基于多波束测深仪的西太平洋声散射层测量

为了研究西太平洋声散射层的垂向分布特征和日变化规律,分析了多波束测深系统的水体影像数据。观测结果表明,西太平洋存在着两个声散射层,一个声散射层位于0～200 m,另一个声散射层位于500～700 m,两个声散射层散射强度具有明显的日变化特征,上层散射层的散射强度呈现白天弱,夜晚强的特征,而下层散射层的散射强度日变化规律与上层相反,并且发现深散射层的厚度也存在日变化特征;分析了此种方法的优缺点,对以后声散射层的观测分析提供了新的思路。此外,利用同时下放的声速仪(SVP)的温度和深度数据对下放式声学多普勒流速剖面仪(LADCP)的观测结果进行了修正,得到了更为精确的声散射层垂向位置分布。     

东海黑潮温度锋分布特征研究

采用WOA13气候态季节温度数据,利用绝对梯度法对东海黑潮不同水深海洋锋的季节变化特征进行了分析,得出结论：东海黑潮温度锋具有显著的季节变化特征,它的范围和强度存在多个大值区,不同季节,温度锋的大值区存在于不同深度。在200 m以浅海域,按照冬季、春季、夏季的季节顺序,温度锋的大值区由表层逐渐增加到100 m层处;在200 m以深海域温度锋的大值区没有季节变化,大值区大约出现在400 m层附近。     

基于同化再分析产品研究东中国海海洋锋季节变化特征

海洋锋是特性明显不同的两种或几种水体之间的水平分布高梯度带。海洋锋对海战场环境存在重要影响。文中基于高性能计算机平台,采用海洋动力模式和先进的数据同化技术制作的海洋数值再分析产品(China Ocean Reanalysis,CORA),研究了东中国海温度锋和盐度锋分别在表层和50 m层深度上的季节变化特征。通过分析发现温度锋在冬季主要分布在东海及台湾海峡,在夏季主要分布在渤海及黄海;春秋两季的变化介于冬夏两季之间;东海黑潮区四季皆存在温度锋。盐度锋主要存在于黄河和长江等径流入海区附近。温度锋和盐度锋的季节变化主要受气象条件、河流入海和近岸升降流季节变化的共同影响。     

海洋生物声散射层研究现状综述

海洋生物声散射层全球分布广泛,其昼夜垂直迁移机制与周围海水的物理特性息息相关,对海洋内部碳的循环具有重要作用。文章收集整理了海洋生物声散射层的昼夜垂直迁移现象在各领域上的研究方法及研究成果,包括国内外研究现状,散射层的声学探测手段、全球范围内的分布变化情况等。海洋生物声散射层渔业资源丰富,研究和探索散射层有助于我们了解海洋物理环境和当地海洋渔业资源分布,对渔业资源的开发和利用具有重要意义。     

基于船载ADCP和LADCP观测的南海声散射层

依据2012年ROSE航次船载ADCP和LADCP的观测数据,对南海秋季声散射层的垂向分布特征和日变化进行了分析;根据估算出的散射层中散射体的垂向迁移速度,对散射体类型进行了分析。观测结果表明,南海存在着2个声散射层,一个声散射层位于0~200m,散射强度具有显著的日变化特征,即白天弱,夜晚强;另一声散射层则处于300~500m的深度,其散射强度的日变化与另一个相反,白天较强,夜晚变弱。通过计算可得,散射体的垂向迁移,在傍晚时分运动方向向上,速度约为1.74cm/s;而凌晨左右运动方向向下,速度约为1.39cm/s。观测结果还表明,ADCP和LADCP的观测结果能够互相补充,更有利于对声散射层的细致研究。     

南海深海声学散射层垂直分布和昼夜变化初步研究

2013-09利用船载Simrad EK60科学鱼探仪(38kHz)对南海深海声学散射层进行了连续监测,并结合变水层拖网采样分析了其垂直分布和昼夜变化。结果表明,南海深海存在2个明显的声学散射层,特征深度分别为0~100m和350~700m,并且2个散射层间存在较为明显的昼夜垂直移动现象。其随时间变化情况为:16∶00-19∶00,350~700m散射层中的部分生物逐渐向上移动到0~100m散射层;04∶00-07∶00,这部分上升的生物又逐渐移回至350~700m散射层。变水层拖网采样结果发现,白天0~100m散射层内渔获物数量较少,夜间0~100m散射层内渔获物较多,验证了声学映像所检测到的2个散射层间确实存在昼夜移动的现象。     

