三峡河段表面流速流向数据处理

提出了三峡河段表面流速流向数据处理系统框架,制定了数据自动处理的流程,基于VB6.0实现了数据处理算法与系统,生成支持清华山维EPS2008的数据格式,最终生成流速流向图。最后,通过三峡—葛洲坝两坝间河段石牌水域四万五千流量级表面流速流向观测实例,验证了该数据处理方法的准确性和成图的快速性。     

东中国海潮流结构数值模拟与分析

采用FVCOM海洋数值模式建立了东中国海三维潮汐潮流的数值模型,并模拟了该海域的潮波运动。通过潮流的数值实验结果与实测结果的对比分析发现,半日分潮流的最大流速值随经度和纬度的增加逐渐减小,且极值点出现的深度呈递增趋势;最大流速的流向从低纬至高纬右旋,但随经度增大会发生左旋,流向极值点深度随纬度增大会逐步减小。低纬度海区的全日分潮流最大流速值高于高纬度海区;最大流速的流向的变化与半日分潮流相同,但流向极值点深度随经度增大会逐步增加。在垂向上,半日分潮流最大流速随深度的增加先增大后减小,最大流速的流向在流向极值点深度的上层右旋(顺时针),在下层左旋(逆时针);全日分潮流的最大流速在垂向上呈递减趋势,其流向同样是在流向极值点深度的上层右旋,在下层左旋。     

便携式高频地波雷达海流探测长周期工作性能试验

2013年1月29日至3月15日在台湾海峡西南部海域进行了OSMAR-S100便携式高频地波雷达与浮标观测海流数据的长周期对比试验,验证了雷达系统在探测海流方面的准确性、可靠性和稳定性.通过实测海流与雷达矢量流的复相关分析,选定3 m层的海流为对比代表层.试验期间实测流速为0.0~120.0 cm/s,雷达海流有效探测区内的矢量流流速、流向的观测误差较小,能够满足实时监测海洋表层流的需要,高精度区流速、流向的均方根误差分别为9.1 cm/s和24.8°,边缘区的均方根误差为13.3~24.8 cm/s和39.4°~39.6°,与国内外达到业务化运行要求的同类产品实际观测精度相当.     

基于HYCOM的斯里兰卡南部海域温、盐、流场统计分析

斯里兰卡南部海域是海上丝路的重要节点,也是海上贸易、海军护航的重要航线,海洋战略地位十分重要。本文使用HYCOM模式的逐日海洋温度、盐度和流场的再分析数据,对该海域的温、盐、流场进行较为全面的研究分析。主要结论有:海洋上层温度的月变化呈双峰分布点;上层盐度的月变化呈单峰分布。温跃层全年存在,最强跃层出现在1月;盐度跃层存在于11月至次年5月,最强跃层出现在5月。海洋上层热含量最大值1.98*1010 J/m~2,在11月,最小值1.83*1010 J/m~2,在7月。海表流场流速冬季最小,流向偏西,夏季流速最大,流向偏东;50米深度流场的流速春季最小,流向偏西转偏东,秋季流速最大,流向偏东转偏西。期望可以为海上的船只活动和海洋环境建设提供科据。     

基于海洋石油平台的生态环境监测系统研究

本文研究基于海洋石油平台的在线生态环境监测技术,采用有缆在线监测系统架构,设计多功能可扩展的监测系统主体结构,搭载多种环境在线监测通用传感器,监测电导率、叶绿素a、溶解氧、pH、VOC、浊度6种海洋生态环境参数和流速、流向、水温、盐度4种海洋自然环境参数,数据由数据采集器经水下信号电缆实时传输至平台终端,对监测数据进行...     

