几种测流设备的比测试验及分析

海流是基础的海洋资料,海流计是海流测量的重要仪器。文中介绍了RCM-9型安德拉海流计、中科院声学所150 kH z ADCP、RD I公司75kH z相控阵ADCP以及LADCP四种声学海流计的工作原理以及海上比测试验。通过分析比测试验的结果,验证了各仪器的测流性能,并从层厚、层深、相对流速参考物以及安装位置等方面分析了造成各设备测量差别的原因,为将来的流速测量提供了参考依据。     

南大洋走航ADCP测流中的问题分析

在全面收集"雪龙船"走航ADCP数据的基础上,结合国内外对影响船载ADCP海流测量准确度因素的一般认识,通过对我国南大洋走航ADCP资料的处理分析,发现了影响海流信息提取的若干问题。指出了其具体原因、影响方式和程度以及可以采取的相应补救措施等,对今后的极地考察船走航ADCP海流观测具有参考和指导意义。     

ADCP资料处理中的船速计算

船载ADCP具有走航测流的特点,弥补了传统测流仪器只有停船才能观测的不足。它可以同时观测多层海流数据,获取连续性资料。ADCP测得流速是海水相对于船体的速度,在正常观测条件下,船速远大于海水流速,因而船速计算是ADCP资料处理的关键。本文对不同的船速计算方法进行了比较,对使用参考层法计算船速的原理、特点和效果进行了论述。     

在漂泊状态下使用WH ADCP测流

WH ADCP主要用在沉底式潜标观测和锚系式潜标观测,在以调查船为平台的海洋调查中则常用UCM、SLC等海流仪.由于WH ADCP具有体积小,可同时观测多层的优点,可考虑将其用在以调查船为平台的海洋调查中.介绍WH ADCP以调查船为平台的海洋调查中的使用方法,并与OSADCP的测量结果进行分析对比,证明WH ADCP...     

投放式声学多普勒海流剖面仪的盲区优化和数据处理误差控制

为了进一步完善投放式声学多普勒海流剖面仪(LADCP)测量和资料后处理技术,通过海上观测实验和资料分析,优化了盲区长度的设置,改善了第一观测层的资料质量;分析了下放过程和上升过程的不同测量误差,并反馈到对测量过程和资料后处理的质量控制,提出了较完备LADCP测量系统的必要组成。通过和相应的底跟踪结果及走航ADCP观测结果的比对分析,LADCP测量及资料后处理结果的可信性得到了初步验证。     

抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取中的应用研究

声学多普勒流速剖面仪(ADCP)是对海洋内波监测的有效手段,但受到仪器本身和复杂的海洋环境噪声等影响,走航式ADCP记录的海流数据存在大量噪声,且混有流速异常值。为了进一步提高海洋内孤立波的提取精度与准确性,本文针对走航式ADCP海流数据特点引入IGG3方法的权函数因子,设计了一种抗差Vondrak滤波器,并与快速傅里叶变换、小波分析和滑动平均3种传统滤波方法进行对比,以验证抗差Vondrak滤波方法的有效性与优越性。研究结果表明,抗差Vondrak滤波方法不仅可以有效地滤除流速噪声,还可以自适应剔除海流观测数据中的异常值,由其提取出的内孤立波准确且各层水平流速清晰。因此,与传统滤波方法相比,抗差Vondrak滤波方法在内孤立波提取方面具有一定的优越性。     

DGPS走航测深验潮技术中的潮位信息提取方法

提出了一种提取观测海域潮位信息的新方法--DGPS走航测深验潮技术,即在走航ADCP重复测量断面潮周期流场观测的同时获取潮位信息,并实现水下地形的潮位改正.该方法通过重复测量点瞬时水深数据选取、潮位差数据计算、叠加拟合和迭代逼近等预处理与算法,可在潮差约1.6 m、地形起伏高达10～20 m的台湾浅滩沙波区,获取均方根误差小于0.1 m的潮位观测结果.     

水利系统首台进口ADCP在长江口成功开发应用对国产ADCP推广应用的启示

声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP),是美国RD公司八十年代初研发生产,用于海洋海流调查的仪器,ADCP能同时采集流速、流向、水深、回波强度、航速等要素,在海洋调查中得到广泛应用。长江水利委员会水文局长江口水文实验站在1990年率先引进了美国RDI公司的窄带DR-600k ADCP,解决了长江口江面宽、风浪大、传统测验方式难以收集完整全潮潮流资料的难题。经过RD公司专家来现场安装、调试、培训等过程,历经两年在长江口徐六泾站及长江中游九江站、大通站进行专项比测试验,掌握了ADCP的操作方法,熟悉参数设置及优化,开发了ADCP数据处理软件,成功应用于长江口潮流测验。20纪90年代至今国产ADCP研制从诞生到产品不断出现,可以借鉴首台引进ADCP的成功经验。本文应与流速仪进行比测(比对),收集不同水文环境的资料样本进行分析研究,资料分析时宜与TRDI的WinRIver软件采集的船速、流速、水深等数据进行对比分析,优化国产ADCP软件的功能,提高国产ADCP软硬件的性能使用单位购买ADCP后应进行必要的外围设备配置如GNSS、外接罗经等,制定严格的操作规程、建立ADCP维护保养制度,以保证ADCP能正常收集资料。生产厂家要建立野外服务公告,对用户在使用过程中遇到的问题及处理方式方法进行公布,同时收集和分享用户的使用经验。     

