南沙群岛海域近海面粗糙度,中性曳力系数及总体交换系数研究

根据１９９４年９月１８～３０日南沙群岛海域渚青礁的近海面大气湍流观测实验资料,分别计算了该海域光滑海面和粗糙海面上的空气动力粗糙度（ｚｏ）、中性曳力系数不（ＣＤＮ）。ｒｕｔｓａｅｒｔ的假定,推导了一组求取标量粗糙度（ｚＴ,ｚＱ）、整体输送系数（感热交换系数ＣＨＮ、水汽交换系数ＣＥＮ）的公式。在此基础上分别计算和分析了该海域近少顷光滑海面和粗糙海面上ｚｏ,ｚＴ,ｚＱ,ＣＤＮ,ＣＨＮ,ＣＥＮ及它们关于     

南沙群岛海域近海面粗糙度、中性曳力系数及总体交换系数研究

根据 1 994年 9月 1 8— 30日南沙群岛海域渚碧礁的近海面大气湍流观测实验资料 ,分别计算了该海域光滑海面和粗糙海面上的空气动力粗糙度 (z0 )、中性曳力系数 (CDN)。利用Brutsaert的假定 ,推导了一组求取标量粗糙度 (zT,zQ)、整体输送系数 (感热交换系数CHN、水汽交换系数CEN)的公式。在此基础上分别计算和分析了该海域近海面光滑海面和粗糙海面上z0 ,zT,zQ,CDN,CHN,CEN 及它们关于水平风速u分量的分布 ,并得到了一些有意义的结论。     

利用卫星高度计风速资料研究海面粗糙度

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事都非常重要，但对海面粗糙度的现场观测资料非常少，这大大制约了我们对海面粗糙度的认识。本文利用TOPEX高度计风速资料，实现了对海面粗糙度的反演。利用1993年和1998年两年的资料，文中对西北太平洋海域的海面粗糙度进行了研究。     

TY01和O02两种海面空气动力粗糙度方案的比较

本文采用美国国家浮标站(44008)2003年1～3月的资料，通过COARE算法(版本2．6b)，比较了O02和TY01这两种海面空气动力粗糙度长度的参数化方案。通过对摩擦速度、拖曳系数、海面粗糙度及风应力等物理因子的计算得出：在粗糙的海面上，TY01和O02两种参数化方案的计算结果是比较一致的。在考虑浪的信息方面，TY01和O02都是很好的参数化方案．它们都可以适用于不同的风速条件，适用于各种尺度的海洋及湖泊。但是这两种方案在处理幼波时存在不连续的缺点。并且，对于风速较小的光滑海面，尽管它们计算的结果较一致，但是仍然存在偏差。据此，本文的结果对于理论分析和数值计算如何正确使用上述两种海面空气动力粗糙度参数化方案，可提供必要的参考价值。     

基于矢量磁异常三维成像的隐蔽目标探测

磁场异常探测是隐蔽目标探测领域一项重要的探测技术,磁传感器技术的进步促使磁矢量探测成为当前热点。然而有关矢量磁异常的目标定量探测方法讨论较少,关于磁矢量探测与磁标量探测的差异性众说不一,存在巨大争论。基于矢量磁异常三维成像的隐蔽目标精确探测方法,讨论磁标量探测与矢量探测的差异性,并通过仿真实验与实际案例讨论了矢量磁异常的探测效能。研究表明：矢量磁异常三维成像能够更准确地探测隐蔽目标的三维空间分布与目标磁性特征,能够为隐蔽目标位置圈定以及目标类型识别提供依据。     

风浪状态对海面粗糙度影响

风浪状态参数常用于对海面粗糙度的参数化。中等风速条件下考虑风浪状态参数影响的海面粗糙度参数化方案常存在自相关效应,本文通过分析实测数据得到了无量纲粗糙度随波陡变化的参数化方案,该方案能够有效去除自相关效应;高风速下风浪状态对海面粗糙度仍存在影响,文中基于新得出的中等风速下的海面粗糙度参数化方案,考虑海面飞沫悬浮层的影响,建立了适用于高风速条件下的海面粗糙度参数化方案,该海面粗糙度方案同样考虑了波陡的作用,将该方案计算出的理论值与实测数据进行比对,发现随着波陡的变化,理论值基本涉及测量值的覆盖范围,说明新建立的高风速条件下海面粗糙度方案对海面风浪状态具有较好的敏感性,且该方案能够较合理地描述海气界面之间动量传输。将新提出的适用于高风速下的海面粗糙度方案加入到海浪数值模式中,模拟飓风Ivan产生的台风浪,利用浮标数据进行验证,结果显示模拟的有效波高相对模式默认方案具有较高的精度,说明采用本文新建立的适合高风速的海面粗糙度方案能够改进海浪模式的台风浪有效波高模拟结果。     

