水下滑翔机温盐深观测数据处理研究

为提高水下滑翔机搭载的温盐深剖面仪(CTD)数据处理质量及效率,在船载CTD数据处理方法基础上,研究了国产水下滑翔机CTD数据处理方法,基于Matlab GUI编程技术设计与研发了水下滑翔机CTD数据处理软件,利用该软件处理了“海燕”水下滑翔机GPCTD观测数据并与船用SBE 911 plus CTD、XCTD及MVP300传感器成果数据进行了对比,结果表明：GPCTD观测数据经处理得到的温、盐、声剖面整体趋势与各传感器成果数据基本一致,数据质量介于各传感器之间,其中温度、声速与XCTD、MVP数据更接近,而盐度与CTD数据更吻合,本文研究将为规范处理与使用水下滑翔机海洋水文数据提供参考。     

海洋大气环境多参数走航观测系统的集成和应用

海洋大气环境是陆源污染物进入海洋的主要通道,也是陆海相互作用的主要桥梁.海洋大气环境调查研究及其技术发展已成为全球变化研究的重要内容.文中介绍海洋大气环境多参数走航观测系统的集成技术,并在我国近海海洋环境综合调查与评估的台湾海峡和南海现场调查中应用.该系统的集成技术可以适应海区大气环境多种参数走航观测量的需要,自动化程度高,精度高,为研究海洋大气环境中主要有害物质的状态、来源、迁移变化和人海通量提供现场走航直测数据.     

基于准实时传输潜标的国产温盐深仪对比分析

高精度的温盐深测量仪（Conductivity-Temperature-Depth,CTD）是实现海洋动力环境背景要素长期连续观测的最重要的海洋观测设备之一。尽管国产CTD的研制已经取得了一系列应用成果,但是基于深海潜标平台的多深度的CTD比测工作仍然较少。本文基于“十三五”期间国家重点研发项目研发的准实时传输潜标平台所搭载的三组国产CTD与进口的CTD所获取的数据进行了详细的比对分析。在潜标系统较为稳定的时刻,两者的平均温度差最小为0.001℃,平均盐度差最小为0.001 psu。比测结果表明：国产CTD在复杂的深海海洋环境下所测得的温盐深数据具有较高的稳定性与可靠性。国产高精度CTD的研制与应用对提高我国海洋现场连续和长期的观测能力,促进海洋基础科学研究的发展具有重要作用。     

走航式海洋观测平台设计及其初步应用*

缺乏现场海洋观测数据是限制我们进一步认识海洋的瓶颈之一。文章设计了具备远程遥测功能的全自动海洋监测平台, 该平台无人值守、采用走航观测方式自动获取长时间序列海洋监测数据。此研究还对该平台进行了近海和远洋走航共两次验证测试。结果表明, 该平台稳定可靠、兼容性好, 走航数据符合所监测水域的水体特征, 可用于探讨相关参数的变化特征, 揭示事件和过程的机制机理。如果将该平台搭载于轮渡、渔船等非科考船, 则可以在现有海洋技术条件下, 高效地获取更大的空间和时间尺度的实时大数据, 为解决海洋观测数据缺乏的问题, 提供一种技术手段。     

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。     

水下自航式海洋观测平台技术发展研究

水下自航式海洋观测平台是一种新型海洋观测平台，主要用于无人、大范围、长时间水下环境监测，包括物理学参数、海洋地质学和地球物理学参数，海洋化学参数、海洋生物学参数及海洋工程方面的现场接近观测。其特点是：成本低，环境适应性强，可冲破人工潜水极限而进入现场进行接近观测，免除了ROV需要水面支援母船的累赘，减少作业经费，体积小，使用方便，便于布放回收；可根据水声信号摇控或预置程序控制，按要求进行相关项目观测；有自主动力，水下运行时间相对较长，有源噪声低，可进行隐弊观测，正是基于以上的优点，近几年颇得海洋环境监测和海军方面的青睐，本文介绍了国际上水下自动观测平台的发展历史和现状，提出了我国开展研究水下自动观测平台的重要性及研究的面容。     

