大港验潮站潮汐分析与国家高程基准面变化

利用1980—2011年小时潮位数据和1952—2007年月平均潮位数据,对大港验潮站处海洋潮汐以及国家高程基准面近60年的变化进行了分析和研究。首先利用傅里叶变换对两组数据进行频谱分析,获得了影响海水面变化的180个较短周期分潮以及6个长周期分潮;然后对小时潮汐数据进行最小二乘调和分析,获得影响海水面变化的主要分潮的振幅及其变化,发现Q1、O1、M2、K1、K2的振幅具有非常明显的约19年的周期变化;并利用调和分析和18.61年移动平均对国家高程基准面的变化进行了估算,分别获得基准面1952—1980年的下降速率为1.07mm/a和0.76mm/a,1980—2011年的上升速率为1.59mm/a和1.62mm/a;最后,通过18.61年移动平均对1985高程基准进行了检核,发现两者相差0.14cm。     

利用经优化的边界条件开展黄海海州湾潮汐场模拟

受海底地形、开边界驱动水位及底摩擦系数等边界条件的共同影响,当前中国沿岸和近海潮汐场模拟的精度仍显不足。利用精度和分辨率较海图高一级别的水深数据、包含长周期天文气象分潮Sa的由12个主分潮组成的开边界驱动水位及顾及水深空间变化的底摩擦系数等经优化的边界条件,运行二维潮汐数值模式2D-MIKE21,开展黄海海州湾潮汐场模拟。结果表明,天文潮模拟值与海州湾周边6个验潮站1年潮汐表相比,12个主分潮综合预报误差为5.52 cm;与中国海域现有潮汐模型CST1中24个随机点位相比,12个主分潮综合预报误差为7.10 cm。天文潮模拟值和CST1预报值二者与海州湾周边2个验潮站近1个月实测值相比,前者中误差要小于后者。这为在沿岸及近海开展面向海洋测绘应用的潮汐场模拟提供了新思路,同时也表明通过数值模拟的方式构建天文气象分潮Sa是可行的。     

越南沿海潮汐类型分布及极值天文潮位

采用最小二乘法,首先对越南从北至南的33个沿海验潮站的长期（最短是5年,最长是53年）观测资料进行潮汐调和分析得到各站的调和常数,再根据分潮O1、K1、M2的振幅值计算指数 V=(HO1+HK1)/HM2,进而结合各站的V值和实际观测资料,指出：越南北部沿岸潮汐性质类型为正规全日潮,潮汐振幅在2.5?4.5m范围内;越南中部沿岸潮汐性质较复杂,该海岸具有三种潮汐类型,包括不正规日潮,不正规半日潮和正规全日潮,潮汐振幅较小,大致在0.5?2.5m范围内;越南南部沿岸潮汐性质为不正规半日潮,潮汐振幅在3.0?4.0m左右;越南西南部沿岸潮汐性质类型为不正规日潮,潮汐振幅大致在1.0?2.0m范围内。从上述33个潮站中选取了12个验潮站,计算了各站包括114分潮的潮汐调和常数,采用潮汐预报法推估出各站20年间（1987?2007）的天文潮位序列,从天文潮位序列中取出最高和最低值。因为这些验潮站的观测时间跨度较长、潮高数据序列较稳定、潮汐调和分析精度较高,均方根都小于?10cm,并有较高可靠性。最后,对本文研究结果提出了几点认识和建议     

利用验潮站资料的中国近岸海潮模型精度评估

针对全球海潮模型在我国近海海域精度较差的问题,该文采用中国沿岸30个长期验潮站的调和常数,对比了3种全球海潮模型DTU10、TPXO7.2、NAO.99b和1个区域海潮模型NAO.99Jb在中国沿岸的准确度。通过海潮模型与验潮站分潮的振幅中误差、迟角中误差以及8个主要分潮的预报误差,对渤海、黄海、东海和南海北部进行了详细的分析。结果表明,NAO.99Jb在中国海域精度最高,NAO.99b次之。在渤海海域,DTU10在Q_1分潮精度最高,NAO.99b在K2分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99Jb精度最高;在黄海海域,NAO.99b在Q_1分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99Jb精度最高;在东海海域,DTU10在Q_1分潮精度最高,TPXO7.2在P1精度最高,NAO.99Jb在O1、M2分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99b精度最高;在南海北部海域,DTU10在N2、S2分潮精度最高,其余分潮均是NAO.99Jb精度最高。     

南极中山站潮汐特征分析

利用我国南极中山站2000-02～2005-10的验潮数据,采用调和分析得到了中山站附近海域潮汐170个分潮的调和常数。对调和分析的结果进行统计分析,发现了传统调和分析方法的局限性,提出了提高调和分析分辨率的方法——采用更高的采样率或使用更长时间的数据,给出了中山站的主要潮汐特征值及工程潮位。     

