一种逆式回声仪传播时间数据的处理方法

逆式回声仪（Inverted Echo Sounder,IES）是深海声层析领域主要的信息采集设备,它发射声信号并根据接收时间来反演海洋区域的物理性质。但是由于海洋深度的不均匀性,不同设备采集的信息难以进行统一使用。针对上述问题,基于墨西哥湾逆式回声仪采集数据开展研究,结合 IES 数据转化方法实现传播时间信息的拟合与去噪。还针对季节偏差与参考面转化进行深入研究,提出了一种考虑季节偏差的方法,将季节偏差从测量数据中剔除,并将时间数据转化到定义参考面上,有效提升了数据处理方法的鲁棒性。方法可适用于其他海域逆式回声仪数据的处理,也可为其他类似研究提供参考。     

海洋沉积地质过程模拟:性质与问题及前景

探讨了海洋沉积地质数值模拟的功能问题.地球科学研究以正演方法(以数值模拟为代表)和反演方法(以地层记录分析为代表)的结合为特征.数值模拟作为一种重要的研究工具,具有获得过程和机理分析结果、形成工作假说、指导现场观测和采样的作用.与此同时,在正反演交融中模型本身也得到了提高和完善.在海洋沉积地质领域,数值模拟在沉积物输运...     

高光谱遥感技术在海洋研究的应用及展望

在分析高光谱遥感特点的基础上,从其在海洋应用的基础研究和在海洋与海岸带资源环境监测研究2个方面,论述了高光谱遥感在海水叶绿素浓度、悬浮泥沙含量、污染物和表层水温、海冰、海岸带探测的应用和研究进展,最后本文提出了高光谱遥感在海洋研究中着重发展的几个问题:(1)建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库;(2)开展海洋遥感信息系统建设;(3)开展基于高光谱遥感数据的海洋系统光学特性提取模型的研究;(4)开展基于高光谱遥感数据的海陆系统交互作用的环境效应研究.     

海洋投弃式温深剖面仪应用发展概述

海洋温度的变化会显著影响水下声传播、生物活动、气象和洋流等现象,温深是反映海洋变化运动规律的基本参数。投弃式温深剖面仪(Expendable Bathythermograph,XBT)、温盐深测量仪(Conductivity Temperature Depth,CTD)、全球海洋实时观测网(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)等是目前进行海水温深测量的主要仪器。其中XBT因其现场测量简便、效率高、硬件成本低等特点,正在被大规模使用。本文主要介绍有关海洋温度测量的背景及演化历史,分析对比了国内外相关仪器设备的发展现状,总结了国产化产品还存在的差距和不足,另外对传感器、结构设计、数据通讯传输、数据后处理、可靠性研究等关键技术和研究热点进行了详细介绍,最后对未来无人平台的技术发展路线给出了思路和见解,开展投弃式温深剖面仪的相关技术研究和产品研制对实现国产化有积极的推动意义。     

ROV在海洋油气田开发中的应用及展望

水下机器人(ROV)以其综合优势,在海上油气田勘探、开发和生产全生命周期中的各个阶段发挥着重要的作用.结合行业应用实际,系统介绍了ROV的原理和系统组成,以及海上油气田开发过程间各种作业类型中ROV的应用,对其工作内容、方式和风险进行了全面的详细论述和总结.同时,对ROV以后的技术发展趋势进行了展望.     

浅谈Web技术在海洋信息服务网站中的应用及展望

web技术提供了一个突破时空局限、交流各种信息的互动平台。简要介绍了Web技术的发展历程,根据当前Web应用技术分析了当今海洋网站技术平台的发展趋势。     

AIS系统在海洋遥感卫星的应用与设计优化

目前国际和国内已普遍采用星载船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）接收系统提升针对全球船只信息的采集和监测能力。本文主要介绍了国内外星载AIS系统发展的主要进展及取得的成果,重点针对目前星载AIS系统存在的近海船只密集区域信号碰撞导致检测概率降低的技术问题,通过建模仿真找到具体原因,给出后续AIS星载载荷针对此问题在设计和应用上的优化建议。本文可作为后续星载AIS系统设计的参考。     

原位PCR及其在海洋细菌检测中的应用

原位PCR技术在海洋生物研究中应用较少,尚无规范的方法步骤。将原位PCR技术应用于海洋细菌功能基因检测,通过实践探讨了影响原位PCR的关键因素,指出细胞的固定和消化是影响其成败的关键;探讨了有关的实验条件;并展望了在检测海洋细菌,尤其是对目前尚无合适方法定量检测的典型海洋功能细菌等的检测方面,原位PCR有望发挥重要作用。     

稳定同位素方法在海洋N_2O研究中应用展望

氧化亚氮(N2O)是大气中重要和微量的温室气体,且在平流层N2O形成NO自由基与O3发生反应破坏臭氧层.海洋是大气中N2O净源,但由于海洋中生物化学过程的复杂性,有关N2O形成机制至今是人们研究的重点和难点.应用稳定同位素分馏原理对海洋中N2O形成机制的研究,区分海洋中通过硝化和反硝化过程不同途径产生的N2O过程,为深入研究海洋中N2O循环、估算将来大气中N2O浓度变化提供有用工具.     

