伴随同化方法在渤、黄海生态模式中的应用——生态参数的空间分布

将伴随同化方法用于渤、黄海NPZD三维浮游生态动力学模型的研究中,利用1998年～2006年的SeaWiFS叶绿素资料作为观测数据进行同化实验,优化难以确定的生态参数.文中对参数在整个计算区域取常数时进行了优化,同时尝试了一种新的参数化方案,即在海区中选取一些点作为独立参数点,其它点的参数由独立参数点的值经过线性插值得到,优化独立点的参数后得到所有计算格点的参数.针对这两种不同的参数化方案做了一系列对比实验,结果表明利用伴随同化方法反演空间分布的参数能有效地提高数值模拟的精度.     

热带西太平洋某些海洋,大气参数的年际变化特征

本文使用西太平洋海洋次表层水温、岛屿测风、气压、降水等资料,据一、二维谱分析方法,较详细地分析了热带西太平洋这些海洋、大气参数的年际变化特征,以及它们与副热带高压年际变异的关系。此外,文中还讨论了海-气相互作用对各海洋、大气参数年际变化的作用。     

数字海图与海上作战仿真训练

地形及地表景物是虚拟环境的主要组成部分。在虚拟战场环境中,地形模型的基础是真实的原始地形数据,原始地形数据包括地形高程数据和地形文化数据,地形文化数据是表征地表地理文化特征的数据。讨论了二维建模的整个过程,提出了基于区域划分的分层分级的地形二维模型和利用数字海图高程点数据的三维建模方法,可以应用于虚拟海战场环境的系统开发。     

天然气水合物超声和时域反射联合探测技术

首次将超声探测技术和时域反射技术集成于一个系统中,可实时探测沉积物中水合物饱和度和声学参数。进行了58个轮次的水合物生成与分解实验,超声、时域反射和温压异常3种方法所探测到的生成点、分解点吻合,这说明利用超声技术和时域反射技术联合探测沉积物中水合物的饱和度与声速是十分有效的,将有助于更好地了解含水合物沉积层的物理性质,为海洋天然气水合物的地球物理勘探和资源评价提供基础性参数。     

HHO-LSSVM算法在匹配地面点云孔洞修补中的应用研究

针对无人机匹配点云经地面点滤波后会存在较多孔洞的问题,提出利用哈里斯鹰算法(harris hawks optimization, HHO)优化最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LSSVM)来进行地面点云孔洞修补。首先利用八叉树结构法对滤波后点云数据进行地面特征点提取,其次采用哈里斯鹰算法对最小二乘支持向量机中的核参数和正则化参数进行优化,并利用组合算法构建匹配地面点云孔洞修补模型。实验结果表明,与单一最小二乘支持向量机相比,组合模型的孔洞修补精度提高了22.3%,其稳定性也得到增强,具备一定的时效性及现实性。     

基于L型阵列的二维CAATI算法高分辨DOA估计

将多角测深侧扫声纳（MSBSS）中应用的计算到达角瞬态成像（CAATI）技术扩展到三维空间,提出一种基于L型阵列的二维CAATI高分辨DOA估计方法,同时解决了信号的参数配对问题。该算法具有运算量和快拍数均较小的优点,为水下三维高分辨探测提供了可能。     

水下拖曳系统运动姿态仿真研究

采用凝集参数法建立了水下拖曳系统的三维离散模型,该模型由一系列的质量点和不计重量的弹簧组成.采用数学模型编程对NCEL浮球实验和四个典型拖曳系统进行了仿真计算.计算结果表明此数学模型具有一定的理论意义和工程实用价值.     