基于CORS的潮位观测系统设计及短期验潮站深度基准面的确定方法北大核心CSCD

将CORS技术应用于潮位观测,设计出基于CORS的潮位观测系统,实现长、短期验潮站验潮的同步化和自动化,并在此基础上推演出短期验潮站深度基准面的确定方法。     

基于CORS的潮位观测系统设计及短期验潮站深度基准面的确定方法

将CORS技术应用于潮位观测,设计出基于CORS的潮位观测系统,实现长、短期验潮站验潮的同步化和自动化,在此基础上,推演出短期验潮站深度基准面的确定方法。     

中短期验潮站验潮零点不规则漂移精密处理

压力验潮仪是海洋深度测量最重要的辅助传感器之一,中、短期验潮站一般采用压力验潮仪定点布设并实现对沿岸水深测量的水位控制。受复杂海洋作业环境的综合影响,在工程实践中发现验潮零点极易出现不规则漂移,是制约水深测量成果精度的主要因素之一,但相关的探测与校正精密理论研究滞后。分析了验潮零点不规则漂移的形成机理,提出了漂移探测及校正的精密处理数学模型。通过对定海长期站和港鑫临时站以及大丰长期站和三丫子临时站等近一个月实测同步验潮数据的处理,分析了两种日平均海面计算方法对不同周期分潮的削弱效果,结果表明,本文提出的新模型适用于验潮零点不规则漂移的精密处理,经零点校正后,港鑫、三丫子等临时验潮站的水位观测数据精度由dm级提高至cm级。     

南极中山站的重力和区域海洋潮汐特征

本文利用中山站弹簧重力仪记录的重力潮汐时间序列、验潮站数据、CATS2008区域和Eot11a全球海潮模型研究重力和海洋潮汐特征。结果表明,在周日频段,潮波O1的海潮振幅达到28 cm,4个主要潮波（Q1、O1、P1和K1）的全球模型与验潮站潮高差之和为4.2 cm,区域模型与验潮站潮高差之和为4.4 cm;在半日频段,潮波M2的海潮振幅达到20 cm,4个主要潮波（N2、M2、S2和K2）的潮高差之和分别为7.7 cm和5.1 cm,说明利用区域模型修正全球模型的重要性。经区域模型修正的全球海潮负荷改正后,重力主波K1、M2和S2的最终残差振幅分别下降了9.84%、56.14%和37.08%,说明区域海潮模型更能反映海洋潮汐的真实特征,用区域模型修正全球海潮模型的有效性得到验证。     

自适应测站高的GNSS-R潮位监测研究

针对已有的GNSS-R反演潮位过程中由测站与潮位基准面高度的不确定性带来的误差,该文提出了一种 自适应测站高优化方法.该方法通过更新Lomb-Scargle谱分析噪声频率的阈值,可有效剔除噪声主频,从而提高GNSS-R反演潮位的精度.基于30 s采样间隔的GNSS的L2波段数据进行潮位反演的实验表明,该文提出的方法有效提高了GNSS-R反演潮位的精度.与传统反演方法相比,反演潮位与验潮站观测潮位之间的均方根误差降低了28.3％,相关系数提升了12.3％.同时,该文还证实了所提出方法求解出的自验潮站基准面起算的测站高度,可进一步应用于无验潮站或验潮站数据中断情况下的GNSS潮位反演.     

A preliminary study on the establishment of ocean tide models over the South China Sea from T/P altimetry

On the basis of the characteristic of the perfect spatial distribution of the T/P altimeter data, a spatial harmonic tidal analysis is performed, which transfers tidal harmonic constantsH andg of each constituent into a pair of parameters: the cosine part U and sine partV. And each part is expanded into a polynomial. The polynomial coefficients are estimated with altimeter data upon the least squares criteria. Thus the models of principal tidal waves in the South China Sea are established. 72 cycles of T/P data from cycle 11 through 82 are included in the calculation. The models are evaluated with different approaches and data set. The conclusions are that the tide modes can provide partial tide amplitudes with 3 cm accuracy, and that phase lags deviation of those tides with amplitude large than 10 cm are within ±10°.     

