基于海底缆线的海洋观测系统在我国近海应用的前景分析

通过海洋中的各类海底缆线,可以搭建海洋观测系统,有效地开展长期海洋观测。虽然我国该类系统建设起步较晚,但是具有理论和硬件多方面的后发优势。只要海洋管理和科研部门注意沟通协作和前期筹划,可以保证我国此类系统建设的速度和质量。文章将从我国近海与海底缆线有关的海洋现状出发,分析建设基于海底缆线的海洋观测系统在我国近海的重要意义,梳理我国建设该系统所面临的机遇与挑战,展望该类系统在我国近海的应用前景,并考虑我国近海的实际情况,提出在青岛胶州湾湾口海区建立本系统示范应用的设计方案。     

近海海面上晴空回波的雷达观测

一、前言 近十几年来世界各地对晴空回波的观测，都有了进一步的分析和解释，虽然，他们所观测的晴空回波出现的空间各有不同，除个别是由于鸟与昆虫散射而来的回波外，基本上都是由于大气折射率的不均匀分布而引起的。我们在青岛近海的紧贴海表面大气中观测到几种晴空回波；它们虽然在表现形式上有所不同，但其来源根据目测和雷达观测的结果来看，证实是同出一辙。在下面就其中一种形式初步地加以分析和介绍。     

广西近海潮汐和海流的观测分析与数值研究——Ⅰ．观测与分析

1992－1996年，对广西近海水深浅于20m的整个海域，利用28个锚碇浮标和23个周日连续观测站。对水位和海流进行了观测。根据观测结果，对该海域的潮汐性质，潮流特征和余流分布进行了分析，并对潮汐与潮流性质差异的动因和影响余流变化的主要因子进行初步探讨。结果表明：广西近海的潮汐性质属于正规日潮。潮流性质大部分属于不正规半日潮或不正规日潮。余流主要由潮余流和风海流组成。潮流大小潮变化和风的变化是导致余流变化的主要原因。潮流绕海角运动，流速增强，并能诱导经向离岸流。     

广西近海潮汐和海流的观测分析与数值研究——Ⅰ.观测与分析

1992 - 1 996年 ,对广西近海水深浅于 2 0 m的整个海域 ,利用 2 8个锚碇浮标和 2 3个周日连续观测站 ,对水位和海流进行了观测。根据观测结果 ,对该海域的潮汐性质 ,潮流特征和余流分布进行了分析 ,并对潮汐与潮流性质差异的动因和影响余流变化的主要因子进行初步探讨。结果表明 :广西近海的潮汐性质属于正规日潮。潮流性质大部分属于不正规半日潮或不正规日潮。余流主要由潮余流和风海流组成。潮流大小潮变化和风的变化是导致余流变化的主要原因。潮流绕海角运动 ,流速增强 ,并能诱导经向离岸流     

飞行器状态观测误差对运行轨迹预报精度影响

飞行器状态观测误差大小直接决定了其运行轨迹预报精度。根据飞行器运行状态方程,分析了不同量级初始状态观测误差对飞行器运行轨迹解算影响。通过仿真试验评估了飞行器状态观测误差造成的影响,结论表明:飞行器初始位置和速度误差越大,对运行轨迹解算精度影响越严重,呈现出线性变化趋势。因此,对飞行器进行测控时,应尽量减小飞行器初始状态观测误差,提高飞行器运行轨迹解算精度。     

台湾近海水文观测体系的构建及其数据分析方法

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处,台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁,所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要.中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成;同时,为确保观测体系的准确性和规范性,还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式.在近海水文观测数据的分析方面,尝试应用新的数学分析方法,如通过EMD(empirical mode decomposition)方法探讨风暴潮水位变化,利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息,以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式.此外,近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质.     

中国近海环流数值模拟研究综述

按照研究时间由早期到现代,研究方法由简单到复杂的顺序,综述了近几十年来海洋数值模拟工作在中国近海所取得的研究成果.目前,通过数值模式已经能够基本合理地模拟中国近海的海洋环流,黑潮、台湾暖流、黄海暖流等的路径、流量,对马暖流源区等问题的特征在数值模拟结果中也逐渐清晰.通过分析已有的工作,认为还存在多项关键技术问题,并受对中国近海环流认知程度的限制,中国近海环流的数值模拟研究还需要进一步的发展和完善.在未来的数值模拟研究中,通过变网格或多重网格嵌套技术,实现中国近海高分辨率的数值模式;应用更加符合实际情况的海洋参数化方案,发展风-浪-流-潮耦合模式;结合资料同化技术,发展预报模式等都应是中国近海环流数值模拟研究的重点发展方向.     