非金属柔性立管在海洋潮流下的动力响应特性研究

针对海洋柔性立管在服役期间,整体性能和运动响应受潮流影响较大的问题,本文在海上试验的基础上,采用OrcaFlex对长细比为448的非金属柔性立管模型进行了数值模拟。研究了潮流作用下,流速和流向的改变对于非金属柔性立管受力情况、涡激振动(VIV)响应特性和控制模态的影响。研究结果表明:潮流流向对立管顶张力、曲率和立管整体VIV响应有着显著影响,随着流速增加呈现不同变化规律。柔性立管悬垂段在高流速下更容易激发高阶模态,并呈现出明显的行波特性;立管的悬挂点和触底点为危险区域,随着流向改变易发生疲劳破坏。研究结果对海洋柔性立管总体布置设计具有参考意义。     

海州湾海洋牧场人工鱼礁区建设前后海洋环境变化分析

为研究连云港海洋牧场人工鱼礁区建设前后的水动力环境变化,利用DHI MIKE水动力模块模拟2002年和2016年人工渔礁区建设前后的水动力环境,并分析人工鱼礁区潮流为SE方向时顺流方向纵断面流速和流向的空间变化规律以及工程前后鱼礁区内水质和水生物的变化情况。结果表明:人工鱼礁区建成后,工程海域垂向流速和流向变化较大,水平流速和流向变化较小;由于附着在人工鱼礁上大型藻类的生长,水质逐年变好,且水生物量也逐年增加。     

基于鲁棒光流算法的海表流场遥感观测研究

海洋表面流场是海洋科学研究中需要着重考虑的环境参数,近实时的海洋表面流场精细化测量对海洋学研究有着重要意义,但是目前大多数海洋表面流场观测技术难以同步实现大范围近实时的海洋表面流场观测。文中在简要对比各类海洋表面流场测量方法的基础上,重点介绍了基于水色遥感图像观测反演海洋表面流场的鲁棒光流算法,该算法在流场计算过程中,能很好地保留流场细节信息。为直观验证本文测量方法的可靠性,文中提供了海洋表面流场的分析实例,同时给出了美国国家航空航天局(NASA)提供的OSCAR流场数据,对文中算法的可靠性进行了验证。     

高海况海洋遥感信息提取技术研究进展

中等海况下,星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)已经广泛应用于海洋动力环境要素的监测(风场、波浪、流场)。近年来,SAR高海况遥感,尤其是探测台风海面风场、巨浪、流场已经成为国内外研究热点,并突破了一些关键技术。利用SAR多极化成像模式对海观测和新发展的地球物理模式函数,可以提取高海况下的海面风速、风向、有效波高、流速和流向等海洋表面关键物理参数。这些环境要素可以用于海洋灾害监测预警;为海洋和大气数值模式提供准确的初始场和同化源,改进模式预报精度;为研究全球气候变化提供有力的观测依据。     

利用相关分析法对S型海洋重力仪数据进行分析与改正

在理想情况下,海洋重力仪的测量数据经厄特弗斯校正和交叉耦合改正后应不受载体运动状态的影响,即与仪器的运动状态没有任何的相关性。但实际测量结果表明,当海况较差时,载体的运动状态对S型海洋重力仪的测量数据有着较为明显的影响。通过对实测重力数据和仪器运动状态的相关分析,指出仪器原来交叉耦合改正的不足,并且利用线性回归进一步对重力数据进行了改正。     

基于海面多普勒谱模型的海浪反演精度分析

Microwave remote sensing is one of the most useful methods for observing the ocean parameters. The Doppler frequency or interferometric phase of the radar echoes can be used for an ocean surface current speed retrieval,which is widely used in spaceborne and airborne radars. While the effect of the ocean currents and waves is interactional. It is impossible to retrieve the ocean surface current speed from Doppler frequency shift directly. In order to study the relationship between the ocean surface current speed and the Doppler frequency shift, a numerical ocean surface Doppler spectrum model is established and validated with a reference. The input parameters of ocean Doppler spectrum include an ocean wave elevation model, a directional distribution function, and wind speed and direction. The suitable ocean wave elevation spectrum and the directional distribution function are selected by comparing the ocean Doppler spectrum in C band with an empirical geophysical model function(CDOP). What is more, the error sensitivities of ocean surface current speed to the wind speed and direction are analyzed. All these simulations are in Ku band. The simulation results show that the ocean surface current speed error is sensitive to the wind speed and direction errors. With VV polarization, the ocean surface current speed error is about 0.15 m/s when the wind speed error is 2 m/s, and the ocean surface current speed error is smaller than 0.3 m/s when the wind direction error is within 20° in the cross wind direction.     

