微型机处理海上水文观测数据的一种方法

为了处理海洋调查船出海调查所获得的大量水文观测数据，我们于1982年研制了海上水文观测数据微型机处理应用软件。此软件已于1983年用在我院PDP11／03微型机上，在RT-11操作系统支持下，分别对1982年四个航次的水文观测数据进行了处理，效果良好。     

台湾近海水文观测体系的构建及其数据分析方法

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处,台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁,所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要。中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成;同时,为确保观测体系的准确性和规范性,还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式。在近海水文观测数据的分析方面,尝试应用新的数学分析方法,如通过EMD（empirical mode decomposition）方法探讨风暴潮水位变化,利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息,以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式。此外,近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质。     

台湾近海水文观测体系的构建及其数据分析方法

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处,台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁,所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要.中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成;同时,为确保观测体系的准确性和规范性,还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式.在近海水文观测数据的分析方面,尝试应用新的数学分析方法,如通过EMD(empirical mode decomposition)方法探讨风暴潮水位变化,利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息,以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式.此外,近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质.     

一种声速剖面遥测系统的时延差编码方案设计

针对深海水文观测中,不能对自容式声速剖面仪测量数据进行实时监测的问题,提出对声速剖面测量数据进行时延差编码,采用高精度的水声信号时延差估计技术,进行声速剖面测量遥测,为实时分析海洋水文数据,及时调整水文观测方案提供了技术支持。     

浮子水位、雷达水位双备份观测系统设计

珠江口水文信息系统的水文观测站都是无人站, 采用的均是浮子式水位计, 且数量逐年增多, 发生故障后, 修复时间长, 造成数据缺测。为了解决这个问题, 本文提出使用浮子水位、雷达水位双备份观测方式, 数据中心可以通过人工干预或系统自动智能诊断方式分时间段分别从浮子水位、雷达水位中挑选数据作为该站点的实际连续观测数据。本文阐述浮子水位和雷达水位双备份观测的实时数据传输系统组成及工作原理, 并通过对浮子水位、雷达水位观测数据的对比分析, 验证数据中心通过这种分时间段组合挑选的数据具有连续性、有效性, 可作为观测站的实际观测数据, 浮子水位、雷达水位双备份观测系统可以应用在珠江口水文信息系统或类似观测领域。     

黑潮延伸体海域漂流式海气界面浮标数据分析与评估

漂流式海气界面浮标是创新研制的“小型化、轻质化、免维护”的漂流观测系统,能够测量海面以上3 m气象、水下20 cm海表面温度和波浪参数等11个不同的物理参数,并且已经经过多次观测应用,结果均较好。为实现漂流式海气界面浮标观测数据全球范围的应用,利用2018年黑潮延伸体海域Argo观测的海表面温度(sea surface temperature, SST)、SVP (surface velocity program)浮标观测的海表温度和OISST (optimum interpolation sea surface temperature)数据,通过将其与漂流式海气界面浮标观测数据进行时空匹配以及对比验证,对漂流式海气界面浮标观测的海表面温度进行了系统评估,检验其在黑潮延伸体复杂水文环境下的观测准确性。结果表明,漂流式海气界面浮标观测SST数据与Argo观测SST数据相关系数达到0.9737,均方根误差和平均误差分别为0.5790°C和0.4539°C;与SVP浮标SST数据的相关系数弱于与Argo的相关系数,为0.9285,均方根误差为1.323 0°C,平均误差约为0.979 4°C...     

寒潮过程中长兴岛近岸水体后向声散射观测研究

2018-01-17—03-11,在大连长兴岛附近海域开展了为期54d的水文和气象连续现场观测,获取了风速、气温、海流、波浪、海冰、以及水体回声强度等多要素观测数据。数据显示观测期间经历了2次完整的大风降温天气过程(寒潮),并且在降温后出现了显著的冰情。通过将回声强度数据转化为后向声散射强度,用后向声散射强度数据表征水体悬浮物浓度变化,利用EMD方法分解了后向声散射强度数据,分析了潮流和波浪在海面是否结冰情况下对沉积物再悬浮的影响。结果显示:海面结冰对潮流引起的海底沉积物再悬浮没有明显影响,但海冰却能通过抑制波浪来减弱沉积物的再悬浮。     

利用西北印度洋船测数据评估基于卫星的海表面温度

本文描述了一次夏季在西北印度洋进行的调查船水文测量,用船测数据评估卫星海面表温度,并寻找影响海表面温度误差的主要因素。我们考虑了两种卫星数据,第一种是微波遥感产品——热带降雨测量任务微波成像仪TMI数据,另外一种是融合了微波,红外线,以及少部分观测数据的融合数据产品——可处理海表温度和海冰分析OSTIA数据。结果表明融合数据的日平均海表面温度的平均误差和均方根误差都比微波遥感小。这一结果证明了融合红外线遥感,微波遥感以及观测数据来提高海表面温度数据质量的必要性。此外,我们分析了海表面温度误差与各项水文参数之间的相关关系,包括风速,大气温度,想对湿度,大气压力,能见度。结果表明风速与TMI海表面温度误差的相关系数最大。而大气温度是影响OSTIA海表面温度误差最重要的因素;与此同时,想对湿度与海表面温度误差的相关系数也很高。     