点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法

本文给出点源二维各向导性地电断面的直流电场有限元解法。首先,用付氏变换将点源二维各向异性地电断面的三维边值问题转变成二维边值问题;然后导出与二维边值问题相应的变分方程;最后用有限元法解变分方程并用付氏反变换,就获得三维空间中的电位 本文用此方法给出二个算例,并与解析解进行对比。     

解析四维集合变分参数优化方法研究

传统的四维变分数据同化方法在同化观测资料的同时可以对数值模式参数进行优化,然而传统的四维变分方法需要针对不同的数值模式编写特有的伴随模式,因此算法的可移植性差,同时计算时耗费大量资源。本文提出了一种新的基于解析四维集合变分的参数优化方法,该方法以迭代搜索得到的模式参数为基准展开扰动并构建样本集合,由此显式地计算协方差矩阵,并得到代价函数极小值的解析解,从而避免了伴随模式的使用。基于Lorenz-63模型对该方法进行单参数和多参数数值试验和优化效果检验,并在不同的同化时间窗口长度和观测采样间隔情况下,采用传统四维变分方法与之进行对比,结果显示,新方法表现出与传统四维变分相同的优化性能,都能有效收敛到真值,而新方法不需要计算伴随模式,可移植性好。本文还测试了不同的集合成员个数和模式参数真值的情况下新方法的同化效果,结果表明,新方法对集合样本个数及模型参数真值不敏感,采用较少的集合样本即可完成数据同化。     

基于Cesium的海洋环境要素三维可视化研究

基于海洋环境要素数据多源的特点,三维地球的可视化显示更有利于海洋复杂信息传递.Cesium是一款免费、拥有诸多API(application programming interface)的开源地图引擎,本文将二维可视化渲染效果较好的点方式可视化法、点图标映射法和流线法应用在Cesium三维地球引擎中,以NetCDF数据...     

分段式造波机生成波浪内外部结构的一致性分析

用60个波高仪组成2m×2m的方阵,同步测量波面过程,用Doppler声学流速仪获得了二维正向和斜向规则波、二维正向和斜向随机波以及三维随机波浪场中不同水深处的同步Euler水质点速度各方向分量的高精度的时间过程资料.以此为出发点,讨论了分段式造波机生成波浪的周期分布特征,发现三维随机波浪周期分布的μ值与二维随机波浪比较有明显增大的趋势.分别从速度合矢量方向与波向的吻合程度(对二维波浪)、"多点波面"组合与"波面-水质点速度"组合两种方式得到方向谱的吻合程度(对三维随机波浪)等不同角度,论证了分段式造波机产生的波浪的内外部结构的一致性.     

采用射线追踪法的天然气水合物海底地震观测系统设计

射线追踪法是以建立的地下地质模型为基础,研究不同的激发点发出的射线经地下地质界面反射后可以被接收到的信息,从而了解不同的观测系统对于特定地质条件地震资料采集的效果,对于海上地震采集相关参数的确定十分关键.在天然气水合物地震勘探中,丰富的多波勘探信息对于查清水合物内部速度结构、提高地层的分辨率具有重要意义.本文在分析国外天然气水合物海底地震仪(OBS,ocean bottom seismometer)勘探的应用成果基础上,采用射线追踪法理论计算和海上实验,实现了针对天然气水合物的海底地震观测系统设计,试验获得了转换横波记录,取得了良好的应用效果.     

深海拖曳系统运动响应的理论研究

本文用二维动力学模型模拟了6000m深拖系统的静态和动态响应,建立了一种新的拖体边界条件,并对有航速情况下的收、放缆运动进行了计算和比较,讨论了影响拖体运动响应的几个参数.本文的计算方法为拖体运动的实时控制提供了理论依据.     

点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法

本文给出点源二维各向异性地电断面的直流电场有限元解法。首先，用付氏变换将点源二维各向异性地电断面的三维边值问题转变成二维边值问题；然后导出与二维边值问题相应的变分方程；最后用有限元法解变分方程并用付氏反变换．就获得三维空间中的电位。本文用此方法给出二个算例，并与解析解进行对比。     

