水下辐照度分布的异常尖峰现象及其机理初探

简述了水下辐照度异常尖峰分布现象和它的主要特征，根据海水光学参数的关系及水下总辐射的指数衰减方程导出了上行和下行辐照度垂直分布的三参数模型，该模型包括三个参数：海水体吸收系数ａ（ｚ）、后向散射系数ｂｂ（ｚ）和平均余弦的初始边界μ，（０）。利用该模型对几种典型水体中辐照度垂直分布的模拟结果与海上实测结果很一致。在模拟计算基础上，分析讨论了异常尖峰的产生机制。     

水下辐照度分布的异常尖端现象及其机理初探

简述了水下辐照度异常尖峰分布现象和它的主要特征，根据海水光学参数的关系及水下总辐射的指数衰减方程导出了上行和下行辐照度垂直分布的三参数模型，该模型包括三个参数：海水体吸收系数α（ｚ）、后向散射系数ｂｂ（ｚ）和平均余弦的初始边界μ（０）。利用该模型对几种典型水体中辐照度垂直分布的模拟结果与海上实测结果很一致。在模拟计算基础上，分析讨论了异常尖峰的产生机制。     

水下剖面光谱原始数据异常值的判断方法

针对水下剖面光谱原始数据的物理特点和计算要求,应用截断点法对其异常值进行判断,并与另外两种较常用的异常值判断方法(三倍标准差法、P roSoft软件中的比值法)进行了比较。结果表明:(1)截断点法对光谱数据异常值具有较好的判断性能,异常值几乎都能被正确识别出来,且基本上无发生误判情况;(2)该法有效避免了参数选择判断的主观性;(3)该法的算法比较简单,便于计算机的编程处理。     

三参数模型法地层压力预测及应用

针对目前地层压力不能够精确预测的问题,提出了利用测井声波资料配合相关测井曲线预测地层压力的三参数模型法,该方法考虑了与地层声速相关的3个主要因素,即泥质含量、孔隙度、有效应力。将该方法应用于济阳坳陷东营凹陷,通过实测压力系数与预测压力系数的对比分析,结果表明:利用三参数模型法预测地层压力在提高地层压力预测精度方面具有一定的有效性与合理性。     

基于相关性分析的水下定位异常数据校正及丢失数据修补方法

超短基线是实现水下拖体设备精确导航定位的必备设备,是目前我国在国际海底区域进行资源深入调查研究的重要装备。受水声信号传播损失、多径效应和其它设备噪声等因素的影响,超短基线水下定位数据存在诸多异常点,已严重影响水下定位数据的可信度和使用。针对该问题,本文提出并实现了一种基于相关性分析的剔除随机异常点和回归填充改正算法,并采用国际海底区域实测水下定位数据对算法可靠性进行了验证,同时采用模拟仿真方法对小时间尺度的定位数据进行了预测对比,取得较好效果。结果表明,该算法快捷、有效,有望在后续国际海底区域调查中推广应用,为国际海底资源调查水下装备的准确定位提供直接服务。     

建立高程异常内插计算综合模型的研究

大地测量中数值逼近模型可分为两类:函数模型与统计模型,两种类型各有优、缺点。函数模型逼近一般求定逼近场的系统性或某种规律性趋势。统计模型逼近的主要特点是计算灵活,尤其对稳态随机过程的逼近效果较好。试图将二者有机地结合起来,以便充分利用函数模型逼近的规律性和统计模型逼近的灵活性,从而提高待求量的精度和可靠性。并通过实际算例证明将两者结合起来可有效改善拟合效果。     

基于TIN模型的水下地形匹配定位算法

针对当前尚无直接利用海图水深构建不规则三角网(triangulated irregular network,TIN)进行水下地形匹配定位的现状,提出了一种基于TIN模型的水下地形匹配定位算法。首先,在经典TERCOM(terrain contour matching)算法的基础上,设计基于TIN模型的匹配搜索区的确定方法;然后,给出待匹配航迹点的水深值计算公式;最后,构建目标匹配定位的地形相关组合算子,实现匹配定位。实验结果表明:(1)本文所提算法可以用海图的原始水深直接构TIN模型作为匹配基准图进行匹配定位,且其定位精度可明显高于基于规则格网模型的经典TERCOM算法;(2)新方法可以有效的降低误匹配的发生;(3)提出的MMD+MSD组合匹配算子能够一定程度上克服水深系统误差对定位精度的影响。     

