分潮波模型多资料数值计算方法研究 Ⅰ.岸边资料运动学外推的第一边值方法

对于含多资料三维分潮波模型建立了一种岸边资料运动学外推的潮波第一边值方法，并对渤海的四大原湖波进行试算。结果证实本方法可行，该方法使潮波方程既满足第一边值问题，充分利用岸边测站资料，又保证岸界法向流速为零条件，符合物理意义。并对复型病态矩阵的收敛问题提出了一种可行性处理。     

变分资料同化中不同的变分求解方法

在应用变分资料同化方法时面临着两方面的难题:一是背景场误差协方差矩阵的求逆问题;二是与背景场误差协方差矩阵相关的计算与存储问题。为了解决这两方面的问题,不同的求解方法便被提出来了。对主要的变分求解方法,包括增量法、运用空间滤波算子的变分分析法、预处理化法、物理空间统计分析法、谱统计插值法等进行了系统的回顾,对它们的优缺点进行了分析与讨论,并指出了变分资料同化中各种求解方法的适用条件。     

变分同化方法反演海气耦合模型参数的研究

采用变分资料同化技术，结合最优控制思想，对一个海气耦合模型的模式参数和强迫项进行了反演，结果表明，采用该方法对模式进行优化，既可以补偿模式参数不准确性给预报带来的误差，又可以对模式参数本身进行修正和估计，为将来在实际应用中改善更复杂的预报模式、提高预报准确率提供了一个可借鉴的思路。     

现代海洋/大气资料同化方法的统一性及其应用进展

海洋／大气资料同化的理论基础是用数值模式作为动力学强迫对观测信息进行提炼，或者说，从包含观测误差(噪声)的空间分布不均匀的实测资料中依据动力系统自身的演化规律(动力学方程或模式)来确定海洋／大气系统状态的最优估计。本文对主要的现代海洋／大气资料同化方法，包括最优插值(()ptimal Interpolation，简称()Ⅰ)、变分方法(3—Dimensional Variational和4—Dimensional Variational，分别简称3DVAR和4DVAR)和滤波方法(Filtering)的原理、算法设计和实际应用进行系统地回顾，并对这些资料同化方法的优缺点进行分析和讨论。在滤波框架下，所有的现代资料同化方法都被统一了：()Ⅰ和3DVAR是不随时间变化的滤波器，4DVAR和卡曼滤波是线性滤波器，即非线性滤波的退化情形；而集合滤波能构建非线性的滤波器，因为集合在某种程度上体现了系统的非高斯信息。一个非线性滤波器的主要优点是能计算和应用随时间变化的各阶误差统计距，如误差协方差矩阵。将非线性滤波器计算的随时间变化的误差协方差矩阵引入到（）Ⅰ或4DVAR中，也许能实质性地改进这些传统方法。在实际应用中，方法的优劣可能取决于所选用的数值模式和可获得的计算资源，因此需针对不同的问题选取不同的资料同化方法。由于各种资料同化方法具有统一性，因此可建立测试系统来评价这些方法，从而对各种方法获得更深入的理解，改进现有的资料同化技术，并提高人们对海洋／大气环境的预测能力。     

全覆盖高分辨率SST融合方法概述

现有各种SST观测资料均有各自的优缺点,为了得到接近实际分布的全覆盖高分辨率的SST场,就必须合理地融合所有SST观测资料.本文综述了海冰资料换算、卫星SST资料偏差校正以及各种融合方法,其中融合方法包括逐步订正法、混合分析、最优插值(Optimum Interpolation, OI)分析、三维变分同化(3-Dimensional Variational Assimilation, 3DVAR)分析、统计最优估计以及使用截断滤波窗的变分分析.通过总结对比各融合方法优缺点,探讨了在SST融合中需要注意以及需要进一步改进的各方面问题.     

经验模态分解方法在潮余流分离中的应用

分析了用经验模态分解(EMD)方法处理非平稳信号的基本原理,完成了对实测海流资料的分离,分720h、25h、15h三种情况对EMD方法用于潮余流分离的有效性进行了验证。验证结果表明:EMD方法是一种有效的潮余流分离方法,尤其对于15h以内短期测流资料的潮余流分离具有明显的优势。     

分潮波模型多资料数值计算方法研究 Ⅲ.混合边值方法

将岸边划分为点、线两种类型边界，并相应给以观测潮位和法向流为零的不同边界条件，建立了ArakawaE网格中的分潮波方程的一种适定的数值计算方法，并对渤海四大分潮进行了试算。结果证明该方法在目前已知的这一类研究系列中是最为理想的方法。     