海面之上法中海面反射率和观测几何模拟研究

测量离水辐亮度的水面之上测量方法中最大的不确定性因素是太阳耀斑的污染和海面反射率的估算。文章根据Cox和Munk研究结果,利用大量随机数模拟海面波浪倾斜,估算不同仪器观测方向与风矢量几何以及不同仪器视场角下的海面反射率,并估算出不同太阳天顶角及相对风矢量方位角的太阳耀斑基本分布。     

用圆中数滤波器排除卫星散射计风场反演中的风向模糊

由卫星散射计测量得到的归一化雷达截面积σ^0值以及这些σ^0值关联海面风速风向的经验模型函数可以反演海面的风矢量。但是对应一分辨面元上测量的σ^0值并不是唯一的风矢量解与之对应,选择一个风矢量解来表示真风矢量的处理过程就叫模糊排除或称消去伪解。本文引入一种圆中数滤波技术,在由模拟的ERS－1散射计数数据反演风场中,不附加任何其他信息的情况下,圆中数滤波器改进风向模糊排除方法,很好地重现模拟的海面真风矢量。     

基于WebGL的海洋三维可视化系统设计与实现

利用GIS技术对海洋标量场、矢量场数据进行可视化表达和信息查询分析,基于JavaScript设计并开发全球海洋信息三维可视化系统,使用基于WebGL的三维地球可视化平台,使用netCDF数据存储管理标量场、矢量场数据,实现了对海温、洋流和风场的三维可视化表达。在全球大范围矢量场数据的可视化过程中,为提高矢量符号的绘图效率,本文提出了一种高效率绘制矢量场的方法。论文成果对于实现海洋数据的有效利用和共享,为海洋信息的高效利用提供了基础,具有重要的使用价值。     

太平洋海面粗糙度的计算及波长的提取

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事非常重要,但是海面粗糙度的现场观测资料非常少,波长更难观测。本文利用TOPEX高度计风速资料,实现了对海面粗糙度的反演。给出了一种提取波长的方法,通过验证表明利用该方法得到的波长精度较高。     

海面风的特征分析

作者利用在渤海进行的不同时距的平均风速观测值,经统计分析求得1秒、2分和10分钟平均风速间的线性关系。同时根据风速梯度观测值给出风速指数廓线的指数值,并且给定风速对数廓线的特征值:海面摩擦速度和海面粗糙度。此外,作者还提出了海面风应力的经验公式。     

海冰表面和底层形态的特征相关性分析——以2011年早春拉布拉多海海冰实验数据为例

海冰表面和底层形态的特征相关性分析对海冰分类、气候研究以及海冰厚度估计等方面具有重要作用.目前,海冰底层形态的研究较少,且缺乏海冰表面和底层形态的相关性研究.针对这一问题,本文利用加拿大渔业和海洋局提供的积雪表面粗糙度高度(定义为海冰或积雪表面相对于周围平整表面的高度)、海冰底层轮廓、积雪深度以及海冰厚度数据,采用均方...     

附着基粗糙度等因素与海藻密度的相关性研究

海藻附着基表面粗糙度与孢子附着密度有密切的相关性;已经由许多研究证实。但是海藻苗的密度是否仍然受到附着基粗糙度的影响;还缺乏明确的结论。本文以尼龙和亚克力两种材料作为海藻附着基;悬挂于自然海区中使海藻孢子附着并萌发生长;用以研究附着基表面粗糙度对4种海藻密度的影响。结果显示;多管藻、尾孢藻、点叶藻、硬毛藻这4种海藻;在不具沟槽的光滑面;密度显著低于任何有沟槽的粗糙面;但粗糙度不同的附着基之间比较;对海藻密度的影响并不显著。室内培育的海带苗;在尼龙上的密度与粗糙度成正相关;但是将海带苗移至海上培育后;不再与粗糙度有相关性;可能与其假根状固着器下海后的发育有关。本文还试验了海泥、灭活海泥和低栖硅藻3种沉积物与附着基粗糙度对海藻密度的影响;结果表明;沉积物和附着基粗糙度;以及它们的交互作用对海藻密度的影响;因附着基的材料和海藻种类而有差别。     