台湾近海水文观测体系的构建及其数据分析方法

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处,台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁,所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要。中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成;同时,为确保观测体系的准确性和规范性,还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式。在近海水文观测数据的分析方面,尝试应用新的数学分析方法,如通过EMD（empirical mode decomposition）方法探讨风暴潮水位变化,利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息,以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式。此外,近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质。     

1997~89年冬季大气环流变化及中国近海海区天气气候特征

1997～98年发生了近百年最强的厄尔尼诺现象,本文对1997～98年冬季(12～2月)500hpa环流特征、东亚温带气旋活动及天气特征进行了分析．同时也对多年厄尔尼诺过程、非厄尔尼诺过程相对应的大气环流及天气特征做了对比分析．研究表明,厄尔尼诺年北半球500hpa环流30°N以南低纬地区位势高度偏高中纬度的槽脊分布与多年平均有较大不同,东亚大相偏弱,同时北美大槽减弱,北太平洋高压也减弱,西风环流指数偏强,西太平洋副热带高压西伸明显,强度偏强。中国东部沿海气旋分布特征为北部偏少,南部明显偏多;降水为东部沿海地区偏多明显;气温为南部海区出现高温的机率较大。     

锚定式海洋水体剖面观测技术的研究与应用

介绍了国际上基于海底观测网、浮标和海床基等设施的锚定式海洋水体剖面观测的技术手段,国内西太平洋深海科学观测网、南海潜标观测网和中国科学院近海观测研究网络三大体系中应用的锚定式海洋水体剖面观测技术手段,通过对这些技术特点的分析,指出一些国际上较为成熟的锚定式海洋水体剖面观测技术手段并不适用于我国近海的水体剖面观测,自主研制的基于大浮标的锚定式水体剖面观测技术在我国近海则较为实用,能够长期稳定地运行,而且应用前景广阔。     

中国近海近50年海平面变化速度及预测

由验潮资料求得的平均海平面变化包括绝对海平面变化和地壳垂直变化两部分。采用沿海符合均衡原理布设的验潮站资料 ,经各站取平均后 ,基本消除了地壳垂直变化对平均海平面变化的影响。得出中国近海 5 0年平均的海平面变化速度为 (1 3± 0 2 5 )mm/a,最近时间段海平面变化速度已上升为 3 5 9mm/a。同时给出了海平面变化速度最佳拟合的预测方法     

多源卫星高度计海浪资料在中国近海的验证及应用

Studies of offshore wave climate based on satellite altimeter significant wave height(SWH) have widespread application value. This study used a calibrated multi-altimeter SWH dataset to investigate the wave climate characteristics in the offshore areas of China. First, the SWH measurements from 28 buoys located in China's coastal seas were compared with an Ifremer calibrated altimeter SWH dataset. Although the altimeter dataset tended to slightly overestimate SWH, it was in good agreement with the in situ data in general. The correlation coefficient was 0.97 and the root-mean-square(RMS) of differences was 0.30 m. The validation results showed a slight difference in different areas. The correlation coefficient was the maximum(0.97) and the RMS difference was the minimum(0.28 m) in the area from the East China Sea to the north of the South China Sea.The correlation coefficient of approximately 0.95 was relatively low in the seas off the Changjiang(Yangtze River) Estuary. The RMS difference was the maximum(0.32 m) in the seas off the Changjiang Estuary and was0.30 m in the Bohai Sea and the Yellow Sea. Based on the above evidence, it is confirmed that the multialtimeter wave data are reliable in China's offshore areas. Then, the characteristics of the wave field, including the frequency of huge waves and the multi-year return SWH in China's offshore seas were analyzed using the23-year altimeter wave dataset. The 23-year mean SWH generally ranged from 0.6–2.2 m. The greatest SWH appeared in the southeast of the China East Sea, the Taiwan Strait and the northeast of the South China Sea.Obvious seasonal variation of SWH was found in most areas; SWH was greater in winter and autumn than in summer and spring. Extreme waves greater than 4 m in height mainly occurred in the following areas: the southeast of the East China Sea, the south of the Ryukyu Islands, the east of Taiwan-Luzon Island, and the Dongsha Islands extending to the Zhongsha Islands, and the frequency of extreme waves was 3%–6%. Extreme waves occurred most frequently in autumn and rarely in spring. The 100-year return wave height was greatest from the northwest Pacific seas extending to southeast of the Ryukyu Islands(9–12 m), and the northeast of the South China Sea and the East China Sea had the second largest wave heights(7–11 m). For inshore areas, the100-year return wave height was the greatest in the waters off the east coast of Guangdong Province and the south coast of Zhejiang Province(7–8 m), whereas it was at a minimum in the area from the Changjiang Estuary to the Bohai Sea(4–6 m). An investigation of sampling effects indicates that when using the 1°×1°grid dataset, although the combination of nine altimeters obviously enhanced the time and space coverage of sampling, the accuracy of statistical results, particularly extreme values obtained from the dataset, still suffered from undersampling problems because the time sampling percent in each 1°×1°grid cell was always less than33%.     

