单站浮标测流资料的谱分析

海流谱分析是近十年来引进的新方法,它从海水运动的内部结构——谐波组成来阐眀海流速度的时空变化特性,因而这种方法在分析流场的运动学和动力学特性以及流场之间的相互关系等方面颇有成效。在国外,海流谱分析方法已经广泛应用于研究风生流,内波,惯性运动,中尺度涡以及沿岸上升流等方面。随着浮标测流技术在我国的普遍推广,适用于长期连续测流资料的谱分析方法将得到日益广泛的应用。 海流是一矢量,相对标量而言,矢量谱的计算要比标量谱复杂一些。另外,由于科氏力的影响,海洋中的流动现象大都具有旋转性质。因此,在对海流时间系列作谱分析时，为了阐明海流运动的旋转性质,引人与海流的旋转特性相联系的旋转谱(rotary spectrum),要比单纯采用两个正交方向上的谱,如东分量谱和北分量谱更为恰当。利用旋转谱,一方面可以消除定位方向不准所产生的误差;另一方面,常常可以使海流的谱结构显得更加简洁,从而简化海流的动力学分析手续。 二维矢量的旋转谱分析方法在海流资料分析中的应用,较早可见于Perkins和 Gonella的论文。尔后, Moores系统地阐明了二维矢量谱的分析方法。 Calman把这一方法推广到三维情况,并把旋转谱推广到经验本征谱( Empirical eigenmode spectra);此外,他还阐明了谱分析方法在海流动力学分析中的若干应用。 一九七九年四月下旬,我们用测流浮标在青岛近海取得了持续四天的流速时间系列(采样间隔为十分钟或十五分钟)本文即试图采用二维矢量的旋转谱分析方法来处理这些观测数据,并由此得到该区海流的某些运动学特征。     

海流矢量时间序列旋转谱估计及其应用实例

本文扼要叙述了海流矢量旋转谱估计的数学背景和有关的旋转不变量,概括介绍了目前矢量旋转谱估计置信区间方面的一些研究成果.在此基础上,借鉴和利用标量谱估计的某些假设和结果,推导出了矢量旋转谱自谱估计的期望和方差表达式,进而给出了矢量旋转谱自谱估计的置信区间,最后列举了矢量旋转谱估计的计算实例.     

南海北部海流观测结果及其谱分析

为了掌握南海北部海区的海流及潮流情况,利用2000年8-11月在南海北部海区75天的ADCP定点流速观测资料,对海流的观测结果、海流前进矢量图、海流的日平均流速、海流随时间和深度的变化情况、正压流速的矢量旋转谱和斜压流速的二维矢量频率波数谱以及正压潮流进行了分析研究。结果表明,此处海流主要为逆时针方向旋转,并且K1和M2为主要分量。这说明南海北部海区的海流及潮流变化比较复杂,需要大范围的长期观测才能更好她掌握其特征与变化规律。     

南海北部大陆坡区斜压海流的垂向结构

对南海北部陆坡区一定点站连续28.6d的27个等间隔水层(11,15,…,115m)的ADCP海流观测资料进行正压海流、斜压海流分解, 运用调和分析、功率谱分析和能量计算等方法着重对观测点各水层的斜压海流的时间序列进行研究.得到如下结果:(1)斜压海流向岸分量平均值、斜压海流两分量样本标准差、斜压海流K1分潮流振幅、斜压海流的平均涡动动能以及斜压海流向岸分量功率谱显著的谱峰值的垂向分布均随深度的增加由大变小再变大.(2)斜压海流的日周期显著, 斜压海流的日分潮流的椭圆长轴方向偏NW-SE向, 日分潮流作顺时针方向旋转;斜压海流的日分潮流迟角的垂向分布是:约以67m为界,界面附近水层的迟角变化较大,远离界面的水层的迟角分布较稳定,界面上、下水体的迟角反向;67m层以浅水层, 相对集中在300°附近,67m以深水层,主要分布在120°周围.(3)斜压海流的平均涡动动能较大,约占实测海流平均动能的41%,其向岸分量大于沿岸分量, 且其大小与日分潮流椭圆的长短轴分布相对应.(4)斜压海流功率谱峰值显著周期在24h左右;19与99m层相同,为23.6h,55m层为24.4h;斜压海流向岸分量与沿岸分量功率谱的显著谱峰值的垂向分布有所不同, 前者随深度增加由大变小再变大,后者则随深度增加而减小.     