基于参数化方法的水下拖缆微元阻力分析

采用将拖缆直径参数化,可以由 Workbench 一键化建模并由 ICEM 的脚本语言自动生成结构化网格。 采用计算流体力学方法(CFD)计算少量不同攻角时拖缆微元的阻力性能,并由三次样条插值的方法计算拖缆微元在特殊攻角下的阻力性能。     

顾及声线高度角的水下定位随机模型优化

先验随机模型本身的误差会给参数估计带来随机性影响,水下定位等权随机模型简单却不符合实际。基于这一事实,在水下声纳定位模型和随机模型基础上,讨论了随机模型不完善对参数估计的影响。考虑了影响定位主要误差源与高度角之间的关系,结合统计经验提出了基于声线高度角相关的水下定位随机模型。试验表明,优化后的高度角相关随机模型在定位精度上较等权随机模型有所提高。因此,在水下定位中,应减少低高度角观测值的权重,利用提出的随机模型可以减小高度角观测误差对定位精度的影响。     

南海中部上层海洋湍流混合的空间分布特征及参数化模型

通过对2010年5月南海16°N和14.5°N断面的湍流微结构剖面观测资料分析,给出了南海海盆上层湍流混合空间分布特征:在16°N断面上,上层10~400m垂向平均湍动能耗散率ερ在东侧略大于西侧;相反,在14.5°N断面上,西侧ερ均值约是东侧ερ的4倍,其中,西侧110.5°~111°E的ερ的平均值为2.6×10-6 W/m3,东侧118.5°E的ερ仅为5.89×10-7 W/m3。通过分析细结构剪切和湍流混合的相关性,发现剪切是南海中部上层强湍流混合的主要驱动力,揭示了高模态内波破碎可能是湍流混合的主要机制。另外,研究了大洋中的3种参数化模型,发现适用于大洋近海的参数化MacKinnon-Gregg(MG)模型能较好地用浮频和剪切估算南海中部深海区上层湍流耗散率。     

基于参数空间分布的海洋生态系统模拟

在模拟大尺度海洋生态系统时,由于子区域的生态系统有着各自的特征,导致参数值在空间上存在差异,因此参数在整个研究区域取常数的做法必须改进.基于此,使用气候模式FOAM的气侯态背景场驱动一个简单的三维海洋生态系统模型,并引入参数的空间分布,在全球尺度上通过伴随方法同化SeaWiFS叶绿素资料.引入参数空间分布后,同化结果得到很大改进:浮游植物表层生物量(氮)的平均差从0.155 3减小至0.060 6 mmol·m-3,下降了60.9%,有效地降低了模拟值与观测值在空间上的差异;浮游植物表层生物量平均值也从0.103 1上升至0.125 2 mmol·m-3,更接近SeaWiFS观测.实验结果表明通过引入参数的空间分布来改进海洋生态系统的模拟是可行的.     

海洋生态模型中参数时空分布的反演研究

本文将伴随同化方法应用于海洋生态系统动力学模型。将一年平均分为72个过程,通过同化每一个过程研究区域(17°N-~45°N,173°E~142°W)内的SeaWiFS表层叶绿素数据,优化影响生态机制的5个关键参数Vm、Dz、e、Gm、Dp(简称KP),得到他们在研究区域内的时空分布。对于KP中的每一个参数,首先,分别将其在时间和空间上求平均,得到参数的空间分布场(KPS)和时间分布序列(KPT);其次,将KPS在空间上求平均,得到一个常数(KPC),并利用KPS、KPT和KPC表示出KP的另一种时空变化形式KPST,它减少了模拟过程中变量个数。结果表明,无论是空间分布还是时间分布,Vm、Dz和e具有相同的分布特征和变化趋势,相关系数可达0.99,Dp和Gm亦然,;而Vm、Dz和e的变化趋势与Dp和Gm的变化趋势呈负相关,相关系数可达-0.99。5个参数的变化趋势符合物理意义和生态机制。将模型中的参数分别按上述5种形式赋值,正向运行模式1年,结果表明,考虑参数时空分布的实验误差最小。说明在海洋生态系统动力学数值模拟中,与只考虑参数的空间分布或者只考虑参数的时间分布相比,考虑参数时空分布更合理,更具有物理意义且符合生态机制;伴随同化技术在优化时空变化的参数方面,是一种有效的,普遍适用的方法。     