日本海西南海域现场观测和卫星高度计获取的海面高度距平的比较研究

压力传感逆式回声仪(pressure-sensor-equipped inverted echo sounders,PIES)可以用来测量海底压力和声波从海底到海面的传播时间。海底压力和声波传播时间分别被用来估计水体质量变化(正压)和比容变化(斜压)对海面高度距平的贡献。对由PIES在日本海西南海域现场观测数据得到的海面高度距平(PIES SLA)与卫星高度计海面高度距平(Sat SLA)进行了比较研究。利用相关分析法,对PIES SLA和沿轨T/P卫星、沿轨ERS-2卫星测得的海面高度距平(TP SLA、ERS-2 SLA)进行了比较;对PIES SLA和AVISO网格化海面高度距平进行了比较,估计可能的误差来源,并分析PIES SLA正压部分和斜压部分对SLA的贡献。比较发现,PIES SLA和Sat SLA的相关系数较高,且均方根误差较小,并且对特定区域和特定站点产生误差可能的原因进行了进一步的探讨。通过研究,有以下结论:(1)相对于湾流和黑潮地区,这一区域正压部分对海面高度的贡献相对较大;(2)如果再考虑斜压变化对海面高度的贡献,PIES SLA和Sat SLA相关系数会有所提升;(3)在高能区PIES SLA和Sat SLA相关系数较高,符合得相对比较好。总的来说,在日本海地区,PIES SLA和Sat SLA相关系数较高,具有较高的一致性,能为我国海洋二号(HY-2)等卫星高度计的校验提供一种可靠的方式。该研究对于PIES的研发和设计以及对于PIES的布放位置的选择都有一定的借鉴意义。     

深水多波束声呐测深数据精度评估

多波束测深精度评估是水深测量质量控制的重要方面,静态精度评估与交叉测线动态精度评估能够从不同角度表征测深精度,估计测量样本的综合误差。在实际调查作业过程中,由于缺少水深真值,在进行精度估计时缺少可操作性。本文利用Kongsberg EM120型深水多波束系统的测深数据,基于某一区域的重复测量数据,应用中央波束的水深数据进行静态精度分析;通过引入网格化方法,进行动态水深精度评估分析,并通过偏差分析揭示测量样本的误差分布特征。结果表明,中央波束水深数据静态精度评估与基于网格化方法的动态精度评估具有实际可操作性,其结果能够有效估计测深的综合误差;重复测量数据的偏差分析能够有效展示误差的分布特征。     

单波束测深技术在海底管道检测中应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用了单波束测深技术。对探测过程中海底管道的声波反射特征和解释方法进行了研究,研究结果表明,浅水时反射曲线更能反映管道的真实形态;深水时无论是绕射曲线还是反射曲线均与管道的真实形态有较大差异。波束角会严重影响单波束对海底管道的探测能力。通过对测量记录的分析,可对海底管道的位置、埋设深度和是否发生悬空等状况进行判断。     

基于单波束测深资料的海底冷泉动力学特征反演方法研究

为了准确理解冷泉水体中甲烷气体的分布规律,综合运用单波束测深数据和冷泉水体流场数据,建立了冷泉气泡上升、溶解速率的定量反演方法,利用现场海试资料对反演方法进行了验证,并对海试区域的冷泉气体溢出、溶解通量以及冷泉水体的甲烷浓度进行了估算。计算结果表明,考察船航向与冷泉水体流向的差异会对声学探测结果产生影响,当航向与流向的夹角大于±60°时,声学成像中冷泉倾角的误差将超过50%。同时,冷泉气泡上升速率的衰减与溢出口水深显著相关,相关系数可达0.9,并且冷泉上升流对上升速率的提升效果明显。水合物稳定带的分布对冷泉气泡的收缩速率影响显著,稳定带内、外收缩速率的差异可达3～4倍。冷泉气体通量的计算结果表明,调查区域内冷泉的溢出强度整体较大,同时溶解通量与水深之间呈现明显的分段效应。根据冷泉气体溶解通量估算的冷泉水体甲烷浓度与色谱分析结果具有较好的一致性。相关研究有助于实现对冷泉水体中甲烷气体分布的定量评估,为潜在海底冷泉区的圈划和海域天然气水合物的调查提供技术支撑。     

