360阶位模型改善及其对应的分层点质量模型解算

本文由两部分组成:第一部分简要介绍利用我国最新的海陆实测重力数据(范围:O°～55°N,70°～140°E),对目前国际上最新的OSU91A模型进行局部改善的基本原理及主要结果。第二部分进一步将改进后的360阶位模型依频段反演为分层点质量模型,详细介绍了分层解算点质量的Toeplitz矩阵求逆法,并对解算结果进行了外部检核。     

利用卫星测高资料确定全球海洋重力场

详细描述了卫星测高数据的平滑处理、高斯低通滤波、交叉点剩余垂线偏差计算、网格化方法以及根据逆的威宁·曼尼兹公式利用 1DFFT技术反演海域重力异常的解算过程 ,介绍一种确定正常轨道地面轨迹交叉点位置的简便方法 ,导出了海面地形对垂线偏差影响的改正公式以及剩余网格垂线偏差模型值的计算公式。所确定的全球 82°S～ 82°N ,0°～ 36 0°海域 30′× 30′网格平均重力异常与船测平均重力异常比较表明 ,精度达到± 4 .1～± 4 .7毫伽。     

海洋平均重力异常计算与精度估计

本文将海洋平均重力异常计算分为两个阶段,即首先由实测重力测量点值变换为5′×5′网格值;在此基础上,求5′×5′点值的平均值作为30′×30′或1°×1°分块的平均重力异常。根据海洋重力测量的特点,本文提出一种简便实用的重力异常推值方法——方位距离加权中数法。同时对传统的使用代表误差作平均重力异常精度估计方法进行了改进,提出直接使用重力异常变化梯度作为衡量平均重力异常计算精度高低的尺度,并运用OSU91A模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系,通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。     

重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算

为提高利用重力异常计算重力异常垂直梯度中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将重力异常表示成双三次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算公式。以低纬度区域分辨率为2＇×2＇的重力异常数据为背景场进行了仿真分析,结果表明在解算计算点所在的1个网格的中央区效应时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数E。该导出公式可为重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算提供理论依据。     

东南亚10°—25°N,105°—130°E海区热带风暴异常路径的分析

本文４１ａ（１９４９－１９８９年）的资料，对东南亚１０°－２５°Ｎ，１０５°－１３０°Ｅ范围７－９月出现的热带风暴异常路长进行了普查统计和气候分析。结果表明：产生异常路径热风暴的机率约占区域内热带风暴总数的２０％；异常路径的产生与热带风暴所处的地理位置，季节，环下等因素有关。正确地考虑气候规律和具体的天气条件相结合是预报带式风暴异常路径成败的关键。     

利用多代卫星测高数据计算海洋重力场

联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域（0°~42°N,100°~140°E）2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4mGal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

南海北部海面水温场的分析

本文根据南海北部10～26年的月平均海面水温资料,对108°～123°E,18°～26°N范围内的常年海面水温场、水温场的年变化及时间序列结构、异常水温场的特征及其分析的可靠性进行了分析。阐述了水温场的时空结构的统计特征和现象,对其成因做了初步解释,并给出了若干统计结果,为南海北部海面水温实况分析及了解该海域的水文状况,提供了重要依据和参考。     

南印度洋中尺度涡统计特征及三维合成结构研究

南印度洋是海洋中尺度涡的多发区域。本文利用卫星高度计资料及Argo浮标资料,对南印度洋（10°~35°S, 50°~120°E）区域中尺度涡的分布、表观特征等进行了统计分析,采用合成方法,构建了该区域中尺度涡的三维温盐结构。结果表明,涡旋频率呈明显的纬向带状分布,在18°~30°S存在一个明显的涡旋频率带状高值区;涡旋半径具有由南至北逐渐增大的趋势;长周期涡旋在其生命周期内,半径、涡动能、涡能量密度、涡度等性质均经历了先增大而后减小的过程;涡旋以西向运动为主,在经向上移动距离较小,长周期气旋（反气旋）涡具有明显的偏向极地（赤道）移动的倾向;涡旋平均移动速度为5.9 cm/s,速度大小大致沿纬向呈带状分布。在混合层以下,气旋涡（反气旋涡）内部分别呈现明显的温度负（正）异常,且分别存在两个位温负（正）异常的冷（暖）核结构;气旋涡（反气旋涡）整体上呈现"正-负"（"负-正"）上下层相反的盐度异常结构。中尺度涡对温盐的平均影响深度可达1 000×104 Pa以上。     

