海流计的发展现状及其应用

为解决海流计在实际应用中存在的部分专业术语不规范、译名不统一和归类有差异等问题,促进海洋观测仪器的发展和应用,文章参照相关标准规范、权威专著和专业文献等资料,根据海流计的工作原理和使用性质,结合业界实践经验,系统梳理各类型海流计的命名、分类、适用范围、特点和发展方向等内容。研究结果表明：海流计可定义为“一种用于测量海水流速和流向的仪器”,根据工作原理主要分为机械式海流计、电磁海流计、声学海流计和其他海流计4个大类,不同类型的海流计各具特性;其中,机械式海流计主要包括厄克曼海流计、印刷海流计、照相型海流计、磁录式海流计、遥测海流计和直读式海流计,电磁海流计主要包括地磁场电磁海流计和人造磁场电磁海流计,声学海流计主要包括声学多普勒流速剖面仪、声学多普勒海流单点测量仪、声学多普勒流速仪和时差式声学海流计,其他海流计主要包括激光多普勒测速仪、电阻式海流计、应变片海流计、倾斜式海流计、粒子图像测速仪和海洋湍流剖面仪。     

杭州湾地波雷达观测的海流数据取样率分析

根据杭州湾口区两台地波雷达5个半月观测的资料,对其中的3 189个有效观测时次的海流数据取样率(CSR)在空间和时间上的变化规律进行了分析,结果表明,在两台雷达波交叉观测的中心区域各测点的地波雷达观测的海流数据取样率高于外围区域,在中心区域海流数据取样率可达98%以上,向外围区域海流数据取样率逐渐平缓递减,到边缘区域海流数据取样率仅在20%以下;地波雷达观测的海流数据取样率有明显的日变化,白天海流数据取样率明显低于夜间;17时海流数据平均取样率达到最低值(约49%),然后很快上升,至02时达最高值(约74%),然后再缓慢下降至17时为止。同时在10时和20时地波雷达观测的海流数据取样率呈现两个相对低值点,可能与人们在这两个时段通讯繁忙所造成的干扰有一定的关系。海流流速对地波雷达观测的海流数据取样率也有较大影响,呈负相关,流速大时海流数据取样率比流速小时的要低,在海流数据取样率大于98%的中心区域,流速和海流数据取样率的相关系数小于-0.8,在海流数据取样率大于60%的区域,流速和海流数据取样率的相关系数小于-0.6,体现明显的相互关联。地波雷达观测的海流数据取样率和潮汐有着每日4次的良好相干,而似乎和风没有显著的关系。希望这些分析对地波雷达以后的推广使用能积累一些经验和参考意见。     

威马逊台风的实测风暴海流计算及分析

采用潮流调和分析和分离等方法,分析了海流连续观测站上受威马逊台风影响的ADCP海流资料,进行了实测风暴海流的计算。结果显示,风暴海流达到了与天文潮流同等的数量级,并与风暴潮存在一定的关系,如近岸01站风暴潮增水大时,风暴海流量值较大,离岸较远的02站则是在风暴潮变化大时,风暴海流较大。     

测流浮标系统中仪器架的改进

近年来,海洋物理学调查十分重视敷设小型浮标来获取海洋中、长期海流资料。 我国现行浮标测流所用的海流测量仪器主要是国产HLJ1—1型印刷海流计、进口的萨瓦纽斯转子海流计和安德拉记录海流计。对于后两种海流计,在锚定浮标系统中尚可直接与锚定缆串联;对于前者则要用一种平衡浮子相配套的三角架(如图1所示)。     

一种轻便微电脑直读式海流计

本文介绍一种新研制的直读式海流计。海流计每百秒显示一次海流的速度和方向以及测量计时;每小时记录一次测量数据,无须人员值守。需要时,可将海流计存贮的记录取出。 本文介绍采用LP-6805微电脑的海流计的系统结构。这是在直读式海流计智能化方面所做的一次尝试。     

