闽江口放射性示踪沙实验的辐射安全分析和环境污染评价

本文报道了我们在应用放射性示踪沙观测闽江口底沙运动的实验过程中,同时进行的现场辐射剂量监测和实验区周围环境的放射性污染监测方法和结果,并进行了辐射安全分析和环境污染评价。     

一种浅海锚泊测流浮标系统的实验

早在五十年代,海洋科技工作者已开始利用浮标布设海洋调查仪器,进行海上观测的试验工作。目前被采用的浮标系统,大体有三种类型:(1)锚泊浮标系统,利用各类自含式海洋调査仪器进行测量,定期收回资料;(2)遥测浮标系统,利用无线电遥控和收发各种海洋观测数据;(3)漂移浮标系统,利用浮标本身的漂移,进行海流和其他要素的观测。本文主要介绍浅海锚泊浮标系统的设计和使用情况。 对锚泊浮标系统的研究和实验,许多国家已做了大量有成效的工作。目前关于浮标的设计和锚泊方法尚无統一意见,但是可以看出,大多趋向于采用水下浮标张缆锚泊。这种方法使得浮标系统比起遥测浮标系统来,较为轻小、经济、方便,适合于进行多站同步观测。国外在海洋调查中经常利用这种系统作较长期的海流观测。 我所在六十年代初就已开始了锚泊浮标系统的研究、实验,1964年进行了新的研究设计工作,并在“全国海洋仪器会战”期间,完成了整套系统的计算设计与海上实验,经过鉴定,建议作小批量生产。 近年来,国家海洋局第一海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所利用该浮标系统作过多次海上试用,取得了海流长期观测资料,初步考验了该系统的性能。我们最近又对某些部件作了一定的改进,并进行了海上实验。但是,实验也表明:此方法不宜在渔场区和台风盛行季节使用,因易被渔网拖损和丢失。现综合报告如下。     

基于海洋机器人的科学观测与实验系统研究现状与展望

海洋机器人具有观测范围大、作业灵活、机动性好、可控性强等突出优点,在海洋科学观测与海洋科学实验中发挥了重要作用,促进了物理海洋和海洋生物地球化学的发展。为阐明海洋机器人在海洋科学观测和实验中的应用情况,以水下滑翔机、自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）和无人帆船3种典型的观测型海洋机器人为例介绍了海洋机器人在海洋科学观测中的应用现状;以原位采样与固定、原位培养与分析海洋机器人为例介绍了海洋机器人在海洋科学实验中的应用现状;最后结合未来海洋科学研究需求,从需求牵引的角度对基于机器人的科学观测与实验系统的发展趋势进行了展望。     

对地球系统模式FIO-ESM同化实验中北极海冰模拟的评估

本文评估了地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography-Earth System Model)基于集合调整Kalman滤波同化实验对1992-2013年北极海冰的模拟能力。结果显示:尽管同化资料只包括了全球海表温度和全球海面高度异常两类数据,而并没有对海冰进行同化,但实验结果能很好地模拟出与观测相符的北极海冰基本态和长期变化趋势,卫星观测和FIO-ESM同化实验所得的北极海冰覆盖范围在1992-2013年间的线性变化趋势分别为-7.06×105和-6.44×105 km2/(10a),同化所得的逐月海冰覆盖范围异常和卫星观测之间的相关系数为0.78。与FIO-ESM参加CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)实验结果相比,该同化结果所模拟的北极海冰覆盖范围的长期变化趋势和海冰密集度的空间变化趋势均与卫星观测更加吻合,这说明该同化可为利用FIO-ESM开展北极短期气候预测提供较好的预测初始场。     

微波辐射计遥感海水盐度的水池实验研究

通过水池实验研究了L波段微波辐射和盐度的关系,并进行了盐度的反演计算。实验中,先向水池内加入天然海水,然后通过向水池中添加自来水的方式调节降低池内水体的盐度,使盐度从31.67逐步降低到27.48。在此期间,利用微波辐射计观测池内水体的L波段H极化和V极化辐射值以及S波段V极化辐射值,利用CTD观测池内水体的温度和盐度。L波段微波辐射值和根据辐射理论计算出的亮温值具有很好的线性关系。利用最大和最小的2个盐度下的微波辐射值和由辐射理论计算的亮温得到定标公式,将观测的辐射值换算为亮温。最后利用半解析的反演算法反演盐度。本次实验的反演最大误差为2.1,均方差为0.3。     