北极海域海面风场和海浪遥感观测能力分析

卫星遥感是开展北极海域海面风场和海浪分布特征与变化规律研究的重要手段。本文基于在轨多源卫星遥感数据,从遥感观测空间覆盖、时间覆盖和多源卫星遥感数据融合等方面开展北极海域海面风场与海浪遥感观测能力分析,研究主要结果为:基于ASCAT和HY-2A散射计可实现北极海域海面风场遥感观测,通过多星联合观测可获取北极海域时空分辨率优于12 h和0.1°的海面风场遥感融合数据;基于HY-2A、CryoSat-2、SARAL和Sentinel-3高度计可实现北极海域海浪遥感观测,同样通过多星联合观测可获取北极海域时空分辨率优于1 d和0.25°的海浪有效波高遥感融合数据;基于2016年北极海面风场和海浪遥感融合数据,分析得出北极海域海面风场和海浪在2月处于极大值,然后逐渐减小,7月最小,随后开始逐渐增大。本研究表明,基于多源散射计和高度计遥感观测可实现北极海域海面风场和海浪的高时空分辨率遥感业务化监测。     

基于遥感数据和表层声速的全海深声速剖面反演

海洋声速剖面严重影响着水下声传播特性,近实时地获取声速剖面对水下声通信、水下定位、鱼群探测等都有重要意义。单经验正交函数回归（single Empirical Orthogonal Function regression,sEOF-r）方法通过建立声速剖面的经验正交系数与海面遥感数据之间的线性回归关系来反演声速剖面。但是,海洋是一个复杂的动力系统,声速与海面遥感数据并不是简单的线性关系,因此,本文基于Argo历史网格数据,通过自组织映射（Self-Organizing Map,SOM）生成海平面高度异常（Sea Level Anomaly,SLA）、海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）等海表遥感数据以及表层声速仪测量的表层声速与声速剖面异常之间的非线性映射;然后利用近实时的海表遥感数据和表层声速反演三维海洋声速场。声速剖面反演的结果表明,在多源信息融合的优势下,本文方法的反演性能最稳定且精度最高,声速剖面的平均反演精度比经典sEOF-r方法提高约2 m/s,比未考虑表层声速的经典SOM方法提高约1 m/s。     

基于水色遥感最大相关分析的海表流场观测

实时、精细化的海表流场测量对海洋学研究有着重要意义。在简要对比各类海表流场测量方法的基础上,详细介绍了利用水色遥感图像测量海表流场的最大相关系数法(MCC),并利用亚像素方法对该算法进行了有效改进,同时利用本文算法对东海黑潮海域的海表流场进行了分析,验证了本文算法的可靠性。     

GNSS海面散射信号的海面风场遥感

首先介绍了GNSS-R海洋遥感的发展过程,简要叙述了利用GNSS信号进行海洋动力学遥感测量的基本原理;然后分析了接收机天线的部分参数对GNSS信号可见数量的影响;最后详细阐述了GNSS海面散射信号的理论模型,该模型是利用几何光学限制的基尔霍夫近似建立起来的,并根据理论模型进行了数值仿真试验。结果证实了通过散射信号功率波形来反演海面风场理论上的可行性。     

A study of SAR remote sensing of internal solitary waves in the north of the South China Sea: Ⅱ. Simulation of SAR signatures of internal solitary waves

