半封闭矩形海域中海底地形对旋转潮波系统的影响

为了探讨海底地形对旋转潮波系统的影响,本文对不同底形情况下的潮波运动进行了数值试验。根据试验结果绘制了同潮图并作了讨论。其结论是:(1)对无潮点相对于矩形海域中轴线的偏移来说,摩擦的影响和海底地形的影响可能都是重要的。如果是浅水区域,这种偏移主要是由摩擦引起的,但对平均水深较深、海底在横方向上有坡度的水域来说,底形效应是导致无潮点偏移的主要因素;(2)海底摩擦仅能使无潮点偏移到中轴线的左方(如果人们面向湾顶),而底形则可能使无潮点偏移到中轴线的左方或者中轴线的右方,这将取决于海底横向倾斜的方向。     

半封闭海区潮波运动问题的构建

利用海底粘滞性条件,首先导出了海底摩擦与海面坡度之间的简单关系式,在此基础上导出了水平流通量与海面坡度的关系式。然后利用连续性方程进一步得到了海面升高即潮位所满足的二阶椭圆型方程,进而导出了以潮位形式给出的半封闭海区岸壁不可穿透条件。最终在给定半封闭海区开边界水位分布的条件下构建了完整的关于潮位分布函数的微分方程边值问题。初步讨论表明,海底摩擦矢量与水平流通量矢量并不在相反的方向上。     

渤海主要分潮的模拟及地形演变对潮波影响的数值研究

基于FVCOM数值模式,利用1972年和2002年水深岸线数据,分别对渤海主要潮波系统进行模拟,研究了水深岸线变化对渤海主要分潮的影响。结果表明渤海地形演变会引起各分潮无潮点位置移动和振幅的改变,其中M2、S2分潮黄河口附近无潮点位置向东北方向迁移20km以上,且渤海湾湾顶振幅减弱,莱州湾内振幅增强;K1、O1分潮位于渤海海峡附近的无潮点亦向东北方向偏移,移动距离为10km左右,且渤海湾湾顶振幅明显减弱。在此基础上,本文通过敏感性数值实验,对导致黄河口外M2分潮无潮点位置移动的主要因素进行了初步分析。结果显示,在岸线不变的情况下,水深变化导致无潮点向东北方向迁移;而岸线变化导致无潮点向东南方向迁移。     

南沙及其西南海域的潮波系统

不同研究者所给出的南沙及其西南海域的同潮图历来有很大差别。为了给出更准确的同潮图，本文采用沿岸和岛屿200多个验潮站的调和常数给出了M2，S2，K1和O1四个主要分潮新的同潮图，同时还探讨了这些分潮之间的关系。研究表明，M2和S2在泰国湾的期波系统很相似，但在卡里马塔海峡和爪哇海差别相当大。M2潮波基本上属于驻波性质，而S2潮波则具有向西传播特征。在某些区域，如望加锡海峡的部分区域，S2的振幅可以超过M2。泰国湾中K1和O1的潮波系统也相类似。在卡里马塔海峡，这两个潮波都向南传播，但在爪哇海，O1潮波继续向东传播而K1潮波则倒过来向西传播。     

考虑底摩擦与岛屿影响的渤海潮波计算──渤海潮波计算中对不同形式的方程、底摩擦及岛屿处理之比较

采用二维非线性或线性潮波微分方程和三种不同底摩擦形式，在考虑岛屿或忽略岛屿（线性平滑）两种情况下，分别对渤海单个Ｍ２、Ｓ２、Ｋ１、Ｏ１分潮进行了数值计算。得出了这４个分潮在不同情况下的同期时线和等振幅线图及在部分站位上的调和常数值。计算表明，对渤海Ｍ２、Ｓ２、Ｋ１、Ｏ１单个分潮进行数值计算时，非线性方程中浅水和对流非线性项存在或不存在，对计算结果几乎没有影响，亚网格尺度岛屿对计算结果的影响并不大。用实测资料检验并与已有研究结果比较得出：由于水深过浅，底摩擦形式取非线性比取线性好；忽略尺度比网格尺度小得多的岛屿所得结果更合理，计算也更方便。     

