利用不同方法校正船体运动对海气通量观测结果的影响

采用姿态校正法、滤波法、改进滤波法以及耗散法等方法,分析了北黄海冬季船载涡动相关资料,并结合协谱分析研究了不同方法对海气通量观测结果的校正效果。结果显示,船体运动对动量通量观测结果有明显影响,对感热、潜热等通量观测结果的影响很小。关于动量通量,对定点观测资料采用姿态校正法与耗散法可以得到比较合理的结果,而对走航观测资料各种校正方法的处理结果均存在一定的不确定性。滤波法在校正船体运动影响的同时,也去除了海洋大气中存在的与船体运动同频率的真实湍流脉动,改进滤波法可以在一定程度上修正滤波法对协谱的低估,但对湍流通量的估计仍有一定误差。耗散法可以得到比较合理的动量通量,但对感热和潜热通量的估计明显偏大。     

海洋测绘中船体姿态改正的误差分析

船体姿态变化是海洋测绘中重要的误差来源,需要进行修正。姿态改正实际上是进行坐标系变换,存在着不同的坐标轴旋转顺序,对应的旋转矩阵形式也不一样。实际应用中发现不同的旋转矩阵导致不同的姿态改正结果,甚至出现错误的改正。仔细分析了姿态改正中的三种旋转方式,重点讨论了两种常用模型简化后的误差量级。研究后发现,坐标系变换中的旋转角并非姿态角,并由此导出了两种常用旋转方式对应的旋转角,它是纵摇角和横摇角的函数。采用正确的旋转角,不同的旋转方式能够得到一致的姿态改正结果。另外,在姿态改正精度要求不高于0.2m的前提下,第一种旋转方式可以采用简化模型。     

不同天气系统影响下块体动力学法计算海气通量的误差估计

本文利用2006年3~5月珠江口的海气热通量观测资料,结合NCEP再分析资料,分析了块体动力学在不同天气系统影响下计算海气热通量的特点,以及相对较准确的涡旋相关法的相对误差估计。结果表明,在海面为相对低压控制区域时,块体动力学计算的通量异常偏低,相对误差约为潜热通量95.8%;感热通量205.8%;在高压控制下,计算有所高估,相对误差约为潜热通量275.6%;感热通量156%。因此,利用块体法计算海气通量时,应注意根据不同天气系统特点对块体通量系数进行调整。     

低风速下海面附近气温场对海气动量通量的影响

实用测的海上和层平均风剖面数据和温度剖面数据，通过数据回归和迭代方法计算出了在不同大气稳定情况下的海面阻力系数。得到了与前人理论计算一致的结论：海面阻力系数随海面大气稳定度的增加而减小，另外，我们还发现：在海面风速小于１３ｍ／ｓ时，不能认为气温剖面外推到海面的值与海面水温的是一致的。这样若用海气温差作为衡量海面上方大气的稳定程度，难于得到上面给出了理结论。这一点同前人的理论计算结果是不相同的。     

Seabat8125换能器船体坐标量取误差对测深结果影响

探究了Seabat8125多波束系统传感器之间的相对位置关系的量取误差对测深数据的影响。对换能器的垂直、水平坐标的量取偏差导致的测深数据的平面定位、水深值的偏差进行了多次数据试验。并结合旋转和平移矩阵来解释了这些偏差如何被带入测深结果中,同时也给出了其对测深结果影响的估值公式。     

安德拉水位计测量中水位值计算的误差分析和估算

在安德拉水位计的实际应用中,除由压力测量引起的水位测量误差外,在水位数据的计算中,也存在着误差因素。本文分析了这些因素的误差分量,并粗略地估算了它们的大小;由此提出了参与水位值计算的几个主要订正参数的选值方法。     