基于X波段海洋雷达的南海西北部内波参数特征研究

中国南海是内波频发海域,卫星遥感在内波参数特征的统计分析中得到了广泛应用,但是卫星轨道的重复访问时间长,不能连续观测内波参数的变化特征。X波段海洋雷达具有高时间和空间分辨率,可以长期连续观测内波的变化,本文提出了利用X波段海洋雷达图像提取内波参数的方法,并利用连续观测的数据研究了各参数的分布特征。首先,对雷达图像进行预处理,包括平均处理及斜坡校正两步;利用二维快速傅里叶变换确定内波的传播方向,进而根据该方向上的径向廓线确定内波的相速度大小、波长及周期。最后,利用在南海石油平台上观测的X波段雷达图像对内波各参数进行提取和统计分析,结果表明,研究区域内波的传播方向多为西北向及西向传播,相速度多为0.6～0.8 m/s,波长一般为400～600 m,周期大部分不超过1000 s。     

中国东南沿海区域台风数值模拟与危险性分析

通过网格定点法对我国东南沿海区域性台风危险性进行了分析。利用对各网格点有影响的历史台风数据,建立了各网格点的台风关键参数的最优概率模型。利用Monte-Carlo方法产生每个网格点1 000年间的虚拟台风事件。采用YanMeng(YM)风场模型模拟了100个历史台风的最大风速,通过使这些最大风速与观测的最大风速误差和最小,建立了一组新的计算最大风半径Rmax和Holland气压参数B的公式,结果表明新的台风参数计算方案效果良好。利用新的参数计算方案、YM风场模型、特定地点的台风衰减模型以及合适的极值分布模型,预测了各个网格点不同重现期的极值风速,进而绘制了台风多发区域的设计风速图。最后研究了不同B模型、Rmax模型和极值分布模型对预测的极值风速的影响。可以为结构抗风设计和台风防灾减灾提供新的参考。     

对海上高分辨率二维地震作业的认识

1994－1996年，广州海洋地质调查局承担了南海西部石油公司在北部湾的部分高分辨率二维地震调查工程，调查船使用设备为1993年从美国引进的OYO地震仪（型号为DAS－1），施工过程前期进行了参数选择试验。本文介绍了高分辨地震调查参数选择依据、高分辨率二维采集中的一些注意事项、高分辨率二维采集中的一些注意事项、高分辨率地震资料的采集方法以及一些参数设定的原因。     

长江口海域浅水波浪数值模拟的探讨

本文应用中国海洋大学研制开发的“二维浅水海浪谱数值模式”,选择东向入射波进行了口门及航道内较具代表性的5个点的模拟。初步分析了该数值模式在复杂地形、径流等环境条件下的表述性和敏感性,为“二维海浪谱数值模式”在长江口海域的应用做一些探讨性工作。     

江苏梁垛闸潮间带表层沉积物特征及输运趋势

采用激光粒度仪对2004年1月在江苏梁垛闸附近潮间带下部采集的36个表层沉积物样品以及垂向海岸的8个表层沉积物样品进行了粒度分析,获得了粒径分布和矩值参数的分布规律,结果表明:(1)江苏梁垛闸附近潮间带表层沉积物以粉砂为主,随着由海向陆水动力的减弱,沉积物粒度参数出现有规律的变化,由海向岸其粒径逐渐变细,分选变好,砂的含量逐渐减少,粘土和粉砂的含量逐渐增多。(2)运用G ao-Co llins二维沉积物粒径趋势分析模型模拟出了江苏梁垛闸潮间带的泥沙输运趋势,即该区的泥沙主要向北和北偏东16°左右方向输运,这种运动趋势主要受当地的潮流特征、地貌形态等因素的控制。     

赋双平滑参数的广义补偿最小二乘估计

基于补偿最小二乘法思想,研究推导了半参数模型解算的极小化过程中,在残差和补偿项均赋予平滑参数的广义补偿最小二乘估计解的形式及其均方误差计算公式;模拟算例表明:在这种规则下,不仅可以克服病态性对半参数模型解的影响,而且也可以正确分离系统误差。新规则下,要求赋予的两个平滑参数之和等于1,各平滑参数严格限定在区间(0,1],从而使平滑参数的选择范围得到大幅缩小,为本法的应用提供了有利条件。