黄河入海物质输运通道

渤海水体浊度的分布及其季节变化反映了悬浮物质的分布、输运及其季节特征。本文利用2012—2016年渤黄海8个航次现场观测的水体温度、浊度数据,并结合CCMP(Cross—CalibratedMulti—Platform)风场数据、ROMS(RegionalOceanModelSystem)海流数值模拟结果,分析了渤海海域水体浊度季节分布特征。水体浊度的大小与风速的季节变化密切相关,冬季,黄河口及附近海域的浊度值最高,离岸31km到56km处浊度值从180NTU迅速下降至54.3NTU,而其他季节的浊度较低;渤海全年20m以深海域再悬浮较弱,以水平扩展为主。进而甄别了黄河口附近高浊度水体向渤黄海输运的两条路径,分别为:冬夏季均存在的沿渤中浅滩西侧通道向渤海北部扩展和冬季存在的沿莱州湾湾口向渤海海峡南部及北黄海输运,该两条路径主要由环流场控制。     

海洋声学测温及声层析法

海洋声层析法作为检测海洋内部变化一有力手段，正面临着海洋声学大尺度观测新挑战。本文就海洋声传播的绝热近似；声传播时间的非线性偏移；声速剖面的线性及非线性反演等与声学大尺度观测相关的一些水声学问题的发展现状及存在问题等进行了综述性论述。文中还介绍了赫德岛预演实验等利用声层析法观测海洋内部变化的一些具体应用例     

应用走航式ADCP测量分析与验证金塘水道的高悬沙浓度

在金塘水道西口门2006年冬季和2007年夏季大、小潮期间应用美国RDI公司生产的300 kHz声学多普勒流速剖面仪(ADCP)进行25 h的走航式断面观测,同步采集水样过滤获得悬沙浓度.实测断面流速、流向表明:落潮时流向为东南向,涨潮时分两股,靠近北仑为西南向,靠近金塘岛为西北向;夏季大潮最大流速为260 cm/s,大于冬季大潮;观测期间断面悬沙浓度为0.4～1.5 g/L,冬季大于夏季约0.3～0.5 g/L;ADCP后向散射强度冬季大于夏季约5 dB.应用实测CTD数据进行声吸收系数校正,通过计算,断面后向散射强度分布趋势基本不变.后向散射强度与悬沙浓度成正比,与水深成正比,垂向分布与潮时有关,冬季小潮水深增大时,后向散射强度反而减小.回归ADCP后向散射强度与水样悬沙浓度之间半经验半理论统计关系,发现冬季不成线性关系,夏季成线性关系,且相关性较好,相关系数为0.7,说明夏季较高浓度下后向散射强度可以表示悬沙浓度的大小.夏季大、小潮期间高分辨率的悬沙浓度断面数据分析表明,反演后的悬沙浓度值与流速成正比;近岸悬沙浓度大于断面中部;涨急和落急时同一水深高低含沙量值错落分布,涨憩和落憩则分层明显;大潮悬沙浓度大于小潮流约0.05 g/L.断面两端点反演后的悬沙浓度与实测值比较,呈现半日潮含沙量双峰特征,夏季大潮反演后的悬沙浓度与实测值分布一致,实测值大于0.9 g/L时,两者量值相差大,小潮则拟合很好.因此,应用走航式ADCP测量高悬沙浓度是可行的,它可大大提高测量效率,为获取现场悬沙浓度提供了一种新方法.     

基于2007—2018年Argo数据分析全球混合层和障碍层时空特征

为了进一步认识上层海洋中混合层和障碍层的时空变化特征。本文基于Argo (Array for real-time geostrophic oceanography)海洋观测网2007—2018年的温盐数据,使用差值法计算了全球海洋混合层深度(Mixed layer depth, MLD)和障碍层厚度(Barrier layer thickness, BLT),讨论了二者的月均值、季节均值和年均值的空间分布特征和形成机制。研究表明,全球海洋的混合层普遍在夏季浅、在冬季深,随季节变化的特征显著。北半球混合层变化幅度较大,大西洋混合层比同纬度的太平洋深;赤道海区混合层较浅;南半球混合层呈纬向带状分布,60°S附近大洋海域存在显著的深混合层带,南极大陆与该深混合层带之间的海域混合层常年较浅。全球障碍层呈"哑铃状"分布,两半球的高纬度海区是障碍层高发区,障碍层不仅厚且持续时间长,以半年为周期变化,南大洋60°S附近海域显著的厚障碍层带随季节变化;南半球中低纬度海区长期存在障碍层,障碍层冬厚夏薄,且厚度大部分不超过40 m。     