作业现场回声测深仪的器差订正方法比较

在作业现场使用回声测深仪测量海水深度的实践中,总结出了用于回声测深仪的器差订正方法中比测杆法、比测水陀法、温盐订证法的优缺点和使用范围,指出比测杆法只适用于在海水5 m以浅区域测水深中作比测,比测水陀法不能保证比测的准确性.进而,重点介绍了根据实践经验制作出的比测器的比测过程、步骤和方法,改法通过调整回声测深仪的声速,...     

多波束测深技术在海底管道检测中的应用

为查明海底管道的位置和掩埋状态,在海底管道检测中使用多波束测深技术。介绍了多波束的系统组成、调查方法和数据处理等内容。重点对数据处理进行了论述,提出了确定海底管道位置和掩埋状态的分析方法,并对影响多波束检测效果的频率、波束角和水深等因素进行了探讨。通过分析认为,与单波束相比,多波束在海底管道检测中具有直观、高效和高分辨率的特点,具有较好的工程应用前景。     

Estimation of eddy heat transport in the global ocean from Argo data

The Argo data are used to calculate eddy(turbulence)heat transport(EHT)in the global ocean and analyze its horizontal distribution and vertical structure.We calculate the EHT by averaging all the v′,T′profiles within each 2×2 bin.The velocity and temperature anomalies are obtained by removing their climatological values from the Argo"instantaneous"values respectively.Through the Student’s t-test and an error evaluation,we obtained a total of 87%Argo bins with significant depth-integrated EHTs(D-EHTs).The results reveal a positive-and-negative alternating D-EHT pattern along the western boundary currents(WBC)and Antarctic Circumpolar Current(ACC).The zonally-integrated D-EHT(ZI-EHT)of the global ocean reaches 0.12 PW in the northern WBC band and–0.38 PW in the ACC band respectively.The strong ZI-EHT across the ACC in the global ocean is mainly caused by the southern Indian Ocean.The ZI-EHT in the above two bands accounts for a large portion of the total oceanic heat transport,which may play an important role in regulating the climate.The analysis of vertical structures of the EHT along the 35 N and45 S section reveals that the oscillating EHT pattern can reach deep in the northern WBC regions and the Agulhas Return Current(ARC)region.It also shows that the strong EHT could reach 600 m in the WBC regions and 1 000 m in the ARC region,with the maximum mainly located between 100 and 400 m depth.The results would provide useful information for improving the parameterization scheme in models.     

国际全球海洋环流预报系统的现状与展望

回顾近年来国外主要海洋预报业务机构全球海洋环流预报技术的发展现状,特别是最近5～10 a来在全球海洋动力数值预报模式和多源资料同化技术方面的主要进展。结合未来相关学科发展的趋势,围绕观测体系建设、数据共享机制、大数据分析等新技术应用等方面提出国内相关研究工作的发展建议。     

OBS海洋环境信号分析与应用

为研究海洋环境信号在OBS(Ocean Bottom Seismograph)原始数据中的规律及应用,根据OBS原始数据的波形及频谱特征,将研究区划分为5个时间段,依次为旧涌浪阶段、风浪渐强阶段、风浪全盛阶段、风浪消退阶段和新涌浪阶段。结合海洋天气预报,认为上述现象是由偏南风风浪对海流的影响造成的。参考野外地震数据采集记录班报,得到各阶段的时长和距离,计算风浪渐强、全盛和消退阶段OBS附近海流的平均速度。结果表明:OBS原始资料中浅海海洋环境噪音增强的主要因素是风浪,且风浪引起的噪音信号的波形变化特征是渐进式的;OBS可用于接收某种特殊阶段(如台风、海啸等)的噪音信号,并根据噪音信号的波形特征、频谱变化规律和持续时间估算该阶段的海流速度变化。     

RTK与测深联合技术及其在近海工程勘查中的应用

陆上勘查孔位海拔高程的测量工作多采用水准高程传递的方法。海上钻探孔位的海拔高程,由于海洋条件限制,此方法并不适合。为了满足近海工程勘察中测量孔位高程的实际需要,本文采用实时动态差分全球定位系统(GPS-RTK)技术和测深技术,组成RTK和测深仪联合作业系统来测量勘查孔位的标高,在实际近海海洋勘查中取得了良好效果,以便促进RTK技术在海洋工程建设中的应用。