基于漂流浮标观测分析日本福岛以东表层海洋物质的散播轨迹

认识海洋中的物质如何散播对于理解海洋环境变化和人类活动污染在海洋中的扩散过程具有非常重要的意义。利用历史海表漂流浮标观测数据,对日本福岛以东海域的表层物质散播轨迹进行了拉格朗日示踪分析和观测模拟试验研究。结果发现,福岛以东海域海表浮标的散播路径主要分为东、南两支,其中速度较快的东支为主要通道,沿黑潮延伸体汇入北太平洋流,最短用时大约22个月即可到达北美西海岸;南支则沿黑潮延伸体以南的大范围南向流向西南方向运移,速度较慢且明显受涡旋活动影响,最快大约5个月即可到达吕宋海峡和中国台湾以东海域,进而进入南海和东海等中国近海海域。通过开展观测模拟试验,发现海表浮标散播的概率密度分布呈现以福岛附近海域为核心、向西南和正东方向递减扩展的形态,其中,到达中国近海的浮标主要通过吕宋海峡进入。文章详细讨论了研究结果的局限性、不足之处,以及因基于大量现场观测而具备的重要参考价值。     

三锚式浮标综合观测平台的研究和应用

在我国近海海域渔业活动频繁的情况下,为实现具有实时、连续、长期和稳定特征的近海海洋水体剖面观测,满足海洋科学研究对剖面水体数据的需求,通过借鉴目前我国近海广泛使用的10 m大型综合观测浮标的优点,在结构和稳性方面进一步优化,设计完成直径15 m的三锚式浮标综合观测平台,该平台通过在浮标中间预留中央透水井,使用绞车上下驱动多参数观测设备实现水体剖面的实时、连续、长期和稳定观测,并通过三锚式锚泊方式有效避免了剖面观测设备与固定锚系的缠绕问题,同时还具有智能判断、远程监控等功能,是一种新型的近海水体剖面观测平台。经过在我国东海海域一年的试验性观测表明,三锚式浮标综合观测平台整体运行效果良好,取得大量的水体剖面观测数据,在我国近海具有广泛的适用性。     

基于10 米浮标载体的锚链式剖面观测系统实践之一——自容式采集方式

为了对我国近海海域进行剖面观测,获取到多层位水体的多要素观测数据,尝试依托中国近海海洋观测研究网络东海站10 m浮标系统的锚系,采用在锚系上挂载自容式组合传感器方式,获取到8个观测周期共412 d的有效剖面观测数据,观测层位分布于10,20,30 m 3个水层;通过结合浮标获取的表层温度数据与3个水层的对比分析表明,锚链式剖面观测方案在实用性和可推广性方面具有显著优势,是基于海面浮标载体进行剖面观测的有益尝试,可在我国构建的海洋浮标观测网络上进行广泛应用,将为我国近海海洋科学研究提供弥足珍贵的水面-水体全序列系统观测数据资料,从而为近海海洋科学研究取得突破性进展提供重要的数据支撑。     

利用志愿观测船提升表层海洋观测能力

对表层海洋动力学及其调控机制的认识对准确认识海洋自然变化过程及其未来对气候变化的响应具有重要意义。志愿观测船作为自动观测系统的载体和样品采集平台的优势使其在提升人类对于表层海洋的观测能力方面具有极大优势。本文系统性地回顾了志愿观测船的概念、发展历史、现状和未来发展趋势。基于志愿观测船的诸多海洋观测项目的成功显示了,随着快速发展的传感器技术,志愿观测船能够以经济有效的方式显著地提升表层海洋现场观测的时间和空间分辨率。未来的海洋观测系统应该综合利用包括志愿观测船在内的多种海洋观测平台的优势。     

青岛近海表皮温度和表层温度之差的观测及模糊数学分析

１９９３．１１．２３．９：００－１１．２８．９：００随“东方红”号海洋考察船,采用“走航式海面遥感参数自动观测系统”在青岛近海进行了５个昼夜的连续观测。根据所得资料,首先对表皮水曙和表层水温之差与各因子之间的关系进行了分析,然后利用数学方法对所获数据进行了计算。结果表明,海洋表皮水温与表层水温之差和海面风速,气温与水温之差及太阳辐射等均有明显关系。但此关系难以用传统数学方法准确表述。应用模糊推理方     

卫星通信技术在海洋观测系统中的应用

本文首先分析、比较地球同步气象卫星、ＡＲＧＯＳ和ＩＮＭＡＲＳＡＴ三种卫星通信系统的不同特点和适用范围，接着介绍九十年代发展迅速的移动卫星通信技术，最后论述卫星通信在提高海洋观测系统性能上的作用，建议我国有关部门进一步应用卫星通信技术，使海洋观测系统跃上一个新台阶。