扇贝糖胺聚糖提取和纯化方法研究──Ⅱ．纯化方法研究

研究一种糖胺聚精分离纯化方法。对用蛋白酶水解法从海湾扇贝中提取的扇贝糖胺聚精粗制品，采用吸附法、透析法、乙醇沉淀法和ＣＴＡＢ（十六烷基三甲溴化铵，Ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｂｒｏｍｉｄｅ）沉淀法分高纯化。结果表明，最终所得主要级分的琼脂糖凝胶电泳和高效液相色谱显示单一区带，指出这一纯化过程是简便、实用、有效的纯化方法。     

方柱水动力系数确定方法的探讨

方柱的绕流和圆柱的绕流有着明显的不同，在确定其水动力系数时如何选用波浪理论，以何种方法分析水动力系数较为适当是首先要解决的问题。本文基于实验资料对这二个问题进行了分析论证。结果认为选用线性 波理论较为简单和适用，在正向力系数的时域分以最小二乘法为最佳，在频域分析中修正互谱法所得的正向力系数与重新定义的Kc数具有良好的相关关系。     

船载ADCP资料的潮流分离方法在厦门港断面重复走航中的应用

本文运用Candela等提出的潮流分离方法，选用高斯函数作为基函数，采用Matlab程序，首次对厦门港嵩鼓水道的船载ADCP断面重复走航资料进行潮流分离计算．通过对14个计算点的Candela方法计算结果与引进差比关系准调和分析方法计算结果的分析比较可见：（1）两种方法计算所得余流在大、小潮的相关系数分别为0．9882和0．8521，余流相对误差在大、小潮分别为0．065和0．150，而所得余流方向在大、小潮的相关系数分别为0．9982和0．9865，余流方向相对误差在大、小潮分别为0．023和0．027．两种方法计算的余流及其方向的相关性很高（在样本数为14，置信度为α=1％时，相关系数大于0．6610，结果是可信的），而平均相对误差也很小．（2）对14个计算点的M2、S2、K1、O1、M4和MS4等6个分潮的计算结果（共有84个样本数据）进行分析比较，两种方法计算所得6个分潮的长轴、长轴方向和短轴在大潮的相关系数分别为0．9838、0．8960和0．2335，而在小潮的相关系数分别为0．9656、0．7555和0．2209．这两种方法计算所得6个分潮的长轴、长轴方向和短轴在大潮的平均相对误差分别为0．375、0．071和0．753，而在小潮的平均相对误差分别为0．287、0．254和0．845．两种方法计算的分潮长轴及其方向的相关性很高（在样本数为84，置信度为α=1％时，相关系数大于0．283，结果是可信的）．相应的分潮长轴的相关性略低，但是在样本数为84，置信度为α=5％时，相关系数均大于0．217．可认为在置信度为α=5％时，计算结果是可信的，而平均相对误差则略显较大．综上所述，我们认为采用Candela等的方法对船载ADCP断面重复走航资料进行潮流分离计算是可行的．     

巨厚砾石区表层结构调查方法研究

随着勘探程度的加深，对资料精度的要求越来越高。袁层结构调查的准确与否，直接影响资料的可靠程度如何，常规的表层结构调查方法已无法满足复杂地表勘探的需要。准噶尔盆地边缘地表形态主要以巨厚砾石区为主，通过对巨厚砾石区低降速带调查方法的研究、实践，最终确定采用小折射追踪加大炮初至解释法和深井微测井控制法，较好地解决了巨厚砾石区的低降速带调查问题，为后续的资料处理提供了精确的静校正数据，为以后该地表类型的施工及表层结构研究提供了依据。     

提取分潮调和常数的新方法——正交方法

给出了提取潮汐调和常数的一种新方法--正交方法,并应用1992～1997年的TOPEX/POSEIDON卫星高度计遥感资料,提取中国海M2分潮调和常数.同时,利用最小二乘法来提取中国海M2分潮调和常数,两种方法结果比较渤海、黄海、东海海域M2分潮振幅、迟角的均方差分别是3.3 cm,3.6°;南中国海海域M2分潮振幅、迟角均方差分别是1.1 cm,1.7°,结果表明正交方法是一种可信的具有实用性的方法.     

