国产水下滑翔机2014年南海海试实验数据分析

水下滑翔机(Underwater Glider)是将浮标、潜标技术以及水下机器人技术相结合并依靠自身浮力和重力作为推进方式的一种新型海洋调查系统.文中详细介绍了中国科学院自动化研究所研制的水下滑翔机的组成部分及其工作方式和原理,并对2014年6月南海海试的数据进行了分析.结果表明,Glider的下降和上升速度主要分布在0.1～0.2 m/s之间,占整体分布的85％以上;该速度分布对获取高质量的数据提供了极大保障.单剖面完成时间以及出入水的水平距离主要受滑翔机的预设浮力以及俯仰角的变化以及洋流的影响.获取的高分辨率温盐数据结果表明,Glider发现了南海表层存在的一个中尺度暖涡过程,并就该暖涡分析了其锋面结构.海试总体结果表明,国产Glider的各项性能指标已经能够满足在深海海域实现无人值守的长时间自主海洋调查.     

南海西北部半日内潮参量次谐频不稳定生成的近惯性波研究

为了研究非临界纬度上参量次谐频不稳定(parametric subharmonic instability,PSI)过程生成的近惯性波(near-inertial wave,NIW),本文基于国家重点研发项目的 准实时传输深海潜标资料,对内波速度谱、近惯性流速和动能、D2-f(半日频减惯性频)流速和动能、半日内潮流速和...     

深海潜标姿态的动力学仿真分析与验证及沉降原因探究

论文结合中国科学院海洋研究所2017年至2018年在西太平洋布放的一套6000m深自容式锚泊潜标系统,利用其温、深、盐及海流数据,参考卫星观测的海面资料,依据潜标结构组成,创新性地选用多体动力学软件ADAMS建立柔性缆体有限元模型,进行复原式姿态模拟,对此潜标异常沉降情况进行原因探究,提出减小因潜标大深度沉降导致影响的方法。本文所提出的柔性体模型,可依据海流参数变化改变有限元长度,自定义流阻状态,已被证明在较小海流和海流异常大两种分布模型的拟下,计算机有限元模型分析所得绝对沉降误差达缆绳总长0.18%和0.41%。通过计算机模型依据实际情况的模拟结果,最终印证异常沉降值的形成原因：（1）在系泊结构既定且安全布放的前提下,其沉降异常值的出现只能与其当日所处环境的海流分布状态相关。模型锚泊最大受力8621N,合理选择布放地点、潜标材料可降低系泊损坏风险;（2）若大洋中尺度涡形成和临近导致流速激增,其对整个系统的作用将决定锚系系统布放期间异常沉降深度,由于中尺度涡的形成与迁移具有可预报性,结合系泊深度和位置的及时调整可减小超深度沉降所导致的影响。     

2007年春季南黄海中层冷水特征及成因

本文根据2007年南黄海的CTD调查资料,分析了南黄海中层冷水的10个示性特征及其分布特征,指出2007年春季中层冷水主要出现于35°N以北的海域,核心区主要位于50 m等深线附近,中心深度位于25～40 m,宽度约为100 km,厚度为10～25 m,跃变强度为0.04～0.14℃/m。对比分析冬季与夏季温度、盐度及实测海流资料,南黄海春季出现的中层冷水主要是黄海暖流、沿岸冷水以及春季表层升温等过程的综合作用结果。     

水下升降式准实时通信潜标控制系统研制

为实现长期、连续、定点、低成本的上层海洋垂直剖面要素的准实时观测,提出了一种以STM32单片机(microcontroller unit,MCU)为主控器、采用国产温盐深传感器(conductivity temperature depth,CTD)和声学多普勒剖面流速仪(acoustic doppler current profilers,ADCP)等仪器进行剖面观测、搭载铱星通信模块或其他通信设备、适用于近海和远海的低功耗水下升降式准实时通信潜标控制系统设计方案。介绍了潜标的结构组成、控制系统硬件和软件设计,以及服务器接收软件的设计;实现了基于无线双向通信的数据补发机制和对潜标的远程控制;提出了一种适用于霍尔无刷直流电机(hall brushless direct current motor,HBLDCM)的堵转保护方法。近海和远海试验表明,该型潜标可以实现海洋垂直剖面的连续观测和数据的准实时传输,验证了潜标控制系统设计方案的可行性与稳定性。     

苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度长期升温机制分析

在1982—2016年,苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度主要呈现出从南至北、从近岸至离岸升温趋势逐渐减小的特征,其中长江口附近海域升温速率最大。研究显示,苏北浅滩及长江口附近海域春季海表面温度的长期升温趋势主要与该海域经向热输送及长江平流热输送的增强有关。进一步的研究发现,春季经向风速的增强导致该海域经向热输送的增加,而春季经向风速的年际及年代际变率又受到太平洋年代际振荡、北极涛动的调控,其中,太平洋年代际振荡指数与经向风速呈负相关,北极涛动指数与经向风速呈正相关,北极涛动指数的年际增加以及太平洋年代际振荡指数的年际降低使得春季南风增强,进而南向的冷平流减弱,北向的热平流增强,使该海域春季海表面温度长期升温。在此过程中,净热通量对其升温过程起到抑制作用,而前冬海温主要是对春季海表面温度的年代际振荡产生重要影响,其主要体现为1982—1999年的升温及2000—2016年的降温过程。     

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。     

Observational evidence of the Yellow Sea warm current

The Yellow Sea Warm Current (YSWC) is one of the principal currents in the Yellow Sea in winter. Former examinations on current activity in the Yellow Sea have not observed a stable YSWC because of the positioning of current meters. To further understand the YSWC, a research cruise in the southern Yellow Sea was carried out in the winter of 2006/2007. Five moorings with bottom-mounted acoustic Doppler current profilers (ADCP) were deployed on the western side of the central trough of the Yellow Sea. The existence and distributional features of the YSWC were studied by analyzing three ADCP moorings in the path of the YSWC in conjunction with conductivity-temperature-depth (CTD) data over the observed area in the southern Yellow Sea. The results show the following. (1) The upper layer of the YSWC is strongly influenced by winter cold surge; its direction and speed often vary along a south-north axis when strong cold surges arrive from the north. (2) The YSWC near the bottom layer is a stable northwest flowing current with a speed of 4 to 10 cm/s. By combining the analyses of the CTD data, we speculate that the core of the YSWC may lie near the bottom. (3) On a monthly average timescale, the YSWC is stably oriented with northward flow from the sea surface to the sea floor.     

南海西南部巽他陆架底层冷水及其季节变化分析

本文利用历史水文观测数据研究了南海西南部巽他陆架水团特征,结果表明:(1)巽他陆架纳土纳群岛周围底层存在着低温高盐的冷水,该冷水沿地形爬升分为两支,一支可延伸至泰国湾,另一支伸向卡里马塔海峡;(2)巽他陆架底层冷水有明显的季节变化,该底层冷水在春季开始形成,夏季达到最强,秋季开始衰退,最后在冬季完全消失;(3)巽他陆架底层冷水来源于南海次表层水的涌升。夏季西南季风使陆架表层水向南海流动,有利于南海次表层低温高盐水沿地形向陆架爬升,此时底层冷水与表层水温差超过8°C。冬季东北季风,使南海表层水向陆架流动,海水在陆架堆积,从而阻止了南海次表层低温高盐水的爬升。     

普里兹湾附近绕极深层水和底层水及其运动特征

利用中国第15次南极科学考察科学考察队的CTD全深度观测资料(1998年11月至1999年2月),分析并讨论了普里兹湾以北的南大洋海域内,绕极深层水(CDW)和南极底层水(AABW)的物理特性及其空间分布.同时还与历史上其他学者的发现进行了比较.指出了在研究海域内,CDW在100～2000m之间从北向南扩展,其高温核(t>1.2℃)和高盐核(S>34.7)在75°E断面上最为深厚,向南扩展得最远;而AABW则在2500m以深由陆坡底部向北扩展,σ_θ>27.875的高密度水体在70°E断面上最为深厚,向北扩展得最远.此外还通过实测的CTD资料证实了CDW和AABW的经向环流特征,以及它们与迪肯流环(Deaconcell)、亚极地流环和深层流环的一致性.