经略21世纪海上丝路:重要航线、节点及港口特征

为了更好地认识21世纪海上丝绸之路(简称"海上丝路"),文章对"海上丝路"涉及的重要航线、节点及港口的地理位置、气候状况、水文特征、商业价值、人文背景等进行梳理。重要航线、节点及港口的使用与管理作为"海上丝路"建设的基础要素,是与造船能力并列的核心资源,三者之间环环相扣,构成"海上丝路"健康运营的完整体系。与沿"海上丝路"国家稳步推进航线、节点及港口的管理、开发与维护,打造坚实的战略支撑点、现代之"海上驿站",是成功实现我国资源多样化、产业走出去、贸易全球化的最佳路径之一,以此为契机,融入现有国际海洋法公约并在践行过程中制定利我的海上政策体制,助力"海之梦"、"中国梦"。     

经略21世纪海上丝路之海洋环境特征:海流特征

海流对于海洋渔业、海洋表层初级生产力分布、海洋物质输运等理化生现象有着重要影响。文章利用海洋再分析流场资料,简要分析印度洋海区和南海海区(20°S—30°N,30°E—130°E)的流场年平均以及季节变化特点,得出以下结论:1南海海区流场的季节变化显著,受到季风、黑潮和地形的共同影响作用,在东北季风期间存在沿粤东沿岸至海南岛南侧转向沿越南沿岸的一支流系,该流系的强度变化影响爪哇海等南海南侧海区流场变化。2苏拉威西岛东侧和加里曼丹岛西侧流系有明显的季节变化,在流动强盛的时期这两支流系均是偏南向流动;从爪哇海流出的海流常年存在,夏季附近流速最大,最大流速分布在1.0m/s。3赤道印度洋海区和非洲东岸的沿岸流存在明显的季节变化,上层海区流动的低流速区存在流向切变;沿岸流最大流速在5-9月出现,可达1.8m/s以上,而赤道流系则在11月,可达0.8m/s以上。     

西北太平洋海域风浪、涌浪、混合浪波浪能资源特征

用ECMWF的ERA-40海浪再分析资料,应用波浪能流密度计算方法,对西北太平洋海域的风浪能、涌浪能、混合浪能展开研究。结果表明:(1)波浪能流密度呈现出显著季节性差异。混合浪能流密度表现为冬高夏低;春、夏、秋季的涌浪能流密度明显大于风浪能流密度,冬季相反;(2)混合浪能流密度的大值区主要分布于阿留申群岛附近海域,高值中心可达60 kW/m以上;近海的大值区主要分布于琉球群岛—巴士海峡—传统的南海大风区一带,年平均值在4 kW/m以上,南海北部可达12 kW/m以上;(3)黄渤海的涌浪和混合浪能流密度峰值出现在8—9月,波谷出现在6月。风浪能流密度峰值出现在11月—次年3月,波谷出现在6—8月,均呈现双峰型月变化特征。东海、南海北部、南海中南部海域能流密度的月变化特征相似,都为双峰型,12月—次年4月的能流密度整体较高,波峰出现在12月,波谷出现在5—7月;(4)2 kW/m以上混合浪能流密度出现的频率较高,近海低于大洋;(5)0.5 m以上有效波高出现的频率都非常高,中国近海稍低于大洋;(6)涌浪能流密度的稳定性明显好于风浪能流密度;大洋的能流密度稳定性明显强于近岸。1月份能流密度的稳定性最好,4月和7月次之,10月的稳定性最差。     

基于DEM的气温插值方法研究

以甘肃河东为研究区,利用河东及周边的82个气象站点1971~2004年的月平均气温数据,结合数字高程模型(DEM),在分析平均气温与经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向地形要素相关关系基础上,提出了一种基于DEM的多元线性回归空间插值方法(MLR),并与传统的反距离平方法(IDS)、样条函数法(SPLINE)和普通克里金法(OK)进行了精度比较.精度验证结果显示:无论从误差大小还是从插值效果上,考虑了地形要素的MLR方法均优于传统的插值方法.最后,基于MLR插值方法生成84 m×84 m甘肃河东地区月平均气温栅格数据集.平均气温结果表明:河东各月平均气温大致呈现由东南向西北逐渐降低的空间格局,且平均气温的季节内波动差异较大.其中,夏季气温的波动幅度最小,波动幅度自西向东减弱;冬季次之,有自北向南减弱的趋势;春季和秋季较大,有自西南向东北降低的趋势.     