用于海气界面微尺度过程观测的水槽设计与实验

为了给海气界面研究中的仿真与验证提供较全面的研究数据, 根据现有技术基础和国际前沿观测技术及设备的发展水平, 设计完成了具有造风造波能力, 并满足小尺度波浪破碎和混合、微尺度坡度场、水体内部的湍流混合、界面的热辐射及传输等过程观测需要的小型多功能水槽。实验结果表明,该小型多功能水槽各部分配合顺畅, 达到了各项观测技术的要求。该水槽可以成为海气界面研究的一个多手段、便捷的室内实验平台。     

沿岸流不稳定性的实验研究及理论分析

在坡度为1:40的平面斜坡上进行了单向不规则波的沿岸流不稳定运动实验,观测到了沿岸流的周期性波动(波动周期约为100 s)。利用最大熵方法和三角函数回归法求得这种波动的主频率以及幅值,分析了波动幅值在垂直岸线方向的变化,结果表明该变化与沿岸流变化类似,即在沿岸流最大值附近这种波动强度最大。为了分析波动的机理,利用线性沿岸流不稳定模型对模型实验结果进行了分析,求得了不稳定运动增长模式和波动周期,并与对应实测结果进行了比较,结果表明,计算结果与实测值符合,从而说明实验中观测到的这种周期性波动为沿岸流不稳定引起的剪切波。     

基于FP07的自容式湍流仪的设计与实验

海洋湍流混合在海洋能量和水体物质交换过程中发挥着重要作用,目前海洋湍流的刻画主要通过湍流现场观测来实现,要想对海洋湍流进行更加深入的研究,有赖于更高分辨率的快速测量仪器;但是目前我国在湍流观测设备方面仅仅处于起步阶段;且国内湍流仪所用传感器均以剪切传感器为主,剪切传感器存在仪器震动影响观测精度的问题。人们在对湍流的产生及变化的机理深入了解的过程中,提出了一种基于温度快速变化的湍流观测方法,针对此方法,给出了一种基于FP07的自容式定点海洋湍流仪的设计方法,并针对潜标系统的观测需要完成了深海观测、大容量存储的原理样机的研制,并将样机进行海试实验,验证了该湍流仪测量湍流耗散率的可行性和正确性。     

斜坡堤堤头护面块体的稳定性——石臼港引堤模型实验研究

本文是石臼港模型实验研究成果的一部分。通过实验提出了计算斜坡堤堤头护面块体稳定重量的初步方法。文中结论得到了原体观测的验证。     

基于南极科考数据的ADCP深度订正实验

声学多普勒流速剖面仪由于其结构、原理及观测环境等因素,其流速观测结果与海水实际深度的匹配存在较大偏差。采用第31次南极科考实测ADCP及XCTD数据,通过计算实际声速,对ADCP层深计算公式进行了订正实验,使流速观测数据与其所对应的实际深度重新匹配。结果显示,深度订正值随深度的增加而增大,至700m处,最大订正值可达16m。相应的流速和流向也随深度的订正有大幅度的改变,而且,无论是深度还是流速和流向,其订正值均由低纬向高纬,逐渐增大。     

连云港淤泥质海床上波浪衰减研究──实验、观测及理论模型比较和评价

本文对连云港淤泥质海床波浪衰减问题通过室内实验、现场观测和理论模拟进行了综合研究，重点介绍了四种典型理论模型（粘性模型、粘弹性模型、宾汉模型及多孔介质模型），并通过与实验和现场观测结果的全面综合比较，对这些理论模型用于研究连云港地区波浪衰减规律的适用性进行了分析讨论。本文最后指出，针对连云港实际情况今后需要着重研究和发展波浪与淤泥底相互作用的非线性理论模型。     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数I.典型海域

为海洋监测设备实验水槽的设计和模型实验的开展提供动力环境方面的依据,分析了中国近海和各大洋典型海域浪、流、风等环境要素的特征,对中国近海给出环境要素特征量的平均值和最大观测值,对大洋给出统计的最大概率对应的要素值和1%概率大值;模拟能力评估显示,实验水槽对浪、流、风均具有很好的模拟能力,可满足今后对海洋监测设备开展的各类模型实验需要。     