声相关海流剖面(ACCP)测量的流速估值方法

声相关海流剖面（ACCP）测量技术对水体回波信号进行空间相关处理来估计流速值，与声学多普勒海流剖面仪（ADCP）相比ACCP的工作频工，更适合深海测流应用，ACCP测量系统对回波信号进行时空相关处理，根据相关函数的位置来估计被测水团的流速值，ACCP从信号中提取流速值要运用参数估计技术，本文介绍了采用极大似然法和最小二乘法进行流速参数的处理方法，给出一些典型流速情形的数值计算结果。     

2008年8—9月份吕宋海峡西南侧锚定ADCP的斜压海流观测

2008年8月份在吕宋海峡西侧大约4000m深的海域首次布放了两套深水潜标，对上层海洋进行了为期一个月的高频率ADCP海流采样。对数据进行了多重处理，分解得到平均流和逐层潮流，并分析了具有斜压性海流的频率分布。调和分析结果表明，该海域以不规则日周期潮流为主，潮流椭圆随深度旋转。海流的功率谱分析表明，内潮能量在温跃层附近最大，并随深度减小，同时海流有明显的近惯性振荡信号。该观测为了解吕宋海峡深层海洋的潮流、近惯性运动以及海峡水交换提供了第一手的资料。     

连续深度基准面构建及通航水深服务模式研究

通航水深是船舶在某时段沿着一定航线通过特定区域的最浅水深，对船舶的安全航行具有重要意义。海图测绘时将水深归算至深度基准面，由验潮资料求得，而潮汐值是通过临近区域发布的潮汐表来进行推算，由此获得的通航水深精度不 高，且不同港区之间采用深度基准不统一，所以无法为船舶提供精确、连续的通航水深。本文提出了一种基于高精度 GNSS的通航水深测量方法，直接测量海底高程，通过精密数值模型模拟海面高程，由此获得通航水深，并提出了实时通航水深的应用模式。为了建立与陆地地形相衔接的海底地形模型，以 CGCS2000 参考椭球面为垂直参考基准面，深度基准面采用 POM（Princeton Ocean Model） 模式进行潮波数值模拟的方法构建。实验结果显示：数值模型精度较高，构建的深度基准面误差在5 cm 以内。本文提出的方法改变了传统的通航水深测量及服务模式，提供高效率、高精度通航水深、海图水深数据，可为船舶用户提供实时动态水深服务。     

海翼水下滑翔机测流应用

水下滑翔机其通过集成生物、化学、物理传感器可以测量如温度、盐度、溶解氧等多种海洋基础水文要素,其利用卫星定位系统获得实际出水速度和理论出水模型获得理论出水速度之差可以计算深度平均流,。本文利用海翼水下滑翔机获得温盐场及卫星定位数据评估深度平均流,结果显示利用温盐场获得深度平均地转流与水下滑翔机获得深度平均流相关系数0.95,表明其流场的一致性,同时根据船载观测ADCP误差分析法估算深度平均流误差约为0.036 m/s。借助深度平均流可以估算绝对地转流,包括正压地转流和斜压地转流。在零动力面的假设下,我们选取了海翼号水下滑翔机在南海的一组实验对流量误差进行了评估。该实验为2019年1月3日-2月16日海翼号水下滑翔机自南向北穿越西沙群岛附近一个中尺度涡观测。观测结果表明,该中尺度涡为冷涡流核,在涡心以南,绝对地转流为东向流,最大流速约为0.48 m/s;涡心以北,绝对地转流为西向流,最大流速约为0.47 m/s,稍弱于南侧。受不均匀时空观测计划影响,本文未对流量做出估计。     

不同混合层深度算法的全球适用性对比分析

混合层深度是研究海洋上层动力过程及海气相互作用的一个至关重要的物理量,准确估算混合层深度对上层海洋动力学和热力学的深入研究具有重要的科学意义。本文基于Argo实时观测剖面数据,分海域、分季节对比分析了目前常用的几种混合层深度算法的异同与优缺点。结果表明,理论上最大角度法的精确度最高,曲率法其次,然后是阈值法和最优线性拟合法。最大角度法和曲率法的结果比较接近,实测数据表明曲率法的时空适用性更广。阈值法、最优线性拟合法分别受梯度阈值和密度（或温度）梯度变化的制约,其计算的混合层深度相对较浅。各种算法的差异性随着季节跃层的增强而逐渐减小,且北半球的差异小于南半球。     

