滨海核电站前期工程中的海流观测

核电站海流观测可以获得确定海流运动规律、模型试验、工程设计的重要资料,而核电站海流观测的时空布置包括海流观测站测量范围的规划、平面站位的布置、观测时间的选择、观测仪器的选择等等都是获得有效观测成果的前提,在海流现场观测时由于客观条件的影响增加了准确观测站位的控制、具体观测操作的难度,所以为了获得准确的数据,有效的观测成果,我们必须建立完善的质量保证制度,并需要通过质量保证培训的有经验的人员去操作。     

基于无人机光学图像的海流观测方法研究

海流信息在海上航行、海洋资源勘探等方面有着重要的应用,传统的现场和遥感观测方式不能满足大面积、实时观测海流的要求。基于无人机平台的光学海洋遥感技术具有机动灵活、成本低、分辨率高的特点,近年来在海洋环境监测中得到应用。然而,由于小型无人机容易受飞行姿态、太阳耀斑等因素的影响,目前在海流观测方面还不成熟。本文提出了利用小型无人机获取高分辨率海面流场的方法,并分析不同因素对观测结果的影响。首先,对无人机获取的光学海面图像做预处理,消除几何成像和图像噪声等因素的影响,并通过分析图像灰度值均值的变化,减小太阳耀斑对图像的影响;然后,基于三维傅里叶变换和海浪的频散关系反演海流,并将反演结果与浮标实测的海流数据进行对比,验证了该方法的可靠性。其次,结合实验数据详细分析了不同因素对海流反演的影响:在本文的实验条件下(有效波高0.2～1.5m,波浪主波周期3.8～5.7s),当图像空间分辨率为0.15m、反演子图尺寸在波浪主波波长的2～3倍时,海流的反演误差较小;增加图像幅数和提高时间分辨率也有利于提高海流的反演精度。现场观测实验的结果表明,本文提出的无人机观测海流技术可以有效获取海流信息。     

海流计的发展现状及其应用

为解决海流计在实际应用中存在的部分专业术语不规范、译名不统一和归类有差异等问题,促进海洋观测仪器的发展和应用,文章参照相关标准规范、权威专著和专业文献等资料,根据海流计的工作原理和使用性质,结合业界实践经验,系统梳理各类型海流计的命名、分类、适用范围、特点和发展方向等内容。研究结果表明：海流计可定义为“一种用于测量海水流速和流向的仪器”,根据工作原理主要分为机械式海流计、电磁海流计、声学海流计和其他海流计4个大类,不同类型的海流计各具特性;其中,机械式海流计主要包括厄克曼海流计、印刷海流计、照相型海流计、磁录式海流计、遥测海流计和直读式海流计,电磁海流计主要包括地磁场电磁海流计和人造磁场电磁海流计,声学海流计主要包括声学多普勒流速剖面仪、声学多普勒海流单点测量仪、声学多普勒流速仪和时差式声学海流计,其他海流计主要包括激光多普勒测速仪、电阻式海流计、应变片海流计、倾斜式海流计、粒子图像测速仪和海洋湍流剖面仪。     

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。     

国产走航式声学海流剖面仪的应用分析

针对国产走航式声学海流剖面仪的应用性能进行评价,为用户及生产厂家提供借鉴。首先,就国产走航式声学海流剖面仪的实际数据,从不同角度和层面,全面分析和考察了其测量数据的各项性能,有针对性地绘制了各类图件,并通过数据质量、数据有效性、测流精度、测流深度等各方面的分析比对,对国产走航式声学海流剖面仪做出定性评价。其次,通过与国外同类仪器的以往应用情况进行对比分析,发现在船只转向和往复航行、加速和减速航行、高速航行时,国产走航式声学海流剖面仪表现更佳。最后,基于应用中的不足给出相关建议。     

走航式海面遥感参数自动观测系统

配合卫星遥感数据与实测数据之校验,研制了走航式海面遥感参数自动观测系统,既满足了改善遥感数据精度的需要,又可为传统海洋学研究(海面微结构,海面温度与各种海面气象因子之间的关系等)提供大量有价值的数据,独特的自校设计,保证了数据的精度和可靠性。     

