虾夷扇贝人工诱导雌核发育精子遗传失活及紫外线照射对精子形态结构影响的研究

在1698μWcm-2s^-1的紫外线照射强度下，虾夷扇贝雌核单倍体的最佳诱导时间为60s。从早期胚胎存活率可以观察到Hertwig效应的存在。随着照射时间增加，受精率明显下降，而受精卵在到达D形幼虫期之前便停止发育。扫描电镜显示，随着紫外线照射强度的增加。精子顶体和鞭毛结构趋向于受到更大程度的破坏，直到完全失去顶体和鞭毛。并指出这可能是造成受精率降低的主要原因。     

XRF岩心扫描在第四纪沉积物研究中的应用

自20世纪以来,X射线荧光光谱分析在地质、环境、材料和冶金等诸多领域已经得到了广泛运用。随着IODP等大洋钻探计划的实施,能够进行定量、快速、高分辨率分析的船载系列XRF岩心扫描应运而生。XRF岩心扫描法的优势在于快速、无损、连续测试,对样品制备要求低以及扫描结果的分辨率高。详尽介绍了XRF岩心扫描法的基本原理、测试方法及扫描效果影响因素,并分析了部分影响因素的解决方法,同时结合常见的第四纪沉积物,如海洋沉积物、湖泊沉积物、黄土、石笋和珊瑚等,就主要的元素及元素比率指标等所代指的环境意义进行了讨论,揭示了XRF岩心扫描仪在第四纪沉积物研究中的应用与发展前景。