南海真光层深度的遥感反演

海水真光层是指海洋浮游植物进行光合作用的水层,海水真光层深度的反演有利于对海洋初级生产力的估算。介绍了真光层深度的遥感反演算法,并根据实测资料,通过经验拟合得到南海海水真光层深度与海水漫衰减系数Kd(490)的关系:zeu=2.784/Kd(490)。经过与实测资料的对比发现,与其它通过叶绿素估算真光层深度的算法相比,本算法的精度明显提高。利用遥感估算的Kd(490)数据计算2003年南海的真光层深度,结果表明,南海陆源营养成分的输入以及南海环流是影响南海真光层变化的主要因素。     

海水温盐深剖面测量技术综述

温盐深是反应海洋物理学特性的重要参数,是海洋水文观测的基本要素。CTD剖面仪(Conductivity-Temperature-Depth profiler)是进行海水温盐剖面观测的主要仪器,利用CTD剖面仪可精确测得水下不同深度上海水的温度和电导率参数,进而能够推算出海水盐度、密度、声速等相关信息,对于海洋经济开发、海上国防建设、海洋环境保护等都具有非常重要的意义。本文介绍了温盐深剖面测量技术的基本原理与发展现状,对几种典型的温盐深测量设备及各种海洋观测平台中搭载的CTD传感器进行了介绍,论述了CTD传感器的标定和测试技术,并对其发展趋势进行了分析。     

A comparison of multifrequency HF radar and ADCP measurements ofnear-surface currents during COPE-3

A high-frequency multifrequency coastal radar operating at four frequencies between 4.8 and 21.8 MHz was used as part of the third Chesapeake Bay Outflow Plume Experiment (COPE-3) during October and November, 1997. The radar system surveyed the open ocean east of the coast and just south of the mouth of Chesapeake Bay from two sites separated by about 20 km. Measurements were taken once an hour, and the eastward and northward components of ocean currents were estimated at four depths ranging from about 0.5 m to 2.5 m below the surface for each location on a 2 by 2 km grid. Direction of arrival of the signals was estimated using the MUSIC algorithm. The radar measurements were compared to currents measured by several moored acoustic Doppler current profilers (ADCPs) with range bins 2-14 m below the water surface. The vertical structure of the current was examined by utilizing four different radar wavelengths, which respond to ocean currents at different depths, and by using several ADCP range bins separated by 1-m intervals. The radar and ADCP current estimates were highly correlated and showed similar depth behavior, and there was significant correlation between radar current estimates at different wavelengths and wind speed     

GF-1 WFV图像经验模分解的光谱保真性与水深遥感探测

水深是海洋环境的重要参数之一，水深遥感反演是水深测量的一种重要手段。经验模分解（EMD）具有剔除小尺度波浪信息，留下大尺度水下地形信息的特性。本文利用EMD对高分一号卫星宽幅影像进行尺度变换，使用光谱相关系数、光谱角、光谱偏差和光谱相对偏差等评价指标，对剩余层图像进行光谱保真性分析；利用改进的对数转换比值模型对原始影像和剩余层图像进行水深反演，并进行相关性分析与精度评价。研究结果表明:（1）评价指标显示EMD变换后影像具有相当的保真性；空间断面分析表明EMD去除了小尺度的噪声信息，保留了水下地形变化信息。（2）经均匀分布的检查点验证，两区域的原图像反演水深和实测水深的相关性较好，相关系数达0.75以上，且两种波段组合的MAE和MRE均不超过2.42 m和8.5%。（3）对EMD的全部10层进行水深反演，蓝绿波段的MAE和MRE均不高于1.62 m和5.8%；绿红波段的MAE和MRE均不高于1.93 m和6.9%。（4）对于不同的波段组合，蓝绿波段组合在各剩余层的水深反演效果明显优于绿红波段，经EMD后的水深反演效果明显提高。（5）20~30 m水深段的反演精度整体要高于30~40 m，该模型应用于较浅水深段更具优势。     

The statistical structure of synoptic variability ocean currents at the continental slope of the Laptev Sea and features of their generation by anemobaric forces

Based on vector-algebraic analysis of random processes, we study the statistical structure of the synoptic variability of currents measured by an ADCP in the upper mixed layer in the central part of the continental slope of the Laptev Sea in 2006–2007. The results of statistical analysis show that in some cases the synoptic currents in the surface layer of the sea are signs of wind drift currents. This is indicated by the high correlation between the tangential friction of wind and currents, as well as the reversal of the depth of current vectors and the major axes of the ellipses of the mean-square deviation of the Ekman spiral. Due to the large variability of wind flows and stratification of water masses, the penetration depth of these currents is small and varies from 6 to 30 m, with pronounced seasonal variation. In deeper layers, no relationship between the currents and anemobaric forces is traced. It is concluded that the fluctuations of synoptic scale currents in the area of the continental slope of the Laptev Sea represent a superposition of Ekman drift currents and movements associated with free baroclinic Kelvin waves. These currents are the dominant contributor in the upper 30-m layer of the ocean, while waves play a key role in deeper waters.