一种调整台风参数的方法

本文针对我国海面风数值预报和后报研究，基于现有的实测资料和前人的经验统计，就海面风模式中较敏感的风资料参数对台风最大风速半径的确定提出了一种较客观的统计方法，使之在缺乏观测资料的情况下能合理地反映海面风实况。在这之前，本文对中国《台风年鉴》１９７０年以前偏大的最大风速资料进行了合理的订正，使之在进入海面风数值模式前能真实地代表台风气候特征。     

潮汐调和分析方法的探讨

为实现对不等时距潮汐资料的分析, 基于Matlab 内部函数功能, 提出了一种调和分析方法。基于这种方法, 分别对大连、北海两个站位1985 年的全年等时间间距取样的资料和非等时间间距取样的资料进行了调和分析, 结果显示, 由等时间距资料和非等时间距资料计算的调和常数基本吻合。对大连、北海两个站位的全年资料进行多个不同时间间距取样分析, 发现当分潮频率大于取样频率的二分之一时, 分潮发生频率混淆。若分潮周期明显大于样品长度, 该分潮的分析结果产生很大误差。最后得出结论为: 此调和分析方法, 适合对非等时间间距、非连续潮汐潮流资料进行调和分析, 并且能够获得与传统方法精度相当的结果。     

基于星载SAR数据和模式资料的海面风场变分融合方法研究

为实现合成孔径雷达数据与数值预报模式资料融合,提高海面风场精度和业务化运用水平,提出了一种基于星载SAR数据与模式资料的变分融合方法。其研究思路是采用二维连续小波变换提取SAR图像中高精度风条纹风向,结合地球物理模型函数求解海面风场的经向分量和纬向分量,然后采用Kriging插值方法将数值预报模式风速插值到SAR海面风场覆盖区域,得到SAR风速观测算子,由此构建SAR风场与模式风场融合的代价函数,并采用变分方法求解分析风场,最终得到融合后的海面风场结果。仿真分析结果表明,变分融合后的海面风速和风向结果更接近于理想值,尤其在SAR海面风场覆盖区域更为明显。选取ENVISAT/ASAR资料和与其时空匹配的欧洲中期天气预报中心模式风场资料开展实例验证,结果表明融合后的海面风场结果比模式风场更加接近于浮标观测结果。     

卫星遥感资料在台风数值预报中的应用

本文将卫星遥感资料应用在台风数值预报中，并用变分调整方法对客观分析场进行变分调整，最终形成台风数值预报模式的初始场。台风数值预报式采用σ坐标系中通量形式原始方程组，垂直方向分为三层，水平方向采用三重嵌套网格方案，细网格随台风中心位置的变化而移动。     

关于跃层深度确定方法的探讨

本文针对不同类型的资料，对确定温跃层、盐跃层和密度跃层深度的向种方法进行了较为细致地比较和讨论，文章表明，采用不同的资料分析方法所得的跃层深度存在差异，在采用高精度资料进行跃层分析时应滤掉小尺度变化所带来的影响，分析方法的选取应根据研究目的和拥有资料情况来决定，在采用垂向梯度法进行跃层分析时，要注意深浅水交界处跃层分析的连续性问题。     

一种调整台风参数的方法

西文针对我国海面风数值预报和后报研究，基于现有的实测资料和前人的经验统计，就海面风模式中较敏感的风资料参数对台风最大风速半径的确定提出了一种较客观的统计方法，使之在缺乏观测资料的情况下能合理地反映海面风实况。在这之前，西文对中国《台风年鉴》１９７０年以前偏大的最大风速资料进行了合理的订正，使之在进入海面风数值模式前能真实地代表台风气候特征。／     

解析四维集合变分参数优化方法研究

传统的四维变分数据同化方法在同化观测资料的同时可以对数值模式参数进行优化,然而传统的四维变分方法需要针对不同的数值模式编写特有的伴随模式,因此算法的可移植性差,同时计算时耗费大量资源。本文提出了一种新的基于解析四维集合变分的参数优化方法,该方法以迭代搜索得到的模式参数为基准展开扰动并构建样本集合,由此显式地计算协方差矩阵,并得到代价函数极小值的解析解,从而避免了伴随模式的使用。基于Lorenz-63模型对该方法进行单参数和多参数数值试验和优化效果检验,并在不同的同化时间窗口长度和观测采样间隔情况下,采用传统四维变分方法与之进行对比,结果显示,新方法表现出与传统四维变分相同的优化性能,都能有效收敛到真值,而新方法不需要计算伴随模式,可移植性好。本文还测试了不同的集合成员个数和模式参数真值的情况下新方法的同化效果,结果表明,新方法对集合样本个数及模型参数真值不敏感,采用较少的集合样本即可完成数据同化。     

潮流场数学方程交错分区并行计算方法研究

文章对潮流场数学方程进行可并行性方法研究。分析了两种可并行实现的方法，并对两种可并行化的方法可行性进行分析。最后采用虚拟区域分解法对问题进行了实现，并利用串行计算的结果对并行计算的结果进行了验证。