基于潜标测量的海洋环境噪声谱特性分析

利用海洋环境噪声测量潜标系统对南海典型海域开展了为期3个月的海洋环境噪声测量,16通道海洋环境噪声测量系统每小时测量两分钟噪声信号。数据处理结果表明,800~5 000Hz范围内,噪声谱与风速相关性最好,且风速越大相关性越好,噪声谱与风速的相关性好于与浪高的相关性。风关噪声谱级在海水中部基本不随接收深度发生变化,但由于测量水听器阵长度未能覆盖整个水深,因此未给出海面和海底处谱级变化规律。在400Hz以上的高频段整个风速范围内噪声谱级都随风速发生变化,且噪声谱级与对数风速具有很好的线性关系。     

南海某海域海洋环境噪声谱级风关特性分析

为探索南海某区域海洋环境噪声谱级与风场的相关特性,结合潜标海洋环境噪声数据及对应海域的海面风场再分析数据,计算各频段噪声级与风速相关系数及线性拟合函数。分析结果表明:400～1 000 Hz频段,海洋环境噪声谱级与海面风速的相关系数在0.5～0.8之间,达到中等相关。1 000～5 000 Hz频段,两者互相关系数大于0.8,达到高度相关。对海洋环境噪声谱级与对数风速的回归分析结果显示,1000～5 000 Hz频段,两者的线性函数关系显著;并且在1 000 Hz附近的拟合斜率最大,海洋环境噪声谱级对海面风速变化的灵敏度最高。     

基于实测海洋环境噪声谱级的风速反演研究

利用海洋环境噪声数据反演风速特征是目前海洋领域的研究热点之一。本文以南海获得的94 d实测海洋环境噪声数据为基础,研究100 Hz、200 Hz、500 Hz、800 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz、4 000 Hz、8 000 Hz等中心频点的噪声谱级特性,结合对应的风速数据,对海洋环境噪声数据进行相关、回归分析,研究结论表明：1 000 Hz以上频段对应的海洋环境噪声谱级与风速相关程度较高,基本不随深度发生较大变化;利用海洋环境噪声谱级反演海面风速的误差结果随着频率的增加而减小,利用1 000 Hz以上的频率进行海面风速反演,可以得到比较准确的结果。     

海洋环境噪声垂直分布测试和分析

采用船舷法对某海域海洋环境噪声垂直分布进行了测量.数据处理与分析结果表明,在6种接收深度下,当地的海面风生破碎波浪噪声对环境噪声有显著贡献.给出了所测海域环境噪声在0.1～20.0kHz频段的宽带声级和接收深度以及多种频率谱级与风速的对数之间的关系.1.0～4.0kHz频段的谱级与风速的对数呈良好的线性关系,且基本上不受接收深度的影响.     

实测海洋环境噪声数据谱级特性研究

通过对噪声测量潜标系统测得的94 d海洋环境噪声数据及相应的气象数据进行联合时频、相关性、统计特性分析,得到试验海区风速、降雨等自然现象与噪声谱级之间的关系。分析结果表明,海洋环境噪声谱级与风速变化在低频段相关性较低,高频段相关性较高,同时1 k Hz以上频段谱级值分布接近呈正态分布;降雨对环境噪声的影响主要分布在500 Hz以上频段。     

极低频海洋噪声与风的相关性研究

风通过影响海洋表面从而产生200 Hz以上的深海环境噪声,但有研究指出,通过风生表面波之间的非线性相互作用产生的驻波,能够与海床共振构成海底微震,从而产生10 Hz以下的噪声。针对这一新型风生噪声机制,本研究对威克岛海域10 Hz以下的极低频噪声进行了分析。比较了不同频率下海洋环境噪声功率谱级与风速的相关性,并讨论了风速和风向对设立在威克岛南北部二组水听器三联体信号的影响,结果表明2 Hz处的海洋环境噪声级与风速相关性最好,而风速和风向变化越剧烈海洋环境极低频噪声与风速风向的相关性越好。     

几种经典海洋环境噪声谱分析

目前风关海洋环境噪声实验研究结果较多,其中较为经典的是Knudsen谱、Wenz谱、Piggott谱、Crouch谱,以及风速与噪声谱级的对数关系等。对这几种经典的海洋环境噪声谱进行了概述,分析了其数据来源,并对Wenz谱、Piggott谱和Crouch谱进行了比较,探究了其差异产生的原因,并给出了不同情况下进行风关海洋环境噪声估计时的参考建议。     

东沙海域海洋环境噪声特性分析及其与风速的相关性研究

本研究利用亚洲海国际实验南海区所获取的海洋环境噪声数据,研究了2001年5月3日0时至5月17日0时海洋环境噪声的时频特性.实验期间有热带风暴西马仑经过,导致海面风速和风生海洋环境噪声随西马仑的逼近和远离出现了显著的升降.以1 250 Hz的海洋环境噪声为例,海洋环境噪声级在这一期间内有一个明显的升高、稳定和缓慢下降的过程.结合再分析风速数据研究海洋环境噪声级与风速的相关性,结果表明,在较高频1 250 Hz处,海洋环境噪声级与风速的互相关系数r为0.50;在较低频50~400 Hz处,两者的互相关系数r在-0.20~0.20之间.此外,本研究利用噪声级与对数风速之间的线性关系式,将海洋环境噪声级与实验过程中海面风速数据做回归分析,确定拟合系数,将此系数用于反演估计海面风速,反演误差在5%~20%之间.     