TOGA-COARE IOP期间赤道西太平洋海表壁垒层的研究

根据“向阳红五号”调查船于１９９２－１９９３年ＴＯＧＡ－ＣＯＡＱＲＥ（Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｏｃｅａｎ ａｎｄ Ｇｌｏｂａｌ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｏｃｅａｎ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）强化观测期（ＩＯＰ）期间,在赤道西太平洋观测到的ＣＴＤ,海面气象等资料,计算了海表ｂａｒｒｉｅｒ ｌａｙｅｒ（壁垒层）厚度。并对该海区壁垒层厚度的变化特征及机制作初步     

南海北部上层海洋变化的定点观测分析

对南海季风试验(CSMEX)加密观测期(IOP)“实验3”号船在南海北部获得的CTD温盐和声学多普勒流速剖面仪(ADCP)海流等观测资料进行分析,给出东沙群岛西南部大陆坡附近IOP两个阶段定点观测的海洋分量部分结果,通过分析海水的动力、热力学结构,描述夏季风暴发、维持期间该测站上层海洋的变化,讨论近表面水的温度、盐度和海流对海面风场的响应.     

TOGA—COARE强化观测期间热带太平洋的海气特征

对TOGA—COARE强化观测期间(IOP)热带太平洋海域的海平面气玉,射出长波辐射,低层纬向风,海表层温度和20℃等温线深度等物理量的分布和演变特征进行了分析,指出IOP期间热带西太平洋海洋大气耦合系统的某些特征,为进一步分析研究强化观测期间获得的资料,提供气候背景。     

基于集合同化方法的南海北部最优观测实验

根据集合同化理论及最优观测方法,应用基于ROMS模式的南海北部区域模拟结果作为集合样本,对该区域的最优观测廓线以及最优观测航次进行了评估和选择.最优观测方法是一种不需要直接同化观测,而通过最小化分析场误差方差理论值来选择最优观测点的方法.最优观测方法根据卡曼滤波理论中协方差矩阵的更新方程,使用一组模式或观测得到的历史样...     

粗糙地形内潮导致混合的实验研究

内潮是海洋能量级串中重要环节,对维持海洋背景层结及大尺度环流结构起着重要的作用。本文设计了粗糙地形内潮导致混合的实验方案,对内潮混合机制进行了探讨。根据混合机理将流场分为三个区域:底边界层区、近底边界层区及远离边界层区。利用PIV及ADV观测内潮流场中断面的流速,计算并对比了两者的无量纲流速振幅、雷诺剪切应力及湍耗散率。对比结果良好,实验方案可用于内潮混合的实验研究。     

一种新型星载GNSS-R系统的地面验证实验

利用全球导航卫星系统的反射信号GNSS-R(global navigation satellite system-reflection)对海洋进行观测,目前已经成为一种新型遥感手段。介绍了一种最新研制的GNSS-R系统,以及使用该系统在北京怀柔水库开展的GNSS-R岸基测高实验。实验的目的,是在理想的湖面条件下验证系统的性能和检验测高算法的精度。实验得出:该系统能够在天线各阵元组合情况下实现GPS-R(global position system-reflection)信号的接收和处理;在把反演结果平均到1h后,使用C/A码的测高精度可达分米数量级。     

季节内SST和混合层深度变化的模式研究

用Niiler—Kraus类型的混合层积分模式,对TOGA—COARE强化观测期间由《实验3号》科学考察船观测资料得到的混合层深度和SST在季节内时间尺度的变化进行了模式研究。指出:1.混合层耗散参数与较长时间尺度过程风应力的变化存在着比较好的对应关系;2.模式可以较好的对风场和热通量场在季节内时间尺度的变化作出响应,模拟出季节内时间尺度SST的变化;3.Niiler,-Kraus模式在考虑耗散作用后,可用于海洋季节内时间尺度变化的模式研究。     

海南万宁近岸余流特征分析

根据2012-04在海南岛万宁近海海域获取的3次周日定点海流连续观测资料,我们计算分析了春季这一海域的欧拉余流特征。结果表明,研究海域的水体主要沿等深线方向流动,并在观测期间发生了转向,由04-10的西南向流转为04-14和04-17的东北向流。观测期间04-10的余流流速最小,04-14和04-17的余流流速较大,其中04-14余流流速最大,可达44cm/s。2004—2011年秋冬季流经研究海域的漂流浮标观测结果,进一步验证了万宁近海海水沿等深线方向流动的这一特征。在东北季风期,海水由东北向西南方向流动;在西南季风期流向则完全转向,自西南向东北方向运动;万宁近岸海流的主轴在20~100m等深线梯度最大的陆坡处,等深线最密集的海域流速最大。