基于Mapinfo与Fortran和Surfer相结合的海洋水文数据空间可视化集成技术方法研究——以河北省海洋水文专题图编绘为例

探讨了应用M ap in fo平台与Fortran和Surfer相结合的海洋水文数据空间可视化集成技术方法,以河北省海洋水文专题图编绘为例,通过对不同程序语言接口的研究,实现了海洋水文观测数据的快速可视化,并对图形赋予空间、地理等多维信息,构建了数据显示和分析的综合集成技术,为海洋科研和管理提供便捷途径。     

S4ADW浪潮仪测量与资料后处理关键技术

海上石油水文勘探调查涉及海浪、海流等多种水文要素,S4 ADW浪潮仪作为为数不多的能同时测量海浪、海流要素的设备,在浅海观测中灵活度高,应用广泛,采用坐底式观测,不易受海上恶劣环境的破坏,能够持续得到石油水文勘探调查所需要的海浪、海流的同步观测数据.但是在实际操作和后期数据处理过程中该仪器尚存在一些自身问题,限制了该仪器的观测能力.本研究就S4仪器自身及其波浪处理软件方面所存在的典型问题进行了讨论,并提供了一套实用的解决方案,填补了该仪器使用经验方面的空白,可供国内外S4用户参考.     

底边界层水沙观测系统和应用

利用现代先进的光学和声学测量仪器(ADP、PC-ADP、ADV、OBS等),组制四角架观测系统用于底边界层的水沙观测.此观测系统既可获取垂向流速场,更可获取常规水文观测难以获取的高分辨率的近底流速、近底单点紊动过程、近底温盐沙和波浪过程.利用此观测系统于2007年8月在长江口北槽最大浑浊带内进行了实地观测.分析四角架观测数据与同步船测底部数据表明,四角架观测系统在近底(特别是底部明显分层)观测时表现出明显优势.常规水文观测测得底部含沙量一般只相当于距底70～120 cm高度含沙量;船测底部最大含沙量为5.8 kg/m 3,而架测距底30 cm处最大含沙量有25 kg/m 3;近底含沙量较高时往往出现强分层,强分层时实测距底30 cm处含沙量可达距底120 cm处含沙量的5倍;船测底部流速比架测距底30 cm处流速平均偏大45%;但距底30 cm处最大流速仍可达1.2 m/s.船测数据也验证了四角架观测数据的正确性.     

GRACE重力卫星数据国内应用研究现状综述

为完善深层地球结构和跟踪地球表面的质量变化,结合GRACE重力卫星在高精度地球重力场时变信号观测中的优势,基于GRACE重力卫星数据进行了相应的研究。通过极地高山冰川、地震研究、地球重力场模型反演以及水文应用等方面,概括了GRACE重力卫星及其数据产品的应用现状,归纳了影响GRACE数据反演精度的误差来源并给出相应的处理方法与建议,最后对GRACE卫星数据的深入应用问题进行了讨论和总结,旨在为后续相关应用研究提供一定参考价值。     

中国北部近海温,盐度月中值应用时效及误差的初步研究

应用国家海洋局黄渤海区沿岸11个海洋站的水温、盐度资料(1960—1982),将海洋站各月15日的温、盐数据(月中值)代替中旬和月的平均水温和盐度,简称“日—旬—月”方法,它们的总体均绝差:前者,温度为0.34℃,盐度为0.17;后者,温度为0.51℃,盐度为0.23。海洋站1960—1982年各站变幅的总平均:温度为3.29℃,盐度为3.78;其相对误差:温度为15.50%,盐度为6.08%,均很小。在黄渤海区,其测站平均水深分别为50米和24米,大于沿岸海洋站的水深(<5米),受陆地水文气象影响较小。在黄渤海区海洋水文调查资料较少的情况下,应用“日—旬—月”方法产生的误差小于海洋站用此方法产生的误差。在黄渤海区春、秋渔汛期间,应用各月15日的温、盐数据划出的水文图,在某种程度上具有旬、月平均值的概念。对指导渔业生产有实用意义。     

我国海洋水文调查设备的发展历程

中华人民共和国成立70年来,我国海洋调查技术在各方面都取得了突破性进展。文章简要叙述了我国海洋水文调查的历史及发展,着重介绍了我国海洋水文调查中的温盐观测设备、海流观测设备、海浪观测设备、海洋浮标和潜标设备的发展历程,剖析了我国海洋水文调查设备发展中存在的问题。最后,提出尽快出台国家层面顶层设计和长远规划,从政策层面鼓励支持企业投入前沿基础研究和核心技术研发,加强军民融合、实现军民优势互补等相应的建议。     