海洋走航式放射性探测仪的研制与试验

日本核事件以来,海洋放射性污染严重,引起国际社会的关注,海洋放射性探测成为海洋环境污染监测的重要内容。新研制的海洋走航式放射性探测仪能够实时、快速地获得海洋放射性污染程度、扩散范围等现场数据,也可以用于大范围海洋放射背景场的调查研究。仪器软件以Windows为平台,采用人机交互式界面设计。仪器的稳定性良好,分辨率满足野外测量要求,进一步改进并充分试验后,可用于海洋环境放射性实时监测。     

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。     

基于实况气象的船载走航大气成分观测自动进样系统设计

为解决海洋科考期间船体对大气成分走航观测结果影响的问题,本文基于风速风向仪、单片机、数据采集装置、电磁阀控制器、电磁阀和多通道气路转换器等相关元器件,设计了一套可以避免船体污染的船载走航大气成分观测自动进样系统。该进样系统设计有8根独立的进样管路,基于自行编译的脚本,依据实时的相对风向结果给电磁阀控制面板传递相应的电压信号,进而控制相应的电磁阀打开目标进样管路,实现无污染进样。本文通过对实际案例的分析,论证了该进样系统可以有效避免船体对大气成分走航观测的影响,进而提高船载走航大气成分观测数据的连续性和准确性。     

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Matlab的DGPS数据实时可视化与走航观测

本文利用Matlab设备控制工具箱,实现DGPS数据的导入与实时可视化,并用于ADCP断面走航观测。根据在舟山海域连续28 h的现场ADCP断面走航观测,该系统实时性较好,每秒钟更新1次航迹、当前船速与航向等信息,可满足实时可视化的要求。本系统的工作只需要准备1张导航底图,且操作简单、信号稳定,连续工作28 h均没有出现DGPS信号中断的情况。     

一种增设于Waverider测波仪的数据自记系统

本文介绍一种用MCS-51单片微机作为控制器,用大容量静态RAM作为存储器,以纯电子线路组成硬件线路,配合相应的控制软件,联合构成稳定可靠、低功耗的自记式波浪数据采集系统。该系统增设在Waverider浮标(67780系列)中,使之成为自记与遥测并存的双制式测波浮标,海上实地投放使用已获得成功.     

浅水条件下浅层气走航式海洋电阻率法探测结果模拟分析

为分析海面走航式海洋电阻率探测技术对浅水条件下海底浅层气的探测能力,以舟山火山列岛海域浅层气分布区为研究区,根据电测井资料分别构建不同埋深和尺寸的气层、气囊地电模型进行正、反演计算,并对计算结果进行对比分析。计算结果显示,海面走航式电法探测剖面在一定条件下能够有效区分出浅层气的赋存形式,基于实测数据二次处理的电阻率变化比剖面能够有效反映层状浅层气的赋存状态及厚度、气囊尺寸的变化;当含气土与非含气土的电阻率变化比与含气层厚度值的1.2%相近时,其对应的等值线能够与含气区域良好吻合,可以有效判定含气区的底界埋深。     