基于Argo数据的吕宋海峡东部海域的会聚区特征分析

利用2010-2013年的Argo浮标观测资料,对吕宋海峡东部海域(19°~23°N,123~127°E)的会聚区特征进行综合分析。研究结果如下:(1)吕宋海峡东部海域4个季节表面的声速从大至小依次为夏季、秋季、春季和冬季,夏季最大为1 543.5m/s,冬季最小为1 533.4m/s;混合层深度从大到小依次为冬季、秋季、春季和夏季;(2)采用WOA13气候态数据对声速剖面进行深海延拓,获得全海深的声速剖面,分析4个季节的声道特征。声道轴深度和声速较为稳定,声道轴深度在1 000~1 040m之间,声道轴处的声速为1 482m/s,4个季节的平均声道厚度都超过4 500m,利于会聚区形成;(3)研究区较易发生会聚现象,发生会聚现象概率高于50%的占70.6%;会聚现象的发生概率季节变化明显,春季、冬季极易发生声场的会聚现象,夏季最小;(4)运用RAMGeo声场模型对研究区4个季节的声传播损失进行仿真,分析会聚区的季节变化特征。当声源深度100m,接收深度10m时,第一会聚区,离声源的距离在61~64km左右,夏季离声源最近,春、冬季较远;会聚区宽度上,夏季最宽为10km,春季最窄为4.6km;会聚区增益分布特点与会聚区宽度刚好相反,春季最大为14.6dB,夏季最小为8.5dB。     

基于ADCP回声的黑潮-亲潮混合区浮游动物昼夜垂直迁移研究

利用深海潜标所搭载的声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler current profiler,ADCP)得到的后向散射强度Sv,研究了黑潮-亲潮混合区浮游动物的垂向分布、其昼夜垂直迁移(diel vertical migration;DVM)的基本特征、多时间尺度变化及对反气旋式中尺度暖涡的响应.结果表...     

琉球群岛附近海域声场分析

利用美国海军的GDEM(generalized digital environm ental model)数据对琉球群岛附近海域声场进行了研究,分析了该海域声速最小值分布及其对应深度的分布规律;研究了横跨和穿越宫古水道两个断面上上述声场特征的变化,结果表明杭州湾以北的沿岸约30m地形等深线内,冬、春、秋季声速最小值出现在海面,并且有较为稳定的表面声道;夏季闽浙沿岸约30m地形等深线内,声速最小值出现在海面.奄美群岛、冲绳岛东侧130km范围内有很强的海水混合,上升流很明显,导致声速最小值出现的深度在冬夏比在春秋的深400m.     

南海声速跃层分类及其季节变化

南海海底地势复杂,海域内跃层分布有其特殊性,研究声速跃层分布形态对海上军事活动和海洋战场建设有重要影响。利用50 a(1958~2007年)SODA(simple ocean data assimilation)月平均资料,采用垂直梯度法分别求得3种类型声速跃层的特征值。结果表明:冬季,3种类型声速跃层范围全年最小,厚度最薄,强度最弱;夏季,主跃层、双跃层范围全年最大,厚度最厚,深度大都较浅,强度最强。春秋季跃层的示性特征介于冬夏之间,秋季比春季变化明显。     

季节因素对大西洋声传播的影响分析

以分析季节对大西洋声传播的影响为研究目的,应用WOA13季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,分析了大西洋声道轴和表层声速值的四季分布情况,再利用BELLHOP水声学数值模型,在设定的声源频率1 000 Hz和掠射角15°～-15°情况下,仿真计算选用位置点5 m深度声源的四季声传播情况,研究结果表明:按照实际的季节,大西洋会聚区波导的反转深度,冬季最小,春季增大,夏季最大,秋季再减小.在中低纬度的典型声速剖面下,夏季会聚区跨度最大,秋季和冬季递减,春季最小,第一会聚区的四季跨度差在1 km内.在高纬度的正梯度声速剖面下,夏季声传播距离最远,秋季减小,冬季最近,春季增大,且传播距离的差别较大.各变化规律均以四季循环更替的形式出现.     