扰动重力补偿惯性导航系统误差分析

重力扰动是高精度惯导系统的主要误差。 讨论了减小扰动重力场对惯性导航系统影响的方法,以分辨率为 1''×1''的某区域垂线偏差数据为背景场,对采用实时补偿扰动重力数据的情况进行仿真。 建立梯度仪补偿惯导系统的扰动重力模型,与无重力梯度仪辅助惯导的误差进行数值比较,讨论同一重力异常背景场扰动重力对惯导系统影响,最后建立基于重力梯度仪的 Kalman 滤波方程,结合惯导系统对引入梯度仪补偿扰动重力的情况进行估计,结果表明可以很好的抑制扰动重力引起的速度误差。     

北太平洋150°E～165°E海域柔鱼渔场与表温及水温垂直结构的关系

根据 1998～ 2 0 0 1年 8～ 10月 38°N～ 4 4°N各站点水温和生产数据 ,对 15 4°E～ 15 7°E海域柔鱼作业渔场与表温及水温垂直结构的关系进行了分析。结果认为 ,38°N～ 4 4°N各站点水温结构随时间有较大差异。 8～ 9月 38°N～ 4 4°N各站点在 10 0m以内均形成明显的温跃层 ,10月份随着亲潮势力加强 ,跃层强度有所减弱 ,表层混合水可达 5 0m深 ,其温跃层基本上在 5 0～10 0m间。在 15 0°E～ 16 5°E海域 ,渔获产量主要集中在 4 2°N～ 4 4°N ,盛渔期为 8～ 9月。 8月在4 0°N～ 4 1°N海域温场最适表温为 2 0～ 2 2℃ ,在 4 2°N - 43°N海域为 16～ 19℃ ,在 4 4°N附近海域为 14～ 16℃ ,0～ 5 0m、0～ 10 0m温度梯度为 0 .16～ 0 .2 3℃ /m和 0 .11～ 0 .13℃ /m ;9月渔场最适表温、0～ 5 0m和 0～ 10 0m温度梯度为 15～ 2 0℃、0 .15～ 0 .18℃ /m和 0 .12～ 0 .14℃ /m ;10月为12～ 17℃、0 .11～ 0 .2 0℃ /m和 0 .0 9～ 0 .11℃ /m。灰色关联度表明 ,对作业渔场影响最大的是表温、0～ 5 0m温度梯度、0～ 10 0m温度梯度和纬度 ,其关联度均在 0 .8以上。渔获产量受到众多因素的影响 ,其中捕捞努力量、资源丰度、0～ 10 0m温度梯度和纬度是影响渔获量主要因子。     

南海罗斯贝变形半径的地理及季节变化

根据南海 1°× 1°网格的标准层季节平均温、盐度资料 ,在未引入Boussinesq近似条件下 ,采用改进的Thompson Haskell算法求解线性化斜压海洋水平大尺度波的垂直结构方程 (重力内波方程 ) ,从而得到了南海各网格点的第一斜压重力波相速度和相应的罗斯贝变形半径 ,并探讨其地理分布和季节变化特征 ,以期有助于南海环流和中尺度涡旋以及有关海洋侧边界效应的研究。     

应用重力地质法反演马里亚纳海沟地形

根据重力地质法(Gravity Geological Method, GGM),利用6 736个已知水深点数据和卫星测高重力异常反 演了马里亚纳海沟(142^°36^''~147^°18^''E,23^°~27^°N)1^''×1^''分辨率的海底地形,该计算中的密度差常数为1.20 g/cm³。将反演的地形与实测检核水深数据相比,两者较差标准差为152.9 m,平均误差为(±3.0) m,均方差为153.0 m,优于ETOPO1模型和直接把船测水深控制点格网化后的模型。将重力地质法反演的模型、ETOPO1模型、直接格网模型进行功率谱密度分析,结果显示3种模型在中长波地形能量一致,但对于短波地形,重力地质法模型能量高于其他2个模型,说明重力地质法更能描绘细致的海底地形地貌。选取2条测线与重力地质法模型进行对比研究,结果表明重力地质法在海底地形起伏小的区域优于在海底地形起伏较大区域的反演效果。     