基于船载走航观测高光谱颗粒物吸收系数反演浮游植物粒级结构*

利用高光谱监测数据反演浮游植物种群组成是当前海洋光学和水色遥感的研究热点。文章采用大西洋经向断面航次中走航式观测系统测量的海水总颗粒物吸收光谱数据, 尝试建立了两种模型对浮游植物粒级结构(Phytoplankton size class, 简称PSC)进行反演和比较讨论。一类模型是基于总颗粒物吸收光谱高斯分解获得的典型波段高斯带强度与色素浓度之间的关系, 建立了偏最小二乘回归模型(Partial Least Squares regression model, 简称PLS回归模型); 另一类模型是采用长波波段吸收基线高度推算海水总叶绿素a浓度, 进而根据Brewin等(2010)生物量算法推算PSC的三组分模型(简称三组分模型)。模型比较验证结果显示, 两类模型对海水总叶绿素浓度的反演都有较高的精度, 相对偏差ME在15%左右; 对于三个粒级浮游植物对应的叶绿素浓度(Pico级C_p, Nano级C_n, Micro级C_m)的反演效果也相当, PLS回归模型反演的ME分别为28.4%、31.9%和41%, 三组分模型反演的ME分别为31%、35.9%、37.7%。研究结果初步表明了采用高光谱吸收系数反演浮游植物种群结构的潜在优势, 可为不同海域走航式高光谱观测系统的推广应用提供思路。     

利用船载走航涡动相关资料分析北黄海海域大气湍流特征

利用船载涡动相关系统的走航观测资料,分析了北黄海海域大气边界层湍流特征,并初步讨论了走航观测方式的可行性。观测资料中,风速脉动功率谱有异常高值,经船体运动校正后可以去除。北黄海海域大气边界层中无量纲风速标准差与稳定度之间存在1/3次方关系;依据走航资料得到的拖曳系数与定点观测结果之间存在一定差异,但它们与风速之间的关系具有一致性。依据相似性理论并通过与定点观测结果的对比可见,走航观测方式能够获得海洋大气边界层的湍流特征,但走航观测资料在船体运动校正后出现低频功率谱值增大的现象,这可能与船体平移的低频变化未能被完全去除有关。     

自升式钻井平台海上迁航阻力计算研究

针对自升式钻井平台在海上迁航时的迁航阻力计算提出了一种计算方法,此种方法在吸收和归纳国内外迁航规范、标准的基础上,对某国内典型形式的自升式钻井平台迁航阻力的计算方法进行了研究。考虑迁航过程中静水力拖航阻力、风阻力载荷和波浪阻力的作用,同时根据平台的具体布置形式考虑了平台风阻力的遮蔽效应。在计算得到平台迁航阻力总阻力的基础上,对拖船选择和拖曳设备的配备给出了具体要求。最后,对具体平台的迁航阻力进行了算例研究,并同该平台操船手册中给出的迁航阻力进行了比较,迁航阻力计算结果符合良好。     

半潜式自航工程船“海洋石油278”开工建造

2010年7月19日,海洋石油工程股份有限公司、招商局重工（深圳）有限公司在深圳举行了5万吨半潜式自航工程船“海洋石油278”的开工仪式,这标志着这艘性能世界领先的半潜船提前开工建造。“海洋石油278”可以在全球无限航区航行,载重量53500t,下潜深度26．8m,是世界上第一艘拥有DP2功能的5万吨级以上的半潜式自航船,综合作业能力在国际同类船舶中处于领先地位,可以大幅提升海上平台组块的浮托安装、钻井平台的装卸与运输以及深水工程中的运输与安装作业效率。     

处理走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)温度和电导率滞后效应的方法

走航式海洋多参数剖面测量系统(moving vessel profiler,MVP)是一种集成程度和自动化程度都较高的海洋调查设备,能对海洋多要素进行同时观测,获得水平方向的高分辨率数据资料。由于温度和电导率传感器响应时间的不匹配,MVP下放速度过快(峰值速度4 m/s)而造成非常明显的盐度尖峰现象。本研究结合Fofonoff(F)法、时间常数指数递归数字滤波(Giles and McDougall,GM)法和Grose提出的盐度尖峰订正方案,提出了一种新的方法,即MCT(match conductivity and temperature response time)法,通过对压力、温度和电导率传感器进行响应时间的匹配来减弱盐度尖峰。将SBE-9型CTD资料作为标准,发现订正后的资料与CTD盐度曲线的互相关系数为0.917,误差比订正前减小80%。对比35°N断面修正前后的盐度资料,订正后温盐跃层处出现的低盐区域消失。MVP的应用比常规海洋调查仪器CTD对于海洋现象的观测更有优势。