Diffusion Characteristics of Swells in the North Indian Ocean

Research on the diffusion characteristics of swells contributes positively to wave energy forecasting, swell monitoring, and early warning. In this work, the South Indian Ocean westerly index(SIWI) and Indian Ocean swell diffusion effect index(IOSDEI) are defined on the basis of the 45-year(September 1957–August 2002) ERA-40 wave reanalysis data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) to analyze the impact of the South Indian Ocean westerlies on the propagation of swell acreage. The following results were obtained: 1) The South Indian Ocean swell mainly propagates from southwest to northeast. The swell also spreads to the Arabian Sea upon reaching low-latitude waters. The 2.0-meter contour of the swell can reach northward to Sri Lankan waters. 2) The size of the IOSDEI is determined by the SIWI strength. The IOSDEI requires approximately 2–3.5 days to fully respond to the SIWI. The correlations between SIWI and IOSDEI show obvious seasonal differences, with the highest correlations found in December–January–February(DJF) and the lowest correlations observed in June–July–August(JJA). 3) The SIWI and IOSDEI have a common period of approximately 1 week in JJA and DJF. The SIWI leads by approximately 2–3 days in this common period.     

顺应式海洋平台慢漂运动物理模型试验研究

为研究顺应式海洋平台慢漂运动的影响因素,以截断圆柱和漂浮方箱为例进行了不规则波作用下的慢漂运动模型试验。测量了不同系泊刚度条件下的漂浮方箱以及相同系泊刚度条件下的截断圆柱和漂浮方箱在静水中自由衰减运动和在不规则波中的运动响应,并将运动响应分解成一阶波频运动响应和二阶低频运动响应,分析了系泊刚度和浮体形状对浮体运动的影响。通过物理模型试验发现了系泊刚度及浮体形状对顺应式系泊浮体一阶运动标准差和二阶低频运动平均漂移值和标准差的关系。结果表明由于顺应式浮体的固有周期远离波浪谱峰周期时,系泊刚度以及浮体形状对慢漂运动的一阶运动响应影响不大;二阶低频运动相对偏离平衡位置的平均值和标准差均随系泊刚度增大而减小,浮体形状同样对慢漂运动的二阶低频纵荡运动响应影响较大。试验结果为实际海洋工程的外形选择和系泊刚度选择提供数据支持。     

中尺度涡冷暖特征的推导

为了从理论上解释中尺度涡旋冷暖性质与涡旋旋转方向的关系,本文基于中尺度涡的几何特征,做出如下假设：中尺度涡具有对称的几何形态,涡旋中海洋要素沿径向具有线性化变化的特征。从原始方程组出发,利用柱坐标系和上述假设条件,略去耗散力,推导出了中尺度涡的一些冷暖特征,论证气旋式中尺度涡对应冷涡和反气旋式中尺度涡对应暖涡的涡旋冷暖特征与部分涡旋的观测不符的现象。结果表明,中心对称的形式可以作为对中尺度涡的几何特征的一个理想的形态近似,在考虑上述假设条件的理想环境下,柱坐标系在研究中尺度涡的几何性质上具有一定的优势。     

一种新的线性回归模型及其应用示例

回归分析是统计分析中常用的方法之一。传统的回归模型不具备全域分析能力,而变量场之间的关系多采用SVD（Singular Value Decomposition）进行分析,与传统的回归分析有所脱节。更为广义的线性回归模型是传统线性回归模型的延拓,在标量情况下,该模型可转化为传统线性回归模型。该模型的基本特征包含乘法不可互易性、等价于传统线性回归（因子项为标量时）、可分析性、延拓性、降维特征及容错性等。该模型解决了传统的线性回归模型不具备全域分析能力及模型表达能力受限于模型维数的现实问题。本文采用了NCEP（National Centers for Environmental Prediction）降水、高度场、风场月平均资料及国家气候中心西太平洋副热带高压指数资料,利用该模型和传统回归方案进行对比分析,分析结果表明,该模型具有一定的实用参考价值。     

“21世纪海上丝绸之路”的风能和波浪能

文章以"21世纪海上丝绸之路"建设为背景,针对沿线国家和地区电力供应不足的困境,提出开发利用海洋新能源的观点。通过介绍美国、丹麦、澳大利亚和我国的主要海浪发电装备以及"21世纪海上丝绸之路"沿线海上风能和波浪能概况,助力"21世纪海上丝绸之路"建设。     

“21世纪海上丝绸之路”的海洋环境研究——印度洋海表风速变化趋势

文章利用ERA-40海表10m风场,采用一元线性回归方法,计算印度洋海表风速在45年间(1957年9月至2002年8月)的逐年变化趋势,为"21世纪海上丝绸之路"建设、海上风能开发和全球气候变化研究等提供科学依据。研究表明:海表风速呈显著性逐年递增的区域主要分布于25°S—10°N的海域和南半球咆哮西风带所控制的海域,递增趋势为0.01~0.035m·s-1·a-1,仅零星海域呈显著性递减趋势,其余海域的海表风速无显著变化趋势;南、北印度洋的海表风速分别以0.010 2m·s-1·a-1和0.004 7m·s-1·a-1的速度显著性逐年线性递增,年平均海表风速分别在7.5m·s-1左右和5.2m·s-1左右;南、北印度洋存在共同的2.6~2.7a和5.2a的变化周期以及26a以上的长周期变化,且海表风速的突变期分别为1989年和1978—1980年。