一种浅水型海流定点观测系统布放方法

介绍了采用座底式轻型仪器架进行30 m以内浅水深海流观测的两种系统布放方法:先锚后仪器架法和先仪器架后锚法。其中,详细介绍了先锚后仪器架法的布放过程,对先仪器架后锚法作了简要介绍。     

利用南极走航观测评估卫星遥感海表面温度

利用1989-2005年间南极走航观测的海表面温度,对目前3个主要的卫星反演的SST产品AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer),TMI(TRMM Microwave Imager)和AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System)进行了较为系统的评估,并着重检验了它们在南大洋的准确性.结果表明,AVHRR SST比观测数据偏冷,白天的偏差为-0.12℃,夜晚的偏差为-0.04℃,而且南大洋的冷偏差更为显著.TMI SST比观测数据明显偏暖,白天的偏差为0.48℃,夜晚的偏差为0.57℃,其温差ΔT受37GHz风速影响,在强风速(>6m/s)下这种影响仍然存在.AMSR-ESST比观测数据偏暖,白天的偏差为0.34℃,夜晚的偏差为0.27℃,而且南大洋的暖偏差相对较大.AMSR-E SST温差受水汽影响,并在南大洋随着水汽的增加而增加.通过进一步比较微波(AMSR-E和TMI)和红外(AVHRR)遥感的SST在2004年北半球冬季(即南半球夏季)的差别,发现微波遥感在热带(15°S-15°N)和南大洋区域(45°S以南)比红外遥感偏暖,而且在南大洋区域的偏差相对较大,相反在北半球中纬度区域(15°~40°N)偏冷.AMSR-E与AVHRR SST的温差,从白天到夜晚有减小的趋势,而TMI与AVHRR SST的温差无明显的变化.     

基于浮标观测的长江口外海流特征分析

为了揭示长江口外海域海流的特征及其季节和垂向变化规律,于2006年8月1日-2007年7月31日在长江口外海域（平均水深约46.0m）利用大型浮标进行了1年的分层海流流速流向观测。结果表明：（1）该海域海流为顺时针方向的旋转流,在垂向上流向较一致,季节变化不显著。（2）长江口外海域水平流速总体较大,夏季表层最大流速为128.5cm/s,冬季最大表层流速为105.5cm/s;垂线平均流速相近（差异<8.0 cm/s）,夏季流速最大为47.0cm/s,冬季为40.8cm/s。小潮的平均流速为26.5cm/s,大潮平均流速为小潮的2倍。（3）剖面各层流速垂向差异明显,最大流速出现在表层（春季和冬季）或次表层（夏季和秋季）,最小流速均出现在底层;各层的最大平均流速为57.9cm/s,出现在夏季的18m层。（4）垂线平均余流为7.5~11.3 cm/s,春季最强冬季最弱;春季和冬季各层余流均为东向,夏季和秋季基本为东北向或北向。（5）观测海域海流受长江冲淡水、台湾暖流、季风、潮汐等动力作用的共同制约。     

Measurement of Ocean Surface Currents by the CRL HF Ocean Surface Radar of FMCW Type. Part 2. Current Vector

The Communications Research Laboratory (CRL) has been developing high-frequency ocean surface radars (HFOSRs). The CRL dual-site HFOSR system can clarify the distribution of surface currents with a nominal range of 50 km. This paper presents a theoretical and experimental analysis of the measurement error of the current vector obtained by the CRL HFOSR system, using a comparison of instantaneous current vectors acquired by the HFOSR system and current meters moored at a depth of 2 m, taking account of the vertical current shear. The theoretical analysis shows that the probability distribution of the measurement error of the current vector forms concentric ellipses at a spatial scale that depends on the RMS measurement error of radial current velocity and with an aspect ratio that depends only on the azimuthal difference of the radar beams. When the azimuthal difference is a right angle, the measurement error of the current vector is at a minimum. A comparison between instantaneous current vectors measured by the CRL HFOSR system and moored current meters shows that the distribution of the difference vector between the radar current and the meter current agrees well with the theoretical measurement error of the current vector and that the RMS of difference vector length is about 10 cm s^–1 while the azimuthal difference between two radar beams is between 45 and 135 degrees. The accuracy of current measurement by the dual-site HFOSR system is therefore considered to be less than 10 cm s^–1 in this range of azimuthal difference. The theoretical analysis will be applicable for a wider range of the azimuthal difference of the radar beams.     