海洋站温盐井设计建设研究——一个室外温盐井建设的成功案例

水温、盐度是海滨水文气象观测中的重要观测要素,温盐井是获取温、盐实时连续数据的重要观测基础设施。温盐井的设计、建设近年来才刚刚兴起,在《海滨观测规范》中仅提供了原则规定,尚无成熟经验可供借鉴。对日照海洋站室外温盐井设计、建设进行总结,解决了在复杂地形和水文条件下建设温盐井的问题,经对比验证效果良好。     

深海综合观测浮标研制及其在热带西太平洋的应用

目前尽管国内近海浮标实现了产品化,但深远海尚无定型可靠的深海综合观测浮标系统,基于此,中国科学院海洋研究所设计制作了深海综合观测浮标系统,其浮标体为柱台型结构,采用单点锚泊系留。整个系统主要由浮标体、系留子系统、观测子系统、数据采集处理控制子系统、通信子系统、供电子系统、检测子系统、安全报警子系统和岸基数据接收处理子系统等9部分组成。浮标系统通过搭载不同类型的传感器,实现对风速/风向、气温、相对湿度、气压、能见度、雨量、波浪、表层水温、表层盐度、表层溶解氧、表层叶绿素、表层浊度、剖面流速流向、剖面温盐深（最大深度可达1 000 m）、方位及浮标位置等要素进行实时观测,从而完成对海洋气象、水文和水质等要素的长期、连续、自动监测,并支持铱星和北斗等卫星通信方式,将观测数据实时的传输到岸基数据接收处理系统。近年来,深海综合观测浮标系统在热带西太平洋海域连续进行了4次海上应用,每次应用时间长达1 a。它提供了第一手的大洋上层和海气界面长时间序列的实时连续观测资料,促进了关于气候变化和深海大洋的研究工作。所研制的深海浮标达到目前国际同类产品（美国ATLAS浮标、日本TRITON浮标）的先进水平,并且在水下感应耦合传输等方面进行了创新,形成了自有特色。     

参考数据集对Argo剖面浮标盐度观测资料校正的影响

国际Argo计划采用新颖的Argo剖面浮标来监测全球大洋中上层的变化,对浮标盐度观测资料进行质量控制是非常重要的。本文采用历史水文观测资料集得到的温-盐度(-S)关系,并利用Wong等人开发的WJO延时模式盐度校正方法,对电导率传感器出现漂移、偏移等故障的Argo剖面浮标盐度资料进行校正。对影响校正结果的历史水文资料集(或参考数据集)的选取进行了初步研究,并在不同的海区进行试验。结果表明,选取合适的参考数据集可以提高盐度校正的精度。     

连云港温盐井水温资料对比分析

随着海洋自动观测系统的推广应用,温盐井也在海洋系统普及开来,对温盐井性能的研究,即所测得的水文数据的有效性进行研究有现实意义。对连云港海洋环境监测站温盐井内外表层海水温度的数据运用传统的统计对比分析,指出该温盐井测得的数据中有96.2%的水温数据符合海滨观测规范规定的三级标准是有效的。从而表明温盐井满足了测量表层海上温度的技术要求。     

河口底边界层座底支架稳定性实时监测技术

河口水文座底式观测中,如何确保支架的稳定性是一个关键问题。现有的方法是通过回收数据推测测量过程中支架的状况,缺乏观测期间支架状态的实时监测。利用声学原理设计了一套简单的实时通讯姿态监测仪,实验结果表明,监测仪可将座底支架的姿态信息从河床底部实时传送到测量船,提供支架姿态实时的时间序列信息,为获取高质量的观测数据提供了可靠的技术保障。     

潮流准调和分析方法探讨

潮汐和潮流的调和分析是海洋水文资料分析的基础方法,通常采用最小二乘法处理调和分析过程产生的矛盾方程,但以往受到计算能力和程序语言的限制,导致矛盾方程的求解方法较为复杂,不利于海洋科技工作者掌握和使用。本文以短周期观测潮流数据的准调和分析方法为例,探讨了潮流准调和分析方法中矛盾方程的解法,对以往的正规方程解法进行了推导和说明,同时,提出了更为简洁的矩阵表示方法,对2种方法的优劣及特点进行了分析,认为矩阵方法更适合程序化在计算机上进行分析计算;在此基础上采用江苏大丰附近海域观测的三周日潮流数据作为实例进行计算,运用矩阵解法求出其调和常数、椭圆要素以及余流,并对同时期潮流数据进行了预报,预报结果能很好地吻合原数据。