庙岛南部海域海砂开采对海底地形的影响

利用庙岛南部海域海砂开采区海底地形实测资料,对比分析了海砂开采过程中历年来海底地形地貌的特征变化,发现采砂活动并未引起该区水深发生较大变化。由于动态补偿作用,采砂以后在潮流和波浪的共同作用下,周围海域的泥沙将不断向采砂导致的深槽内填充,并使深槽逐渐变浅。输沙量计算结果表明,长岛海域净供砂量为9.0×104 m3/a。从输沙方向看与潮流和波浪的影响及海底地形的走向密切相关。目前开采量小于3.3×104 m3/a,如果按照目前采砂规模,保证安全生产,采砂工程不会对海底地形、海岸地貌造成明显的影响。     

我国台湾及其附近海底地形对黑潮途径的影响

台湾是我国第一大岛，其形略呈椭圆，长轴指向NNE，约长205海里(~380公里),短轴约80海里(~150公里)。台湾东临太平洋，海底地形峻陡，等深线大都与海岸平行，在离岸数十海里处，水深激增达4千米以上；西临台湾海峡，海底地形平坦，水深多在50-60米左右。 台湾东北角，在三貂角—苏澳以东，地形急变，等深线变成与海岸近乎正交而作ESE走向，水深从南北两侧的1000-2000米陡减为500米左右，最浅处尚不及200米。这就是本文中所提到的海脊。 台湾西南角，在高雄、恒春以西，等深线亦呈横斜状，水深自南向北锐减(图1)。 北赤道流在吕宋以北分为两支：东支即沿台湾东岸北上的黑潮主干，西支(黑潮分支)一部分进入南海，另一部分在夏季，又沿台湾西岸北上，后者在流出台湾海峡后，在台湾东北方与黑潮主干相会，“并肩地”流向东北(须田皖次，1948)。所以，可以认为，夏季，台湾是位于黑潮及其分支(以下或称东支及西支)的绕流之中。 北赤道流主轴在吕宋以东部分的流幅约45-90海里(85-170公里)(见Stommel及Yoshida，1972，第155页，图26a，b，c)，故台湾东西向的幅度约为北赤道流流幅的1.8-0.9倍。这样尺度的一个大岛，屹立在黑潮所流经的区域中，其影响显然是可观的。 关于台湾及其附近海底地形对黑潮途径的影响，过去还很少予以注意。本文拟从下列两方面，(1)台湾岛本身对黑潮的影响；(2)台湾附近海底地形对黑潮的影响，试作一些探讨。这些都是黑潮动力学中的重要问题，是黑潮的姊妹流——湾流所没有遇到的，值得深入研究。本文旨在着重提出这一问题，以期引起同行的注意，并进而解决这一问题。 本文所用资料均分别引自：(1)日本水产试验场，《海洋调查要报》，Nos. 44-69；(2)日本气象厅，《气象厅海洋气象观测资料》，Nos. 28-30，54。     

对海底地形可视化技术的探讨

本文给出了海底地形可视化技术的一般概念,并介绍了常用于实现海底地形可视化的技术和手段。     

基于频域法的留尼汪海域海底地形反演

海底地形是全球地形的重要组成部分,对地球物理科学研究、经济活动等具有重要作用。基于Parker公式,利用卫星测高重力异常和船测水深数据,采用频域的方法反演了疑似马航MH370失事区域的留尼汪海域的10°×10°的海底地形。最后将反演的水深和船测水深、国际通用的海深模型ETOPO1作比较进行精度评估,结果表明:本文反演结果与船测水深相比误差平均值为-26.038 m,标准差为176.588 m;与ETOPO1相比,差异平均值为-33.541 m,标准差为160.769 m。这表明采用重力异常数据,结合船测数据能较高精度地反演海底地形。     