西北太平洋副热带模态水形成区声传播特性分析

利用Argo剖面数据和水声学数值模型,分析了西北太平洋副热带模态水(STMW)形成区因季节性环境差异所引起的水声传播变化特征。声场计算结果表明,STMW形成区域的声传播为近表层波导与会聚区的复合形式,其中会聚区终年存在,表面波导在秋、冬两季混合层加深的环境条件下出现,次表层波导在夏季STMW潜沉的环境条件下出现。上层海洋中两类不同形式的波导使表层和次表层的声能分布呈反相变化,波导内与波导外的声能差异可达10~15dB(声波频率为1 000Hz)。STMW的季节性变化还会引起会聚区的位置差异,具体情况与声源深度有关。声源在20m时,夏季会聚区距离最远,秋季、春季次之,冬季最近,夏季和冬季相差6.6km;声源在150m时,夏季会聚区距离缩短了3.1km,其他季节变化不大。     

千岛湖蚤状潘垂直分布格局及其季节与昼夜变化

2004年10月至2005年8月，对不同季节千岛湖蚤状潘的垂直分布情况以及昼夜迁移进行了研究。结果表明，蚤状潘在千岛湖分布广泛，春季和夏季蚤状潘主要分布在15-25m水层，而在秋冬季分布相对均匀，从表层到60m水深都有分布；比较了蚤状漫在不同季节的迁移现象，春季和秋季蚤状潘为夜间迁移模式，而在夏季和冬季虽然都存在迁移现象，但不同于常见的三种迁移模式。     

The diel vertical migration of the sound-scattering layer in the Yellow Sea Bottom Cold Water of the southeastern Yellow Sea：focus on its relationship with a temperature structure

Using the hydroacoustic method with a 200 kHz scientific echo sounding system,the diel vertical migration(DVM) of the sound-scattering layer(SSL) in the Yellow Sea Bottom Cold Water(YSBCW) of the southeastern Yellow Sea was studied in April(spring) and August(summer) of 2010 and 2011.For each survey,13–27 hours of acoustic data were continuously collected at a stationary station.The acoustic volume scattering strength(Sv) data were analyzed with temperature profile data.In the spring of both 2010 and 2011,the SSL clearly showed the vertical migration throughout the entire water column,moving from the surface layer at night to near the bottom during the day.Conductivity,temperature,and depth data indicated that the entire water column was well mixed with low temperature of about 8 C.However,the SSL showed different patterns in the summers of 2010 and 2011.In the summer of 2010(28 C at the surface),the SSL migrated to near the bottom during the day,but there were two SSLs above and below the thermocline at depth of 10–30 m at night.In the summer of 2011(20 C at the surface),the SSL extended throughout the entire water column at night,possibly owing to an abrupt change in sea weather conditions caused by the passage of a Typhoon Muifa over the study area.It was concluded that the DVM patterns in summer in the YSBCW area may be greatly influenced by a strengthened or weakened thermocline.     

千岛湖蚤状溞垂直分布格局及其季节与昼夜变化

2004年10月至2005年8月,对不同季节千岛湖蚤状溞的垂直分布情况以及昼夜迁移进行了研究。结果表明,蚤状溞在千岛湖分布广泛,春季和夏季蚤状溞主要分布在15-25m水层,而在秋冬季分布相对均匀,从表层到60m水深都有分布;比较了蚤状溞在不同季节的迁移现象,春季和秋季蚤状溞为夜间迁移模式,而在夏季和冬季虽然都存在迁移现象,但不同于常见的三种迁移模式。     

关于黑潮延伸体海域水体的三维热结构时-空变化特征研究

基于西北太平洋Argo数据资料,利用参数化方法,从Argo温盐剖面数据中提取出一系列特征动力参数,定量分析黑潮延伸体海域水体的三维热结构的时-空变化特征、季节变化特征及其与地形和环流的关系。结果表明:黑潮延伸体海域水体的海表面温度存在着明显的冬春弱,夏秋强的季节变化特征,冬季平均海表面温度为15℃,夏季则达到了27℃;混合层深度在春季和夏季都较深,在180 m左右,秋冬较浅,在17 m左右,在水平方向上混合层深度有较强的梯度;温跃层春、夏、秋、冬4季的平均温度表现出明显的南北差异,夏季南部海域平均温度为14℃左右,北部海域较低为5℃左右;季节性温跃层深度大约在100 m左右;黑潮延伸体海域水体的温跃层底部最大深度在800 m左右;黑潮延伸体主体海域中心位置冬天在36°N左右,夏天大约移到34°N。