利用卫星高度计风速资料研究海面粗糙度

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事都非常重要,但对海面粗糙度的现场观测资料非常少, 这大大制约了对海面粗糙度的认识。利用 TOPEX 高度计风速资料实现了对海面粗糙度的反演,并利用 1993 年和1998 年两年的资料对西北太平洋海域的海面粗糙度进行了研究。     

有限区域大气-海浪耦合模式的建立及海表粗糙度参数化试验

利用LINUX操作系统下的进程通讯(IPC)技术将中尺度大气模式MM5(V3)与第三代海浪模式WW3进行双向耦合,建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式,在耦合模式中引入3种海表粗糙度参数化方案,通过对一次热带气旋过程的模拟,研究大气-海浪相互作用对热带气旋系统的影响及耦合模式对海表粗糙度参数化方案的敏感性。结果表明:LINUX系统下的进程通讯技术可以方便有效地实现大气和海浪模式的双向耦合,模式运行稳定;耦合模式能够较好的模拟热带气旋的发展和演变过程及其影响下海浪场的分布和演变,模拟结果对海表粗糙度参数化方案较敏感;海浪的反馈作用同时影响了海气间的动力和热力作用过程,不同的海表粗糙度参数化方案下,海浪对两种作用过程不同的影响程度决定了其对气旋系统强度的影响。     

基于“黑格比”和“灿都”台风期间湍流数据的曳力系数和动力粗糙度长度参数化研究*

海面的曳力系数和空气动力学粗糙度长度是计算海气动量、感热和水汽通量交换必需的参数。基于在“黑格比”和“灿都”台风期间收集的涡动相关系统观测数据, 文章研究了10m风速和摩擦速度之间、10m风速和曳力系数之间、以及10m风速和动力粗糙度长度之间的参数化关系。结果表明: 曳力系数和摩擦速度及10m风速之间存在抛物线关系, 动力粗糙度长度与摩擦速度及10m风速之间存在自然指数关系; 临界摩擦速度为0.83m·s^-1, 临界10m级风速为23.69m·s^-1。     

海面粗糙度方案的适用性研究

由量纲分析导出海面粗糙度与波龄及海面涌浪的状况有关,并对与波龄和波陡有关的两种海面粗糙度模型方案进行了敏感性测试,得出利用波龄模型方案计算粗糙度的误差比利用波陡模型方案小。基于国际上6个不同水深、风区和海况条件的海气交换试验资料,将其分为两组,一组是纯风海或以风海为主海况条件,另一组是以涌浪为主海况条件,测试波龄、波陡模型海面粗糙度方案在不同试验条件下的适用性。结果得出:在各种海况条件下,波龄模型粗糙度方案比波陡模型具有更好的普适性。在纯风海或以风海为主海况条件下,PS07,DGHQ03方案计算的粗糙度长度与实测资料计算结果最接近,GW06方案次之,O02方案计算结果明显偏高;涌浪为主海况条件下两种模型方案计算的粗糙度长度均偏低,O02方案计算的粗糙度长度误差相对较小,TY01方案误差最大。     

基于MISR多角度光学遥感影像的海面风速估算实验

太阳耀光是来自粗糙海面的直接太阳反射光,其强度与海面粗糙度密切相关,而海面粗糙度主要受海面风场影响。因此,包含太阳耀光信息的光学遥感影像在海洋动力过程和海面风速探测中具有积极意义。本文利用2016年2月到2017年3月期间成像的25幅Terra卫星MISR(Multi-angle Imaging Spectro Radiometer)传感器的多角度遥感影像,分别提取了太阳的高度角和方位角、正视和后视影像的卫星观测角、方位角等信息,校正获得正视和后视影像的太阳耀光辐射强度,进一步反演海表面粗糙度信息,进而计算海面风速。最后利用ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的模式风速数据与反演获得的风速结果进行对比验证。结果表明,两者的相关系数较高(R=0.745),均方根误差和平均绝对偏差值分别为1.514 m·s^-1和1.319 m·s^-1。初步实验结果表明,利用MISR多角度光学遥感影像估算海表面风速是可行性的。