海底地形对脐带缆深水安装影响分析

研究复杂海底地形对脐带缆深水安装过程中的力学特性影响,对提高脐带缆深水安装的安全性与稳定性有较大意义。通过建立具有不同坡度、隆起高度以及低洼深度的海床地形模型,分析在不同地形参数下脐带缆深水安装时的应力响应,并对不同参数下的等效应力与接触压强对比,探讨了海底地形对脐带缆深水安装的影响。研究结果分析表明:海床坡度对脐带缆的最大等效应力与接触压强影响不大;隆起区域对脐带缆的安装过程的影响较大,隆起高度的增加使最大等效应力明显增大,且易超过脐带缆的最大许用等效应力;低洼区域的脐带缆与隆起区域相似,低洼深度的增加最大等效应力明显增大,隆起区域与低洼区域的触地点处的接触压强最大。     

浅海海底地形变迁对海上平台动力特性的影响

海上平台在服役期间,由于周围自然环境以及水动力条件的改变,使得其所在海域地形条件与设计时相比有较大的变化,这势必会对平台的动态响应产生影响。以老黄河口海域埕岛“中心1号”生活平台为例,通过现场实测和数值计算,分析了海底地形变迁对海上平台动力特性所产生的影响,为该海域未来平台的设计和施工提供参考。     

海底地形变化对地震波场以及偏移成像的影响

本文针对海洋地球物理勘探数据处理当中偏移成像剖面中深层层位模糊,像场能量较弱的问题,从起伏海底在反射地震数据采集当中某个时刻发生变化着手,分析讨论了当海底发生微小变化以及海底发生稍大变化时模型差异对波场记录以及偏移成像剖面的影响,通过分析对比原始速度模型以及变化后速度模型同一点位上采集的波场记录以及波场记录在变化前后模型上的偏移成像剖面可以得出：不管数据采集是沿着测线方向进行还是逆着测线方向进行,对于起伏海底发生微小变化的速度模型,海底的微小变化对波场记录以及偏移剖面的影响很小;对于起伏海底发生较大变化的速度模型,海底的变化对波场记录以及偏移剖面的影响非常大。     

美国海底地形命名工作浅析及对我国的启示

美国是全球最早成立地形命名相关机构的国家,并制定了完备的命名标准、规范和相关政策,而且还在积极开拓极地区的海底地形命名工作。而我国的海底地形命名工作起步相对较晚,通过对美国海底地形命名工作的相关机构、标准化政策、指导方针和极地命名工作的研究,借鉴美国的有益经验,提出我国海底地形命名相关建议,以加强我国海底地形命名的研究,提升我国海底地形命名实践水平,维护我国海洋权益。     

地貌形态对海底管线稳定性影响的研究

以东方1-1平台海底管线路由区为例,多次对该路由区多波束测深、旁扫声纳、浅地层剖面、土质、海流及海底过程的原位监测调查数据和收集的波浪、海流等相关资料进行分析,得出,在水动力条件的作用下,海底会产生沉积物的侵蚀、搬运和沉积等过程,这些过程对海底地貌有重要的改造作用,会对管线稳定性具有重大影响。提出管线铺设需预先了解水下环境的动力条件的规律,识别沿拟定管线路由区可能存在的海床运动和波流冲刷的地质灾害,找到地貌形态对海底管线稳定性影响的原因。进而提出根据不同情况的解决对策,有效地减少地貌形态对海底管线稳定性影响。     