现代小卫星技术在对地观测中的应用

小卫星因其研发周期短、体积小、功能强、使用灵活等特点,近年来其发展非常迅速。探讨了现代小卫星的基本概念和技术特点,分析了国内外小卫星的发展情况和发展趋势,最后阐述了小卫星、小卫星星座以及编队飞行在对地观测获取遥感信息中的应用前景。     

海洋传感观测服务柔性开发技术研究

海洋传感观测服务能够实现多个海洋观测系统间的数据共享与集成,支持大范围、多学科的海洋科学研究。在软件开发过程中,由于不同观测系统的数据库异构互异,导致传感器观测服务软件难以复用,开发效率低。本文针对数据库结构的相似性进行分析,提出海洋传感观测服务的柔性开发模型,设计可适配于异构数据库的服务构件。该构件通过配置观测数据在具体数据库的存储结构,实现了数据库结构向服务模式定义的映射;服务构件根据配置信息生成数据库查询语句,实现观测数据的自动提取,避免了数据库异构导致的重复开发的问题。通过将服务构件应用在实际开发中,验证了该模型的有效性与可行性。     

LADCP数据处理方法的探讨及其对应软件包的使用

针对国内当前在LADCP数据处理过程中出现的问题,引入了国际海洋界目前普遍使用的两种方法,即剪切方法和逆方法,着重阐述了它们的主要思想,并详细介绍了基于这两个方法而编写的软件包,包括它们的构成、各部分的功能、具体使用步骤及注意事项。利用2005年9月至12月‘863规范化外海试验’的数据进行了大量验证,结果表明利用这两种方法获得的绝对流速与AANDERRA海流计和150 kH z船载ADCP的流速结果符合良好,平均误差为±3 cm.-s 1,可以作为一个有力的工具广泛应用于以后的海洋调查中。     

海底电缆观测系统的研究现状与发展趋势

随着世界各国对海洋研究和开发的高度关注,海底电缆观测系统越来越为人们所重视。首先简要介绍了海底电缆观测系统的定义及其发展史,并与其它海洋观测系统进行了对比,然后对各国海底电缆观测系统的发展现状进行了概述,指出了海底电缆观测系统的关键技术,最后讨论了海底电缆观测系统的发展趋势并给出相关建议。     

动态基准实时测量系统的开发与应用

介绍了动态基准实时测量系统的硬件组成、站点上全站仪棱镜组合安装与检测方法、系统软件的开发及特点，最后对系统在广州地铁某地铁站结构变形自动监测中的应用情况进行了阐述。通过实际应用表明该系统能应用在自动化、高精度的变形监测领域。     

码头前沿水域潮流观测与分析预报的应用

为满足当前港口工程对精细化潮流预报的需求,通过比较准调和分析、流体动力——数学模型、最小二乘法三种潮流预报方法,认为最小二乘法的调和分析方法最为适用于小尺度水域的潮流预报。该方法选择以定点及漂流观测获取码头前沿水域的实测流况资料,通过分析实测资料,了解所在水域的潮流特征,再结合最小二乘法调和分析,对前沿水域进行定点的潮流预报。     

Seasonal Variations of Water Properties and the Baroclinic Flow Pattern in Toyama Bay under the Influence of the Tsushima Warm Current