基于潜标观测的牛郎海山的深海海流的低频变化特征

本文利用在西太平洋牛郎海山布放的两套锚系潜标获取的长时间海流观测数据,分析了深海的海洋动力环境特征,着重阐释了该海域海流的全水深垂向结构及其低频变化特征。结果表明:（1）年平均海流及其变化幅度均在上层最大、中层和深层次之、中深层最小;（2）年平均上,150 m以浅的海流为东向的副热带逆流,150 m以深和中层为西向流;山顶处的近底层海流为较稳定的弱南向流,山底处的近底层海流为西南向流;（3）在山顶和山底,各深度层次的海流在全年均表现出100 d左右的振荡周期;在2 000 m以浅,各深度层次的海流振荡的位相基本一致,振荡幅度在表层最强、随深度的增加而减小;在2 000 m以深,海流变化的位相与2 000 m以浅相反,振荡幅度在4 000 m最强。     

海流发电种种

对海洋能的研究和利用,人类从很早以前就开始了。用海流发电的研究,则是近十几年才开始。海流发电是依靠海流的冲击力使水轮机旋转,然后再带动发电机发电。目前,海流发电站通常浮在海面上,用钢索和锚加以固定。     

辽东湾北部海域单站海流谱分析

本文根据1989年1～4月和1989年12月～1990年3月,在辽东湾北部海域利用安德拉海流计所获取的两次海流资料,采用旋转谱分析方法,对该海区海流的内部结构作初步探讨,得到了该海域海流的一些运动学特性,并讨论了空间分布和时间变化。     

关于海流仪测量准确度的浅析

本文分析了海流测量误差的来源,论述了对海流仪检定设备的要求,归纳了海流仪测量准确度的表达法,最后,为统一海流仪测量准确度,提出几点建议。     

南海北部海流观测结果及其谱分析

为了掌握南海北部海区的海流及潮流情况,利用2000年8-11月在南海北部海区75天的ADCP定点流速观测资料,对海流的观测结果、海流前进矢量图、海流的日平均流速、海流随时间和深度的变化情况、正压流速的矢量旋转谱和斜压流速的二维矢量频率波数谱以及正压潮流进行了分析研究。结果表明,此处海流主要为逆时针方向旋转,并且K1和M2为主要分量。这说明南海北部海区的海流及潮流变化比较复杂,需要大范围的长期观测才能更好她掌握其特征与变化规律。     

仅考虑铅直湍流的海流流速计算及予报的研究

本文在仅考虑铅直湍流的情况下,提出一种计算海流流速及予报海流流速的理论及方法。是在海流基本上是由海洋内部密度分布及海面风力和气压作用下形成的认识下,依据一定的事实,先行确定水平压强梯度力及铅直湍流动力粘滞系量,而后计算定常恒速海流及予报海流流速的。在建立海流流速予报方程解时,除了要求得流速随时间变化的解,尚需求得海水密度随时间变化的解。在海水密度随时间的变化予知的情况下,即可依据予知的风速及降水、蒸发差等随时间的变化,予报海流。曾对东中国海黑潮流系进行了定常恒速水平流速的计算。     

南海深海潮流分析

本文使用磁录海流计在千米潜标系统南海试验期间获取的深海海流资料,对该海域深层海流进行了初步分析,提出了潮流和余流的运动规律。     

基于水平轴海流能发电系统的海流流速神经网络软测量

为了解决海流能发电系统中,有效海流流速难以测量的问题,提出将水平轴海流能发电系统当成一个大型流速仪,用于海流流速的软测量研究。分析了水平轴海流能发电系统的工作原理和运行过程,建立了基于BP人工神经网络的软测量数学模型。将叶轮机转速,发电机输出功率和占空比信号作为输入变量,将海流流速作为输出变量。仿真结果表明,所建立的BP神经网络是海流流速软测量的有效方法,能较好地跟踪有效海流流速的变化趋势,并具有较高的估计精度。     

基于相对运动考虑海流影响的拦截弹布放方法

为了提高海流影响下的悬浮式深弹拦雷概率,建立了海流使悬浮式深弹布放位置产生偏移的简化模型,分析了采用非标准射击条件修正方法进行海流修正的不足,进而提出了基于相对运动的海流修正方法,计算得到了考虑海流影响下的悬浮式深弹布放参数;然后通过计算机仿真理论验证了是否考虑及修正海流影响对悬浮式深弹拦雷效果的影响。 结果表明:当鱼雷报警距离为远,海流流速为 3 kn 时,修正海流影响能够使悬浮式深弹的拦雷概率提高 10% ~20%。     