青岛百年气压与风场统计特征分析

本文利用青岛市1898～1997年气压、风场资料，对青岛气压场、风场的统计特征做了分析。发现青岛气压变化在1年中呈对称的“Ⅴ”字形分布规律，各月平均风速变化曲线呈“两峰一谷”，春季平均风速高于其他季节，但6级以上大风次数冬季最多，且大风出现时间多在下午，从9月至翌年2月以N风为主，3～8月以SSE为主。     

海洋生物噪声的一次新记录

一、引言某些海洋生物的发声会使某些频段的环境噪声级增高几十分贝,其中鼓虾、叫鱼和(鱼安)(鱼康)鱼对环境噪声的贡献最大。高密度成群的鼓虾可使10—20千赫的环境噪声级增加40分贝。(鱼安)(鱼康)鱼发出的“轮船汽笛声”也使低频段的环境噪声级增加40分贝,其基频是200—300赫。切萨比克湾观测的叫鱼噪声谱级高达107分贝,其谱峰频率500—600赫。齐孟鹗等观测大黄鱼(Pseudosciaena crocea)的噪声谱级为94—97分贝,其谱峰频率为630—800赫,它比一般背景噪声级高40分贝左右。加利福尼亚州Salton泻湖中的犬牙石首鱼属(Cynoscion Xanthulus)的噪声级比通常背景噪声级高50分贝,其谱峰频率为1千赫。大不列颠岛和新西兰附近海域里海胆的发声也使1.2—1.6千赫的环境噪声级增加25—30分贝。     

台风波浪数值预报的CHGS法 Ⅰ.成长过程中的海浪谱

文章指出,由于台风风场中风速、风向随时间和空间急速地变化,越近台风中心风速越大、风区越短、风时越小,风浪就越是不可能充分成长。所以在台风浪数值计算工作中不能使用充分成长的海浪谱模式。作者等在最近提出的台风波浪数值预报方法(以CHGS表示)中,建立了一种成长海浪谱模式(如文中(2)式),该模式中包含了标志着风浪成长程度的参数——平均波龄β。当β值较小时,波浪的能量主要集中在谱的峰值频率附近,使谱峰高而陡,随着β的增大,谱形逐渐变得低矮坦缓,当β=1时波浪充分成长,成长谱转变成了充分成长的P-M谱。该模式还表现出了谱在“平衡域”内的“超射”现象。     

近海风电场水下打桩辐射噪声特性测量分析

对滨海海上风电场一次完整的打桩过程不同水深处环境噪声进行监测和分析。结果表明:打桩过程水下辐射噪声脉冲信号,在所研究海域附近环境噪声级由原来打桩前的130 d B左右瞬间增加约20~50 d B,20~20 000 Hz频段,打桩噪声谱级高于工程前该海域背景环境噪声谱级约30~65 d B,100~1 000 Hz频率打桩辐射噪声谱级出现多个峰值,不同水深谱级最高峰值频率为200 Hz。根据打桩水下辐射噪声监测结果和浅海Marsh和Schulkin半经验公式,计算打桩辐射噪声声源级(距声源中心1 m处)为210.2 d B(参考声压1μPa)。为水下打桩辐射噪声的深入研究提供了基础数据,分析结果可供海洋环境和海洋生物保护研究参考。     

南海某海域环境噪声与风速相关性研究

针对环境噪声谱与多年前噪声谱已不同、非开阔海域环境噪声测量受限等问题,在南海某海域对环境噪声与风速进行了连续多年的观测,并对两者的关系进行了统计分析。文中首先介绍了海洋环境噪声的测量方法及风速数据的获取手段,然后针对环境噪声与风速的时变特性、相关系数进行分析,最后对比浅海与深海两种深度下环境噪声与风速相关性的差异。数据处理与分析结果表明,海洋环境噪声随风速的大小变化剧烈,7m接收深度的海洋环境噪声值与风速的相关性是所有接收深度中最好的,其中又以频率为2 000 Hz时最佳,并得到了海洋环境噪声与风速的回归拟合方程,此外浅海处环境噪声可能受到航行船舶的影响较多,浅海处环境噪声与风速的相关性明显小于深海处。     

用星载微波散射计测量海洋风场的反演方法研究

Seasat-A卫星散射计(SASS)成功地测量了全球海洋上的风矢量场.其技术基础基于微波后向散射对由海表面风产生的海面厘米级波的敏感性.由于后向散射是各向异性的,所以可以从而个或更多的天线方位角的测量中反演出风速、风向由于散射物理模型函数的非线性及信号中噪声的存在,使得风场反演中存在风向多解.本文给出了一种从SASS测量的后向散射强度的数据中反演出大尺度海洋风场的新的方法,计算结果与Petecherych等[5]利用SASS表面风分析的结果比较在风向上是吻合的,在风速上我们得到的结果更接近于表面真实风速.     