北部湾单站海流旋转谱分析

本文对北部湾内一个连续7d的海流观测站的资料进行旋转谱分析。结果表明,该海区潮流属于不正规全日潮,全日周期分量的谱能量与半日周期分量的谱能量的比值为1.7。全日周期分量的椭圆主轴方向为341°,且椭圆主轴方向较稳定。整个流场基本上受顺时针旋转流所控制。总的趋势,在低频段海流的北分量自谱能量远比东分量自谱大。东分量谱相对北分量有一个较短的时间滞后,且北分量与东分量相关性较好。分析结果与以往对测站所在海区观测的潮流准调和分析结果相吻合。     

辽东湾北部海域单站海流谱分析

本文根据1989年1～4月和1989年12月～1990年3月,在辽东湾北部海域利用安德拉海流计所获取的两次海流资料,采用旋转谱分析方法,对该海区海流的内部结构作初步探讨,得到了该海域海流的一些运动学特性,并讨论了空间分布和时间变化。     

用最大熵方法估计同相谱和异相谱

本文提出了同相谱和异相谱的最大熵方法间接估计公式.该公式只使用一个预报误差过滤器,在实际谱估计中,它比Ulrych提出的需要3个独立的预报误差过滤器的公式更准确.按照该公式,本文对东海实测海流数据作了同相谱和异相谱估计.由计算结果,发现存在着一周期为7-8天、波长约为600千米、向北传播的低频波动.     

东沙群岛西南海域单站测流资料的旋转谱分析

本文利用本所水文气象研究室在东沙群岛西南海域投放的一个锚定浮标(114°20.5′E,20°04.8′N)所获得的一系列海流流速矢量观测资料,用旋转谱分析方法对该站海流的内部结构作初步的探讨,并由此得到该站海流的某些运动学特征。     

海洋矢量过程旋转谱估计的统计分布及置信区间

本文利用一些复随机变量的分布和统计推断理论,导出了向量过程的正旋谱、负旋谱、谱差、总谱、外自谱、频域外自相关函数、外自谱的位相函数等估计量的渐近分布以及它们的置信区间,并简略地讨论了所得置信区间的最优性。最后用锚系海流计资料实例说明了所得置信区间公式在海流资料分析中的应用。     

海洋矢量过程旋转谱估计的统计分布及置信区间

本文利用一些复随机变量的分布和统计推断理论，导出了向量过程的正旋谱、负旋谱、谱差、总谱、外自谱、频域外自相关函数、外自谱的位相函数等估计量的渐近分布以及它们的置信区间，并简略地讨论了所得置信区间的最优性。最后用锚系海流计资料实例说明了所得置信区间公式在海流资料分析中的应用。     

基于多项式逼近的固定式平台响应谱理论研究

依据波浪力成因和作用效果的不同,将波浪力分为两部分(Morisson 波浪力和 Inundation波浪力)讨论.对于两种波浪力中的非线性拖曳力项,采用高次多项式逼近,结合高斯型统计量高阶矩计算原理、相关函数、变换法和单输入多输出系统的互谱关系,预测海流海浪联合作用下的海洋平台响应谱的理论形式,求得总波浪力谱以及平台响应谱.在Inundation模态力的相关函数推导过程中,考虑海流影响时,惯性力项与拖曳力项的相关函数总和为0,这一结果与不考虑海流影响时的结果相同.     

海流发电种种

对海洋能的研究和利用,人类从很早以前就开始了。用海流发电的研究,则是近十几年才开始。海流发电是依靠海流的冲击力使水轮机旋转,然后再带动发电机发电。目前,海流发电站通常浮在海面上,用钢索和锚加以固定。     

南海北部春季海流的垂向变化

对南海北部一连续观测站的春季海流资料进行功率谱分析、潮流调和分析及统计分析,得到南海北部春季海流垂向结构的基本特征为:(1)实测平均海流偏W向流动并随深度的增加稍作逆时针方向偏转,平均流速随深度的增加而减小;实测海流的日周期明显,在垂向上,近底层(300m)的功率谱峰值明显比其它水层的大,表明该层海流包含的日周期波动最强;(2)海区的日潮流相当强,其最大流速(WK1 WO1)在近底层最大;日潮流作顺时针方向旋转,其椭圆长轴基本上为偏NW—SE向;(3)海区的平均余流呈偏W向流动,在200m层相对较稳定,随深度的增加其方向略呈逆时针方向偏转,量值呈减弱趋势。     