基于解释结构模型的我国海洋生物医药产业发展影响因素分析

文章基于专家咨询和实地调研,从资源环境、科技创新、市场机制、政府行为和行业保障5个层面识别影响我国海洋生物医药产业发展的18个因素,通过建立解释结构模型分析各因素之间的传递路径和作用机理。结果表明,18个影响因素相互影响,形成4级递阶结构,其中市场需求、产品价格、市场营销手段和市场流通渠道是表层直接影响因素,资源开发利用难度、创新成果转化能力、专利数、企业实力与数量、质量标准体系、生物资源种类与数量、技术创新能力、专业人才数量、市场监管制度以及行业组织发展是中间层间接影响因素,水体质量、环境承载力、资金扶持力度以及科学规划与指导是深层根源影响因素。基于分析研究,提出组建产、学、研战略联盟,提高科技成果转化率;加快海洋牧场建设,保护海洋生物资源多样性;拓展投融资渠道,加大资金扶持力度的建议。     

高程异常模型的已知点框架约束

在确保GPS/水准点成果可靠的前提下,用其对重力法计算所得的高程异常模型进行框架约束,以削弱重力系统与高程和坐标系统间的系统差,实现系统转换,提高最终模型的精度。通过对不同离散数据网格化方法的比较,给出相对计算快捷、精度高的框架约束方法。     

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.     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数Ⅱ.模型参数

确定几何缩尺比和模拟的环境参数是开展物理模型实验的基础。为了提供海洋监测仪器设备模型测试时所需的选取环境参数及其模型值的依据,给出了"工作海况"和"极端海况"条件下各典型海域的风、浪、流等环境参数,确定了两个典型几何缩尺比对应的模型参数,并给出典型设备特别是海洋能利用装置在水槽进行模型实验时的模拟参数选取。     

基于有限元模型和模态参数的损伤识别

本文从特征值问题出发 ,结合结构系统的有限单元模型并引入单元损伤因子 ,导出了求解单元损伤因子的方程 ,从而可以确定结构的损伤位置和损伤程度。利用简支梁进行了数值模拟 ,建立了简支梁的有限单元模型 ,用不同单元弹性模量的降低来模拟各种不同的损伤工况 ,并对每种工况进行了损伤位置和损伤程度识别 ,数值模拟结果同实际情况吻合很好。     

基于 Biot-Stoll 模型声速反演中的参数选择——以南海南部沉积物为例

研究海底表层沉积物性质对海洋矿产资源探测、海洋工程建设等有重要的意义。Biot-Stoll模型可以模拟预测海底沉积物的物理性质,但采用不同的参数模拟的效果不同。Stoll参数是各种海洋环境下模型达到最佳预测的单一数值的形式;Schock参数则是对渗透率、孔隙大小、沉积物孔隙曲折度等修改后的函数表达式形式,更接近沉积物实际情况。采用Stoll参数和Schock参数分别计算了南海南部海区海底沉积物纵波速度,并对南海南部沉积物样品进行了计算和实测对比,结果表明,采用Stoll参数计算误差较大,平均为3.962%;采用Schock参数计算误差较小,平均为0.847%。因此,在南海南部海区采用Schock参数预测海底表层沉积物物理性质更准确。     

基于半参数模型的水位数据预处理方法研究

为消除压力式验潮仪数据因误差而存在的抖动现象,提出了利用半参数模型对水位数据进行预处理的方法。研究了半参数模型在水位预处理中的具体实现方法,并对处理后的数据在应用方面进行了数据实验。实验表明,半参数模型既能够剔除不合理观测噪点,又能够高精度拟合观测水位,利用处理后的数据确定的余水位以及潮汐比较参数更具备合理性,精度得到了提高。     

近岸水质遥感评价参数的选择及评价模型的研究

利用遥感技术的水质评价是海洋环境监测的必然趋势,但目前可通过遥感技术反演的水质参数种类远少于《海水水质标准》中的35项,因此遥感监测时必须反演的水质参数有哪些?利用有限的参数该建立怎样的水质评价模型?成为我们关心的问题。本文以雷州半岛海域为研究对象,通过对实测数据的分析得出13种水质参数中的主导参数为总氮(N)、总磷(P)、化学需氧量(COD)、酸度(pH)、溶解氧(DO)这5种;再通过数理统计理论得出这5种参数对水质分类判别能力的大小关系为:COD> DO> P> N> pH,分别建立对应的五参数、四参数、三参数水质评价模型,并确定最优评价模型。即,雷州半岛海域水质遥感评价时必须反演的参数为COD、DO、P和N,水质综合评价模型为四参数模型,为后续其他海域水质的遥感监测提供可借鉴的方法。