SST产品误差在海-气CO_2通量计算中的传递及贡献分析

海-气界面CO2通量的估算对于碳的生物地球化学循环和全球气候变化等研究具有重要的意义,利用遥感手段是进行全球尺度海表面碳通量估算的唯一手段,但是由于不确定性的存在限制了海-气界面CO2通量遥感估算产品在决策应用上的可靠性。本文通过建立海-气界面CO2通量直接控制参量(气体交换速率k、海表面CO2溶解度S和海表面CO2分压pCO2sw)误差结构图,以通量估算的主要影响因子——海表温度(SST)为例,建立了SST在通量计算中的误差传递流程图,并采用Monte Carlo方法模拟了SST误差在通量计算中的传递规律和对最终误差的贡献。结果表明在遥感SST误差为±0.5°C并为正态分布的假设下,误差在k、S计算中的传递为指数分布和近似指数分布,而在pCO2sw模型计算中为正态分布,最终在通量FC O中的传递为指数分布;在大气CO22分压为固定值370μatm的情况下,SST对最终的通量结果带来的误差为±1.2mmol/(m2·d)左右。本文以SST为例,提供了一种通量计算中遥感参数误差传递和贡献的计算方法,可以为其它遥感获取的参量提供分析依据和参考。     

ADCP对悬浮沉积物浓度的测量及其误差分析研究

为实时、连续地测量海水中悬浮沉积物,利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP),可以在测流的同时,测量海洋悬浮沉积物浓度。描述了利用后散射强度,估计悬浮沉积物浓度的原理。在现场测试中,利用采水器采集水样,通过水样分析并结合声信号的衰减特征对AI)CP的测量结果进行修正。作者还结合现场测试结果,对这一测量方法的精度进行了分析。现场实验表明,经公式校正后,ADCP测得的后散射强度与实测水样所获得的悬浮沉积物浓度之间有很好的相关性,相关系数达0．88,由此证明,此测量方法具有很好的实用价值和应用前景。     

舰船感应磁场的计算及其误差分析方法

当前舰船磁场建模与测量大都是在舰船静止的情况下所建立起来的。为适应舰船航行的真实环境,迫切需要一种适用于运动舰船所产生的感应磁场的计算方法。通过测试点分析与理论推导,介绍了4种舰船感应磁场的计算方法。最后,通过评估计算值与测量值的绝对误差的最大值对4个计算方法进行了分析。结果证明,方法3和4可以用来评估舰船磁场计算结果误差,并可通过进一步计算得到感应磁场的其他未知量。测量计算试验表明：建议采用在4个主要航向上进行联合测量的方法。     

印度洋热通量变化及其对南海夏季风爆发的影响

采用卫星遥感资料反演出的海洋大气参数,应用通量算法(CORAER3.0),计算出了印度洋区域海气热通量,据此,分析研究了该区域海气热通量的年、年际和年代际变化特征。进而分析探讨了该区域热通量变化与南海夏季风爆发之间的联系。结果表明,北印度洋的热通量具有明显的季节变化特征,在一年四季最大热通量基本发生在阿拉伯海和孟加拉湾,但其量值具有明显的差异。特别是在南海季风爆发前后,其量值显著增大,4月份之前,平均潜热通量维持在110—120W/m2之间,4月份开始增大为130W/m2,5月份突然增大超过160W/m2。这种增大过程可能是影响南海夏季风或南亚夏季风爆发的关键。由分析可知,南海夏季风的爆发与北印度洋的热通量变化存在显著的相关关系,且它们均具有显著的年代际变化周期为16a。当3年前的5月份北印度洋区域海气潜热通量出现偏大(小)时,南海夏季风爆发时间会出现偏晚(早)的趋势。另外,为了预测南海夏季风爆发时间,建立了一个简单的回归方程,用来预测2012年南海夏季风爆发时间。预测结果表明,2012年南海夏季风爆发时间将会出现偏晚1—2候的趋势。     

遥感SST产品误差在海-气CO2通量计算中的传递及贡献分析

海-气界面CO2通量的估算对于碳的生物地球化学循环和全球气候变化等研究具有重要的意义,利用遥感手段是进行全球尺度海表面碳通量估算的唯一手段,但是由于不确定性的存在限制了海-气界面CO2通量遥感估算产品在决策应用上的可靠性。本文通过建立海-气界面CO2通量直接控制参量(气体交换速率k、海表面CO2溶解度S和海表面CO2分压pCO2sw)误差结构图,以通量估算的主要影响因子—海表温度（SST）为例,建立了SST在通量计算中的误差传递流程图,并采用Monte Carlo方法模拟了SST误差在通量计算中的传递规律和对最终误差的贡献。结果表明在遥感SST误差为0.5℃并为正态分布的假设下,误差在k、S计算中的传递为指数分布和近似指数分布,而在pCO2sw模型计算中为正态分布,最终在通量FCO2中的传递为指数分布;在大气CO2分压为固定值370μatm的情况下,SST对最终的通量结果带来的误差为1.2mmol?m-2?day-1左右。本文以SST为例,提供了一种通量计算中遥感参数误差传递和贡献的计算方法,可以为其他遥感获取的参量提供分析依据和参考。     