东海群岛西南海域单站潮流及温盐特征分析

利用东沙群岛西南海域定点站３个航次观测的海流,水温资料及同期的温,盐度断面资料,用谱分析方法对该站海流,水温时间序列进行分析。结果表明,该站海流和水温的时间变化都具有明显的全日周期和半日周期波动的特征,潮流为不规则全日潮,主轴顺时针方向旋转,和总流动类似,斜压运动也主要是顺时针方向旋转的。     

大亚湾冬季海流波动的分析

本文以实测资料为依据,利用时间序列功率谱的方法,分析大亚湾湾口冬季的海流波动特点,得出了本海域海流波动是以半日分潮潮流为主的半日分潮、全日分潮和浅海分潮潮流共存的波动形式,其振幅表层大于底层等结论。文中还指出了半日分潮、全日分潮和浅海分潮潮流波动振幅变化的特征。     

东沙群岛西南海域单站测流资料的旋转谱分析

本利用所水气象研究室在东沙群岛西南海域投放的一个锚定浮标（114°20．5′E,20°04．8′N）所获得的一系列海流流速矢量观测资料，用旋转谱分析方法对该站海流的内部结构作初步的探讨，并由此得到该站海流的某些运动学特征。     

旋转对投弃式海洋剖面仪运动特性影响的数值研究

在旋转坐标系下,采用有限体积法结合两方程k-ε湍流模型,对投弃式海流剖面仪(eXpendable CurrentProfiler,XCP)探头三维流场进行数值模拟.研究旋转对XCP探头流动特性的影响,对比分析了无旋转与旋转下探头周围流场分布,数值计算得到了不同转速下阻力系数和极限速度.研究表明,旋转会使探头整个流场增加...     

永暑礁海区潮汐海流特征分析

将永暑礁水域1992年逐时潮位和1993年5月-2002年5月各航次的海流及2002年海面逐时风等观测资料进行统计和分析,讨论该岛礁水域潮汐和海流变化特征并对综合极值海流进行初步估算。结果表明,该岛礁水域全日分潮大于半日分潮,潮汐性质属不正规日潮,最大可能潮差较大。春季该岛礁水域实测海流变化较大;最大流速75cm／s。潮流性质为不正规日潮流,随水深的增加日潮流的性质有所减弱;主要日分潮流多作顺时针方向旋转,主要半日潮流则作反时针方向旋转。春季余流较稳定,速度在10cm／s左右,流向多为偏S-SW向。初步探讨了表层不同方位上综合极值海流的分布,不同方位上综合极值海流相差较大,NE、SSW方位上综合极值海流占份量较显著,显示出季风海流的特征。     

SLC9—2型直读式海流计检定中有关问题的研究

近年来,我国海岸工程得到了迅速发展,急需开发适宜近岸表层水域中测流用的海流计。为了满足市场的需要,青岛海洋大学受国家海洋局的委托,研制了SLC9—2型直读式海流计。该仪器设计合理,工作性能稳定。特点是;动态性好、测量范围大、准确度高、应用范围广,是一种适宜浅海、港湾、江河、河口水域使用的新型轻便测流仪器。 本文简要介绍了SLC9—2型直读式海流计的功能与技术指标,及其与国内外同类仪器的对比。文中重点讨论了流向准确度及其动态特性的检定,流速旋转特性的检定方法及其试验结果。     

高频地波雷达海流探测中一阶谱区分离方法

准确分离雷达回波中一阶谱区是高频地波雷达海流探测的关键环节,直接影响海流探测的精度。提出一种基于信噪比的一阶谱区分离方法,利用高频雷达数据中一阶回波谱平均幅度明显高于周边平均噪声的特点,通过确定特定宽度一阶谱与周边噪声的信噪比的极值来分离一阶谱区。将该方法应用于实测地波雷达回波数据,并与差谱法结果进行比对分析,结果表明基于信噪比的一阶谱分离方法能有效避免谱峰内部分裂及硬目标回波的影响。另外,进一步分析了方法中噪声窗和信号窗比值k对一阶谱区分离结果的影响,结果发现k值对一阶谱区分离结果的影响很小,实际处理中可取值0.5。