南海北部大陆坡区斜压海流的垂向结构

对南海北部陆坡区一定点站连续28.6d的27个等间隔水层(11,15,…,115m)的ADCP海流观测资料进行正压海流、斜压海流分解, 运用调和分析、功率谱分析和能量计算等方法着重对观测点各水层的斜压海流的时间序列进行研究.得到如下结果:(1)斜压海流向岸分量平均值、斜压海流两分量样本标准差、斜压海流K1分潮流振幅、斜压海流的平均涡动动能以及斜压海流向岸分量功率谱显著的谱峰值的垂向分布均随深度的增加由大变小再变大.(2)斜压海流的日周期显著, 斜压海流的日分潮流的椭圆长轴方向偏NW-SE向, 日分潮流作顺时针方向旋转;斜压海流的日分潮流迟角的垂向分布是:约以67m为界,界面附近水层的迟角变化较大,远离界面的水层的迟角分布较稳定,界面上、下水体的迟角反向;67m层以浅水层, 相对集中在300°附近,67m以深水层,主要分布在120°周围.(3)斜压海流的平均涡动动能较大,约占实测海流平均动能的41%,其向岸分量大于沿岸分量, 且其大小与日分潮流椭圆的长短轴分布相对应.(4)斜压海流功率谱峰值显著周期在24h左右;19与99m层相同,为23.6h,55m层为24.4h;斜压海流向岸分量与沿岸分量功率谱的显著谱峰值的垂向分布有所不同, 前者随深度增加由大变小再变大,后者则随深度增加而减小.     

晚更新世以来南海冬季古海流分布格局和演化机制

总结了前人对南海12个岩心的Uk’37法所反演的古海表温度,结合晚更新世以来典型地质时期南海海洋环境记录,探讨了晚更新世(120kaBP)以来南海冬季表层古海流分布格局及其演变机制。结果显示:南海冰期与间冰期冬季的表层古海流存在明显差异,冰期冷性海流势力强盛,表层海流呈逆时针环流;间冰期暖性海流势力较强,表层海流呈双向穿越流。黑潮势力的变化对南海的表层海流性质与格局起重要作用。     

从浮游植物的分布探讨闽东渔场的海流

本文利用1983年9月—1984年9月闽东渔场调查所获的浮游植物样品,选择在特定海流中大量生长,对环境条件有较严格要求的种类作为海流指示植物,据此,对闽东渔场的海流进行了初步探讨。     

上川岛外一浮标站的海流矢量时间序列的旋转谱分析

自七十年代初以来,国外已广泛地应用矢量时间序列谱分析方法作海流和惯性波动研究。而在国内,海流谱分析的工作近两年来才刚刚开始。究其原因,并非对谱分析技术缺乏了解,而是由于缺乏长期的、连续的海流矢量序列资料的缘故。然而这些资料的获取并非易事,这就大大地限制了海流谱分析工作的开展。     

南海环流的三维数值模拟

本文采用Backhaus的三维海流模式,运用半隐式及C-网格方法求解基本方程,对南海各季的平均海流流场进行了数值模拟。将模拟结果与已有的研究结果进行比较,其主要流系基本上是相符的,夏季表层基本上为一反气旋型环流;冬季则转变成气旋型;在冬季,从50m层起开始显露出“南海暖流”的存在。这些表明南海海流的某些主要特征基本上已经被此模型成功地再现出来,同时此模型又给出了垂直方向各层的海流情况,在目前尚缺乏深层实测海流资料的情况下,上述深层海流的模拟结果有一定参考意义。     

海洋浅层流的测量方法与分析

测量浅层海流是比较困难的,在波浪区内,测流仪器的运载体和海流计本身都会受到影响,因而在室内静水槽中检定合格的海流计,在实际海洋中动态条件下使用,其测量值和实际值会产生较大差别,降低了所测数据的准确度,本文简要说明了浅层测流时产生误差的原因和海流计的选用原则,并介绍了几种浅层测流的方法。