A PRELIMINARY STUDY ON THE ESTABLISHMENT OF OCEAN TIDE MODELS OVER THE SOUTH CHINA SEA FROM T/P ALTIMETRY

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｎｃｅ 1 96 0’ｓ ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｓｔｔｗｏｄｅｃａｄｅｓ,ｍａｎｙｔｉｄａｌｉｓｔｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｈｅｔｉｄａｌｗａｖｅｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｈｅＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＳｅａ .ＹｅＡｎｌｅ ,ｅｔａｌ.(1 983 ) ,ＳｈｅｎＹｕｊｉａｎｇ ,ｅｔａｌ.(1 985 ) ,ＦａｎｇＧｕｏｈｏｎｇ,ｅｔａｌ.(1 994) ,ａｎｄＣａｏＤｅｍｉｎｇ ,ｅｔａｌ.(1 997)ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｔｉｄａｌｆｉｅｌｄｉｎｔｈｉｓａｒｅａｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉ…     

佘山台倾斜固体潮观测的海潮负荷改正

采用FARRELL的负荷理论以及最新的TPXO6海潮模型和中国近海潮汐资料计算了海潮负荷对佘山台倾斜固体潮的影响,采用BAYTAP-G调和分析软件对佘山台倾斜固体潮观测进行了处理,获得不同潮波的潮汐参数。在此基础上进行海潮负荷改正。负荷改正后,东西分量的振幅因子和相位滞后与理论值较为接近,而南北分量的半日波振幅因子与理论值仍有较大的偏离。结果说明,佘山台倾斜东西分量主要受海潮负荷的影响,超过60%,甚至达到96%(O1);而南北分量受到的非潮汐的影响要比东西分量受到的影响大,如N2波甚至高达70%,但是这也可能是和海潮模型在近海的不精确有关。     

Algorithm for Harmonic Tidal Analysis along T/P Tracks： Taking Differences of Observed Sea Surface Heights at Adjacent Points as Observations

An algorithm （differential mode） is presented for the improvement of harmonic tidal analysis along T/P tracks, in which the differences between the observed sea surface heights at adjacent points are taken as observations. Also, the observation equations are constrained with the results of the crossover analysis; the parameter estimations are performed at 0.1° latitude intervals by the least squares. Cycle 10 to 330 T/P altimeter data covering the China Sea and the Northwest Pacific Ocean （2°-50° N,105°-150° E） are adopted for a refined along-track harmonic tidal analysis, and harmonic constants of 12 constituents in 8 474 points are obtained, which indicates that the algorithm can efficiently remove non-tidal effects in the altimeter observations, and improve the precision of tide parameters. Moreover, parameters along altimetry tracks represent a smoother distribution than those obtained by traditional algorithms. The root mean squares of the fitting errors between the tidal height model and the observations reduce from 11 cm to 1.3 cm.     

利用TOPEX/Poseidon和Jason-1高度计数据提取中国南海潮汐信息

基于TOPEX/Poseidon和Jason-1卫星高度计16 a原始轨道、6 a变轨轨道数据,利用同步观测期间测高数据计算中国南海海域的系统偏差,生成基于TOPEX/Poseidon高度计平均海面的统一潮高时间序列,按纬差0.1°间隔提取原始轨道2 184个正常点和变轨轨道1 626个正常点,分别对原始轨道、变轨轨道逐正常点进行调和分析及响应分析,各得到8个分潮（Q₁、O₁、P₁、K₁、N₂、M₂、S₂和K₂）调和常数。利用交叉点处升轨、降轨不符值评估潮汐参数的稳定性,结果表明,变轨轨道交叉点处误差相对较大,多分潮总体综合预报误差RSS值为7.28 cm。通过与全球海潮模型比较表明,该结果与海潮模型在中国南海开阔海域精度表现一致,在半封闭浅水海域差异较大;与验潮站结果进行比较发现,受中国南海复杂的潮波系统、与测高星下点距离等因素影响,中国南海北部海域RSS值较大,海潮模型结果在M₂分潮单分潮预报中误差RMS值较大,为13.64 cm,其余分潮均在10 cm内。     

Matlab.NET混合编程在潮汐调和分析与预报中的应用

利用.NET中C#强大的界面开发能力和经典的Matlab潮汐调和分析程序包T_TIDE,采用Matlab.NET混合编程技术,创建潮汐调和常数计算THCCalculate.dll和潮汐预报Tide Forecast.dll,在主程序中调用对应的函数,实现了操作简单且具有良好用户界面的潮汐调和分析与潮位预报系统,具有潮位数据读取、调和分析和预报、数据绘制等功能。结果表明:使用混合编程技术能充分发挥C#与Matlab各自的特点,较好地提高程序开发和运行效率,具有较广泛的应用范围。     

GPS精密定位中的海潮位移改正

根据海洋负荷潮理论，利用NAO99b全球海潮模型，计算了中国部分IGS站的海潮位移改正，并将海潮位移改正应用到GPS数据处理当中。在GAMIT软件的解算过程中，分别按加入和不加入海潮位移改正，对GPS基线分量和测站坐标分别进行了计算和比较分析。结果表明，海潮位移改正无论是对GPS基线分量还是对测站坐标，都有一定的影响。