The seasonal variations of water properties and the baroclinic flow pattern in the upper layer of Toyama Bay, where the shelf breaks in the passway of the eastward coastal branch of the Tsushima Warm Current, have been examined using temperature and salinity data from 26 local stations collected in the 32 years from 1963 through 1994. The results show that the flow pattern around the bay, as inferred from the distributions of the geopotential anomaly at 300 dbar and saline core water, changes remarkably from summer to autumn. There are two obvious inflows into Toyama Bay in a year. One is the surface inflow of less saline water from east of the Noto Peninsula as the coastal-trapped density-driven flow of the coastal branch during the transition from May to July. In September, this inflow is abruptly weakened by a transient northwestward reversal flow in the intermediate layer around 100 m depth. This reversal flow is accompanied by the temporary shallowness of the pycnoclines inside the bay. At that time, another inflow with more saline water of the year occurs in the intermediate layer. From November until January, this reversal flow disappears and a southeastward passing through-flow gradually intensifies across the bay mouth, accompanied by deepening of the pycnoclines inside the bay. According to our interannual analysis over the 32-year study period, this reversal flow has been a stable seasonal phenomenon, except for only 4 years, in which a local warm region or warm eddy developed just north of the Noto Peninsula.     

The Kuroshio East of Taiwan and in the East China Sea and the currents East of Ryukyu Islands during early summer of 1996

Using hydrographic data and moored current meter records and the ADCP observed current data during May–June 1996, a modified inverse method is applied to calculate the Kuroshio east of Taiwan and in the East China Sea and the currents east of Ryukyu Islands. There are three branches of the Kuroshio east of Taiwan. The Kuroshio in the East China Sea comes from the main (first) and second branches of the Kuroshio east of Taiwan. The easternmost (third) branch of the Kuroshio flows northeastward to the region east of Ryukyu Islands. The net northward volume transports of the Kuroshio through Section K₂ southeast of Taiwan and Section PN in the East China Sea are 44.4×10⁶ and 27.2×10⁶ m³s⁻¹, respectively. The western boundary current east of Ryukyu Islands comes from the easternmost branch of the Kuroshio east of Taiwan and an anticyclonic recirculating gyre more east, making volume transports of 10 to 15×10⁶ m³s⁻¹. At about 21°N, 127°E southeast of Taiwan, there is a cold eddy which causes branching of the Kuroshio there.     

2002年春季吕宋海峡海流观测及其谱分析

基于2002年春季航次在吕宋海峡海域锚碇测流站(20°49'57"N,120°48'12"E)200,500与800m锚碇测流水层观测流,进行的海流特征分析与最大熵方法谱分析,得到以下主要结果.(1)在200m处,观测期间海流平均速度为(47.4cm/s,346°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(103.8cm/s,10°)和(71.6cm/s,339°);在500m处,观测期间平均流速为(20.3cm/s,350°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(74.1cm/s,17°)和(39.1cm/s,317°).这些都表明黑潮在吕宋海峡锚碇测流站200和500m处向西北方向入侵南海.(2)在800m处,观测期间平均流速为(1.2cm/s,35°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(10.8cm/s,76°)和(4.7cm/s,46°).这些都表明,它们的流向皆为东北向.比较在每层实测流的结果,表明在800m层海流状况与200和500m层海流状况是不相同的,流速随深度变深明显减弱,流向向右偏转.(3)在观测期间200,500和800m处,日平均流速在4月皆比3月时要强.(4)在200～800m潮流随深度变深有所变化,除了在500m处f<0情况全日潮峰值高于半日潮峰值以及对于半日潮以逆时针方向为主以外,其余情况在200～800m水层半日潮峰值都要高于全日潮的峰值,并且皆以顺时针方向旋转为主.(5)在200～800m水层都存在15d以上或14d左右的周期振动,例如在逆时针方向分量谱(f>0)在200,500m处存在19d左右的周期振动;在800m处存在14d左右的周期振动(f<0).(6)在200～800m处都存在4～6d周期天气过程的振动和2～3d周期振动.还都存在34.5h左右惯性振动周期,它的振动方向为顺时针方向.(7)通过交叉谱的计算,揭示:1)200与500m层两组流速时间序列对于半日潮周期、全日潮周期、15d以上的周期振动、2～3d的周期振动等都有很好的相关性,且对15d以上的长周期振动几乎是同步的;2)500与800m层两组流速时间序列对于4～6d天气过程的周期振动与2～3d的周期振动等都有很好的相关性,但它们之间有相位差,有滞后或提前现象.