罗兰C系统导航定位计算中的奇异现象及分析研究

算例一:设某一船只位于我国罗兰C系统东海台组的左侧基线延长线附近,其地理坐标为P(φ:10°00′N,λ:113°30′E),该点至三岸台的大地距离分别为S_1=1560054.877m,S_2=2398108.765m,S_3=3126522.685m,化算到地心球面上得到球面距离差α_1=-7°.528238688,α_2=6°.543342783,试将该点的大地距离差采用地心球面迭代法反解该点的船位大地坐标,并比较其计算船位的精度。     

105°E越赤道气流与亚洲夏季风的相互关系

本文分析了北半球夏季105°E低空越赤道气流的若干气候特征及其与850 hPa风场、亚洲夏季风的关系。研究结果表明,105°E越赤道气流具有显著的准二年和准双周周期,但30～60天周期并不明显。在105°E越赤道气流加强的同期和其后1候时,东亚热带夏季风发展,而印度热带夏季风和东亚副热带夏季风减弱或中断。当这支气流加强之后2候时,西北太平洋副热带反气旋及其西侧(东海附近)的副热带夏季风趋于加强。     

南黄海北部盆地表层沉积物烃类地球化学探测

调查区位于南黄海北部盆地(34°54′～36°30′N、122°～124°E),本次调查对79个站位进行了地球化学柱状取样,获取各类指标分析测试数据134组,其中包括酸解烃、ΔC、荧光光谱、紫外吸收光谱、蚀变碳酸盐(ΔC)、甲烷碳同位素和粒度等指标。酸解烃指标与整个中国陆上盆地和东海陆架盆地相比,属中等偏低丰度,呈现弱地球化学场特征。N38 5和N38 36两个柱状样的AC1、AC2、AC3含量在垂向上具有相同的变化规律,均表现为向下增高的趋势。酸解烃和ΔC各指标等值线图显示在调查区的西北部和东北部分布有两个地球化学异常区。地球化学异常与区域构造关系密切,与高资源量坳陷、模拟生烃中心位置相符合。烃类属性的判别结果表明,烃类异常最可能属热成因烃,而且气藏的可能性大于油藏。     

南黄海卫星重力场及构造演化

利用美国国家航空航天局1998年公布的EGM96全球重力模型,计算了南黄海区32°～37°N、120°～126°E范围内的2～360阶卫星重力场,分析了该区的卫星重力异常场特征,将南黄海区的卫星重力异常划分为8个异常区,长期的板块运动结果控制了该区的重力异常格局。晚二叠纪至早三叠纪,华北与华南古陆在秦岭—大别山—胶南—临津江带碰撞对接,南黄海区经历了一次造山运动,由此产生的挤压剪切形成南黄海盆地雏形,当时的沉积中心在南黄海中部隆起区。侏罗纪—白垩纪,Izanagi板块在亚洲大陆下向西北方向俯冲,南黄海区发生了剧烈的构造岩浆活动。晚白垩世,在拉张构造环境下发生张裂裂陷作用,南黄海区北部坳陷和南部坳陷分别裂陷,出现雏形,揭开了新生代盆地的序幕。新生代印度板块、欧亚板块及太平洋板块运动促使原坳陷区即中部隆起区上升,南、北两个断陷盆地发展成为两大坳陷。晚第三纪末期至第四纪,南黄海盆地进入区域沉降阶段。     

基于窗口移动中误差模型探测船载重力数据粗差

粗差探测是评价船载重力测量数据成果质量的重要内容。卫星测高反演重力场技术提供了海域全覆盖的重力场数值模型,其精度水平已满足探测船载重力测量数据粗差的精度要求。以卫星测高反演重力场模型为基础,提出了基于窗口移动中误差模型探测船载重力测量粗差的数据处理方法,其基本思路是:以卫星测高反演重力场数值模型作为背景场,计算船载重力测点处的测高重力值的差值,以差值作为输入量,等权构建中误差背景场,以开窗中误差背景场作为参考,按照平差思想探测船载重力测量数据的粗差。实验结果表明,依据本文方法能有效探测船载重力测量数据的粗差。     