台风影响下广州近岸及珠江口水文气象特征响应

基于海洋自动观测站实测连续的水文气象数据,对1713号台风“天鸽”和1822号台风“山竹”影响期间广州近岸及珠江口水文气象特征进行了分析,并对海洋灾害影响动力因素进行了探讨。研究结果表明：(1)在台风影响期间,各观测站风速由平时的1～4级增至7～8级,风速均在受台风七级风圈影响6～7 h左右达到最大;潮位均超红色警戒潮位,最大增水2～3 m;波高由平时的1～2级增至3～4级;余流受风速影响先降后增,台风登陆当日余流值最低,台风使余流发生转向;海表温度下降1～2℃,海表盐度增大4～12。(2)对台风的响应由快至慢为：风速、余流、波浪、潮位、水温和盐度,波浪比风速晚1 h达到峰值,最高潮位出现在台风登陆1～2 h后,水温和盐度比风速对台风的响应晚5～6 h。(3)对波浪影响较大的因素主要为台风风圈半径、强台风持续时间、台风级别、移动速度等;对风暴增水影响较大的因素为台风强度和风圈半径,天文大潮、上游流量、地形等对潮位抬升也有一定影响,此外,波浪陡增对风暴增水具有较大影响,相关系数达0.7。(4)“山竹”登陆地点较“天鸽”远74 km且非天文大潮期,但引起的灾害较“天鸽”更严重,引起的最大增...     

基于准线性近似方法的SAR图像海浪参数反演研究

本文根据相干斑噪声的时间快变特征和非海浪纹理现象的时间缓变特征，基于交叉谱提出了一种对相干斑噪声和大尺度非海浪纹理的抑制的方法，进而结合SAR图像谱和海浪谱之间的准线性映射关系，基于SAR数据对海浪参数进行了反演。在反演过程中，首先仿真分析了不同海况下准线性近似法的海浪反演能力，结果表明：风浪引起的方位向截断效应会显著影响反演精度，因此该方法在低风速时的涌浪反演精度更高。通过将基于Sentinel-1卫星2020年的波模式SAR数据的反演结果与欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的再分析数据进行对比，发现高海况海浪有效波高反演结果明显偏低，而且该反演误差与风速、方位向截断波长之间存在显著相关性。为了提高有效波高的反演精度，本文进一步给出了海浪有效波高反演误差与风速、方位向截断波长之间的经验校正函数模型，结果显示，通过该模型修正后的海浪有效波高反演结果与ECMWF数据和浮标测量数据具有良好一致性。     

海浪成长状态对TOPEX/Poseidon高度计风速反演的影响

以墨西哥湾同步高度计、浮标资料为例,研究了海浪成长状态对高度计风速反演的影响。同步的高度计风速和浮标风速比较显示,在墨西哥湾地区,海浪成长状态对高度计风速反演有较大影响。在考虑海浪成长状态影响的条件下,利用谱模型反演高度计风速,取得了较好的效果。与目前TOPEX/Poseidon高度计风速反演业务化算法相比,在海浪未充分成长条件下,考虑海浪成长状态影响后,根据谱模型反演获得的风速与浮标风速之间的均方根误差减小了30%,平均误差减小了83%。在利用谱模型算法反演高度计风速时,谱模型中的波龄因子(表示海浪成长状态)可以根据高度计测得的有效波高和风速获得,因此该方法具有广泛的适用性。     

基于一阶谱信息的单站高频地波雷达风速提取

单站高频地波雷达反演风速通常需要利用二阶谱信息,但利用二阶谱信息进行风速反演的距离较小,不能满足远距离风速反演的需求。本文首先对高频地波雷达一阶谱与风速间的相关性进行了分析,在此基础上,基于一阶谱信息,利用极限学习机(ELM)方法对不同站点和不同频率的雷达获得的实测数据进行了风速反演。结果表明,利用极限学习机方法对实测数据获得的风速结果能够体现风速变化的趋势,两批数据反演结果的相关系数分别是0.46和0.42,均方根误差分别为1.93和1.89m/s。尽管其相关系数较低,但均方根误差可以接受,说明利用单站雷达一阶谱信息来进行风速反演是可行的。     

风浪和涌浪分离方法的比较

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。文中利用模型试验和实测资料,对目前提出的一种二维谱风涌浪分离方法(2D法)和3种一维谱风涌浪分离方法(PM法、WH法、JP法)进行了检验,分析发现:2D法给出的结果整体而言最为可靠,与2D法相比,PM法明显高估了风浪成分,WH法低风速时高估了风浪,高风速时跟2D法比较接近,而JP法在整体上高估了风浪成分。通过调整分割频率的比例系数,改进了PM法,改进后的PM法给出的分离结果与2D法最为一致。     

改进的P—M谱

本文提出如下改进的无因次P—M谱 S(ω)=Aω~(-5)exp(-Bω~(-4-(?))并给出确定参数A、B、e的方法.改进P—M谱满足下述条件:谱峰通过给定点,谱面积等于1.