中国近海及其邻近海域海气热通量的模式计算

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了近海海域感热通量和潜热通量的季节性变化规律和地理分布特征.结果表明,近海各季感热通量冬、秋季较大,春、夏季较小.其地理分布特点是冬季感热通量的分布随纬度变化十分明显,纬度越高感热通量越大,且等值线分布密集.在台湾以东、日本以南海域,感热通量等值线呈西南一东北走向.在南海海域,感热通量比周围海域略低,感热通量等值线在该海域呈一低值倒槽分布;潜热通量冬、秋季在台湾东北部、日本南部和东南部海域形成最大值区,等值线呈西南东北走向.春、夏季在黄海海域存在潜热通量的极小值区,同时春季在日本南部海域存在潜热通量的极大值区或最大值区.因为台湾以东、日本以南海域正好是黑潮流经的区域,所以此海域的热通量与黑潮有密切关系.     

船体对海流观测影响的初步分析

锚泊船只在受到海流、风、海浪等外力作用时其运动规律是很复杂的。大体有下列几种运动:船只绕锚定点的回转运动;绕锚链孔的旋转运动;摇艏运动;纵横向摇摆;升沉运动等。这些运动以各种方式影响测流结果。另外流体绕流现象改变了船只周围的流态,船体磁场对海流计的流向传感器也有影响。一般从事海洋调查的人员,对这些情况是很熟悉的,应当设法消除或减少这些影响。我们的实验表明即使在风平浪静的2～3级海况,这些影响也不容忽视,这时的流速误差可达20％之多;流向误差可达±10°。在实验中我们观测了船艏向,锚链的方位角及入水角参数的时间变化,并作了这些因素对海流测量影响的初步分析。     

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10¹²W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺...     

南四湖对鲁西南气温分布的影响

利用1981—2015年鲁西南25个气象站35 a整编资料及2015—2019年部分区域气象站逐小时数据资料,系统分析了鲁西南气温分布特征及南四湖在其分布中的贡献,揭示出：年平均气温在东南部湖区呈现出与南四湖东南—西北走向一致的暖舌,南四湖改变了气温通常的南高北低态势,使得鲁西南的月平均气温分布呈现出了东高西低型和过渡调整型;湖区是最高气温分布的低值区,最低气温分布的高值区,年气温日较差平均值偏小;相对于鲁西南同经度和同纬度区域,湖区的月气温日较差平均值和月气温日较差最大值均偏小,秋季差异最明显,夏季差异最小,气温日变化曲线较平稳,白天气温较高时段偏低,夜间气温较低时段偏高,日最高气温出现时间约迟1 h,在同一天气条件下,湖区气温日变幅总是偏小,不同天气条件下,日最高气温的差值和日最低气温的差值表现为晴天最大、阴天次之、雨天最小。     

跟踪环路误差对卫星导航伪距测量精度影响的评定

伪距测量精度决定了伪距定位的精度。伪距测量值主要由卫星至用户机的真实距离、卫星钟差、大气传播延迟、用户机钟差、用户机通道延迟以及用户机跟踪环路误差组成。提出了伪距测量精度的三种评定方法。详细推导了如何通过数据仿真将伪距观测值中的用户机跟踪环路误差与其他误差进行分离,将得出的数据用于评定计算以获得伪距测量精度。最后通过算例,证明了方法的可行性,并分析了这三种方法的优缺点。     

胶州湾海水微表层粘度及其在海-气通量计算中的作用

物质海 -气通量计算新建议中将物质海 -气通量计算公式 F=K(CL- b Cg)中的 CL 用CL ( SML ) 代替。本文着重于对公式中质量迁移系数 K的讨论。在测定了海水微表层、次表层水粘度并同时测定了其它一些化学参量基础上 ,得出如下结论 :海水粘度与盐度、碱度有一定相关性 ;微表层与次表层海水的粘度变化小于 3%。因此 ,海水微表层效应影响 K值 ,与海水微表层效应影响物质浓度相比 ,可以不考虑。