137°E 断面北赤道流的结构特征和年际变化

基于日本气象厅在1967～2009 年间获得的温盐深仪(CTD)资料以及美国提供的卫星高度计资料,分析了137°E 断面北赤道流(NEC)的结构特征和年际变化, 并探讨了其年际变化的控制机制。结果表明,在137°E 断面, NEC 的平均位置位于8°～18°N, 其流核出现在10°～12°N 附近; 无论冬季还是夏季, NEC的流速距平场都具有南、北向的反位相年际振荡特征, 而这种南、北向的反位相振荡可能是由热带西北太平洋的气旋性和反气旋性异常环流所控制; NEC 内部的流速对EI Ni?o-Southern Oscillation (ENSO)的响应也存在着明显的季节特征, 其中, 在El Ni?o(La Ni?a)期间的夏季, NEC 中上部的流速增大(减小); 在El Ni?o(La Ni?a)期间的冬季, NEC 中下部的流速减小(增大), 而NEC 南、北两侧的流速则增大(减小)。     

155°E断面夏季温、盐度的基本特征

有关太平洋海洋环流,特别是对亚热带(又称副热带)、热带和赤道带环流的调查研究,近数十年来在国内、外海洋学界已蓬勃展开。其中,日本气象厅于1967年至今在137°E断面上每年进行1-2次定期海洋观测,并于1972-1979年、1987-1995年在155°E断面上每年夏季进行一次观测。根据上述经向断面观测资料,许多学者对137°E断面的海流结构,温、盐分布,水团及其变异,以及与ENSO现象的关系作了细致的分析研究(邹娥梅等,1993;顾玉荷,1996;Guan,1986;Masuzawa,1967);关于155°E断面的研究,则着重于太平洋赤道区域海流结构和它的变异及其与ENSO现象的关系等(顾玉荷,1990;Guan,1986)。本文拟根据155°E断面1972-1979年夏季(6-7月)日本气象厅的海洋水文气象观测资料(其中1974年无资料),分析研究该断面(北亚热带、热带和赤道带海域)的温、盐度分布特征和热、盐含量及其年际变异,并探讨其与ENSO现象之间的关系。 155°E断面北起30°N,南至11°S,自北向南横穿北亚热带、热带、赤道带和南半球热带。测站的密度以1975-1977年最密(设55个测站),1972年和1973年次之(分别设测站33个和40个),1978年和1979年测站稀疏,仅为15个和12个。采样深度间隔于30m以浅为10m,50-150m层间为25m,150-300m层间为50m,300-1000m层间为100m。图1为断面的位置和站位分布(5028站至5058站每相邻两站中间省略一站位)。 为了便于分析断面上各纬度带的水文特征及年际变异,将该断面自北向南划分为4个纬度带,即北亚热带(18°-30°N)、北半球热带(2°-18°N,以下简称北热带)、赤道带(2°N-2°S)和南半球热带(2°S以南,以下简称南热带)。其中北热带又划分为北赤道流区(8°-18°N)和北赤道逆流区(2°-8°N)。     

137°E经向断面上的黑潮与黑潮逆流

根据 １３７° Ｅ 断面 １９６７～１９９５ 年冬、夏季的温、盐资料,计算和分析该断面的地转流。主要结果是：（１） 黑潮是流速很强且较稳定的单支海流,没有多支现象;黑潮逆流则不同,有时为单支,有时为２ 支甚至３ 支出现,带有多支性成份;（２） 多年平均而言,该断面上３１° Ｎ 为黑潮与黑潮逆流的分界线。冬季,黑潮主要出现在３１°～３３° Ｎ 之间,黑潮逆流主要出现在２９°～３０° Ｎ之间;夏季,黑潮主要出现在３１°～３４° Ｎ 之间,黑潮逆流主要出现在 ２８°～３１° Ｎ 之间;（３） 该断面 ２６°～３４° Ｎ 之间的流速结构,可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ３ 种类型,２ 支海流均为带状的单核结构。平均而言,黑潮与黑潮逆流流速均具有夏强冬弱的现象,但后者冬、夏季差异不显著。对黑潮逆流的多支性用实测资料进行了比较