A new model developed from the full-spectrum model of Lyzenga and Bennett （ 1988 ） is built up by us preliminarily through considering the impact of the ocean surface mixed layer turbulence on SAR remote sensing of internal solitary waves. In the partial differential equation of the action spectral density of the surface gravity-capillary waves the source function representing the contribution of the turbulence is added besides the usual source function representing the contribution of the wind. The source function is determined by applying the κ - ε model and adopting the Nasmyth spectrum of oceanic turbulence （ Nasmyth, 1970; Oakey, 1982; Fan, 2002） on the basis of the previous simulation results of internal tide transformation obtained in the companion paper （Fan et al. ,2008）. Either under relatively high wind speed, or under low wind speed, our model predicts significant large modulations of radar backscatter at all three bands （ L, C and X bands） for both VV and HH polarization. These results prove that considering the impact of ocean surface mixed layer turbulence on SAR remote sensing of internal solitary waves is reasonable and appropriate for settlement of the well-known problem of contemporary radar imaging models.     

主动式海洋微波遥感探测原理和应用

本文阐述了海洋微波遥感的几种主动式探测仪器：雷达高度计、表面等高线雷达、散射计、雷达海洋波谱计和合成孔径雷达的简单工作原理，并对它们在海洋学研究中的应用的优劣点进行了分析。应该明确的是：微波遥感对海洋学研究是至关重要的，它可以实现别的方法所不能实现的测量。它的结果更多地应用在海洋动力学的各个研究和应用方面。     

利用机载GNSS反射信号反演海面风速的研究

全球卫星导航定位系统的反射信号(GNSS-R)遥感技术作为一种新型的、低成本的、高机动性的海面微波遥感测风技术,与其他测风手段优势互补,可以增加测风手段的多样性,弥补局部测风手段不足的状况。研究了接收机在机载高度时,GPS反射信号功率理论模型四部分函数的性质,在此基础之上,数值模拟了机载高度下理论相关功率波形,基于海面风速对波形峰值与后沿的影响,提出了一种能够兼顾所有理论波形信息的二维插值风速反演方法。利用该方法,结合实测机载数据对海面风速进行反演,反演的风速均值与附近测站风速均值相差为1.4 m/s,与浮标数据相一致。     

基于MISR多角度光学遥感影像的海面风速估算实验

太阳耀光是来自粗糙海面的直接太阳反射光,其强度与海面粗糙度密切相关,而海面粗糙度主要受海面风场影响。因此,包含太阳耀光信息的光学遥感影像在海洋动力过程和海面风速探测中具有积极意义。本文利用2016年2月到2017年3月期间成像的25幅Terra卫星MISR(Multi-angle Imaging Spectro Radiometer)传感器的多角度遥感影像,分别提取了太阳的高度角和方位角、正视和后视影像的卫星观测角、方位角等信息,校正获得正视和后视影像的太阳耀光辐射强度,进一步反演海表面粗糙度信息,进而计算海面风速。最后利用ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的模式风速数据与反演获得的风速结果进行对比验证。结果表明,两者的相关系数较高(R=0.745),均方根误差和平均绝对偏差值分别为1.514 m·s^-1和1.319 m·s^-1。初步实验结果表明,利用MISR多角度光学遥感影像估算海表面风速是可行性的。     

Progress in the application of ocean color remote sensing in China

After many years＇ endeavor of research and application practice, the ocean color remote sensing in China has been growing into a new technique with valuable practicality from its initiate stage of trial research. With the aim of operational service, several kinds of ocean color remote sensing application systems have been developed and realized the long-term marine environmental monitoring utilizing the real-time or near real-time satellite and airborne remote sensing data. New progresses in the technology and application of ocean color remote sensing in China are described, including the research of key techniques and the development of various application systems. Meanwhile, according to the application status and demand, the prospective development of Chinese ocean color remote sensing is brought forward. With Chinese second ocean color satellite （ HY-1 B） orbiting on 11 April 2007 and the development of airborne ocean color remote sensing system for Chinese surveillance planes, great strides will take place in Chinese ocean color remote sensing application with the unique function in marine monitoring, resources management and national security, etc.