地形摩擦对台风移动的影响

本文从动力学的角度研究了台风流场与台风运动的关系,在实际预报中考虑地形摩擦改变的流场对台风移动的影响取得了明显的效果。     

海底地形特征对东菲律宾海表层黏土矿物分布的影响

对东菲律宾海帕里西维拉海盆南部的125个表层沉积物样品的黏土矿物组成、含量及其矿物学特征进行了分析。研究结果表明,研究区黏土矿物组成以蒙脱石为主,平均含量为49%;其次是伊利石,平均含量为35%;绿泥石平均含量为11%;高岭石含量最少,平均含量为5%。通过将研究区黏土矿物组合特征与潜在物源区进行对比,并结合主要黏土矿物的结晶学特征,认为蒙脱石主要来源于帕里西维拉海盆周边的海山或海脊物质的风化和蚀变,其分布可能主要受控于底层洋流;伊利石和绿泥石主要来自于亚洲大陆,风力吹扬为其主要输运方式。黏土矿物表层分布显示伊利石主要富集于地势较低处,蒙脱石在靠近帕劳海脊和雅浦海脊等地势较高处呈现高值。由于较少受到周边海山或海脊物质稀释和底层洋流侵蚀作用的影响,东菲律宾海深水区沉积物中风尘组分通量最能代表亚洲大陆风尘对研究区的实际贡献量,这一研究将对从东菲律宾海沉积物中提取亚洲大陆风尘物质输入信号进而追溯亚洲大陆的古气候演化历史具有重要意义。     

重力信息反演海底地形的非线性影响研究分析

基于Paker理论导纳函数模型,研究分析了频率域海底地形非线性项对重力异常与重力异常垂直梯度贡献的量级。通过对日本某海域数值实验结果表明,频率域海底地形非线性项对重力异常的影响需要考虑到三次项,对重力异常垂直梯度量级的影响需要考虑到四次项。研究结果对于提高利用重力异常和重力异常垂直梯度反演高精度海底地形具有应用价值。     

滑坡形成的海底地形与西南亚得里亚海深水珊瑚生长之间的相互影响

在西南亚得里亚海大陆边缘150km长的区段内,从陆架外缘到坡底,都存在强烈的边坡失稳现象。已固结的更新世沉积单元的崩塌形成了从块状滑坡到细粒浊积岩的堆积物,侵蚀开阔陆坡以及巴里峡谷陡峭的谷壁。这带陆缘还受到成瀑布般落下陆架、接近海底时流速超过60cm／s的高密度水季节性作用的影响。这些现象的共同作用形成了各种底形,其中部分底形（例如崩塌块的硬化表面）证实是各种底栖的硬海底有机生物最好的安身之处。这种变形的垮塌形成的地貌加上冷的富营养海水的泻落,     

渔业活动对东海海域海底光缆安全的影响

通过对东海海域海底光缆路由区作业渔场的捕捞方式、作业范围等的分析,结合已建海底光缆故障的调查结果,探讨了渔业活动对东海海域海底光缆路由调查和已建海底光缆安全的影响。结果表明,东海海域海底光缆主要穿越了长江口、江外、舟山、舟外、鱼外等5大主要作业渔场,各渔场的渔业活动频繁,拖网、张网和流刺网等不同捕捞作业方式集中,对海底光缆的安全带来严重威胁。同时,捕捞渔船船只的数量逐年增多、触底深度的不断增加、作业时间的不断延长,使海底光缆路由调查时所获得调查资料的质量受到严重影响,船只、渔具的日益大型化以及拖网、张网、围网等捕捞活动范围的持续扩大,更使得海底光缆的故障频繁发生。为保护海缆的安全,在目前的经济技术条件下,建议选择休渔期时进行路由调查,在捕捞活动的频繁区,选择双层铠装型(DA)的海底光缆,并适当加大埋设深度,以降低渔业活动对海底光缆工程的影响。实践表明,将海底光缆埋设深度增加至3.0 m以上,可有效地保护海底光缆的安全。     

海底地形测量成果的质量检核评估(二):深远海海域声速剖面的获取

声速改正是海底地形探测资料处理的关键技术环节之一,而声速剖面的质量则将从源头上影响声速改正的精度。针对当前深远海海域海底地形探测中在何时、何地布放何种声速仪器获取声速剖面性价比更高的技术难题,提出将海底地形和温盐场作为在深度方向和时空间布放声剖站的设计依据,开展了基于WOA13温盐场提高XBT计算声速剖面精度试验。结果表明,基于已有的海底地形和温盐场可提高深远海海域声速剖面站布设的性价比。