地球系统科学:理解与误解

<正>什么是地球系统科学你知道什么是地球系统科学吗?当然知道,不然怎么会来开会呢。其实并不见得。眼下"地球系统"走红,出书、上课、开会都喜欢叫"地球系统科学",实际上指的并不都是一码事。"各门地球科学加起来,就成为地球系统科学",这是最常见的一种误解。十多年前我国出过一本一千多页的巨著,地球科学所有分支应有尽有,由各路名家分头介绍本学科的发展,书名就叫"地球系统科学"。多年来通行的"地球系统"     

地球系统科学时代的海洋地质-地球物理调查展望

本文基于研究文献搜集和资料统计,总结出海洋地质-地球物理调查具有平台多样化、装备高精化、技术方法系列化、目标综合化的现状特点,并通过分析海洋地质-地球物理调查研究与地球系统科学之间的密切关联性,指出地球系统科学理念对海洋地质-地球物理调查研究范式、方向和内容、技术架构具有宏观全面的指导意义。未来的海洋地质-地球物理调查研究将在调查理念、装备技术、方法手段、合作研究、数据融合交换与共享5个方面有显著的改变和新一轮的转型升级。     

渤海海冰业务数值预报系统

海冰业务数值预经过二年不断改进、完善和提高，目前已经建立了包括大气、海洋和海冰模式在内的数值预报系统及资料管理、业务预报和微机通信一体化的预报服务系统。海水数值预报作为一种新的预报手段将产生明显的社会和经济效益。本文分别介绍海冰数值预报系统，业务运行，预报产品通信传输，资料管理和预报产品检验方案。     

一种微机控制的多通道声呐信号模拟器的研制

本文介绍用于声呐系统中通道信号模拟器的设计方案，采用ＰＣ机进行系统管理和模拟信号的解算，单片机８０Ｃ３１作为其协调处理器用于硬件工作流程的时序控制和信息传送，从而实现模拟多通道声呐信号的效果，该模拟器控制灵活，可靠性高，通用性强，并具有实用价值。     

地球自转、月亮位置与埃尔尼诺现象的长期预报探讨

本文从统计学的角度研究了地球自转、月亮位置及月亮升交点黄经的变化等与埃尔尼诺现象的对应关系,并通过对地月距离、月亮升交点黄经的预算以及利用门限自回归模型对地球自转速率的预测,以探讨今后几年发生埃尔尼诺现象的可能性.     

地球生态系统的精确性研究

文章根据地球生态系统的功能,剖析地球发生的现象。研究发现,地球大气的碳平衡、地球的硅元素输送、地球自转的平衡,揭示了地球生态系统具有难以想象的精准性和其超强的控制能力,而且能够充分保持动态平衡和可持续发展。     

地球生态系统的精准性研究

文章根据地球生态系统的功能,剖析地球发生的现象。研究发现,地球大气的碳平衡、地球的硅元素输送、地球自转的平衡,揭示了地球生态系统具有难以想象的精准性和其超强的控制能力,而且能够充分保持动态平衡和可持续发展。     

地球热量能降下来吗？

早在半个世纪之前，旅行家菲茨特，曾在英国牛津的高山峻岭中徒步旅行。为唤起人们对大自然的崇尚和关爱，他将一路上对山水美景、鸟语花香和漫山遍野盛开的植物花草之自然美的亲身感受，写成了一部巨著而成为风靡一时的畅销书。他在书中这样描述道：是鲜花和飞鸟首先告诉人类，春天来了；     

嵌入式硬件在环UUV模拟器的设计及实现

针对 UUV 对高逼真仿真的需求,设计了嵌入式硬件在环 UUV 模拟器。 选用 XMC4800 作为模拟器的主控芯片,设计了最小系统电路和通信接口电路。 给出了数据流图和主要软件算法,包含任务调度算法、任务优先级设计、UUV 模型选择、干扰模型选择和 CAN 应用层协议设计。 模拟器具有多种工作模式, 可以根据不同的应用场景,完成相应的硬件在环仿真,对 UUV 的研制、生产和使用具有一定的参考价值。     

温州洞头中心渔港精细化浪潮耦合数值预报系统研究

浙江温州沿海是我国台风风暴潮灾害的重灾区之一。本文基于目前国际上广泛应用的浪潮耦合模型(ADCIRC+SWAN),在洞头中心渔港附近建立了高分辨率的天文潮、风暴潮和近岸浪耦合数值预报系统。该系统综合考虑了天文潮、风暴潮和海浪的实时相互作用,系统对温州及洞头渔港区域的水平分辨率在100 m左右。通过近年来对温州洞头地区影响严重的台风风暴潮(含近岸浪)过程的后报模拟可以看到,该系统均能够较好的模拟天文潮的演进,准确的反映台风过程期间风暴潮、海浪的传播过程,精细化浪潮耦合预报系统采用了Matlab+GUI方式实现了计算结果的人机交互展示。     

Nitrogen cycle in the earth climatic system and its modeling

Investigations into the nitrogen cycle in the climatic system of the earth are reviewed with special emphasis on the biospheric nitrogen cycle. Approaches to modeling the biogeochemical nitrogen turnover are described. Excluding the nitrogen cycle from consideration when probable consequences of climate change are analyzed can lead to inaccurate estimates of the ecosystem response, in particular, for regions where mineral compounds of soil nitrogen are a limiting factor for the development of vegetation cover. Numerical experiments with climatic models point to a substantial influence of the nitrogen turnover on the feedback between climatic characteristics and the carbon cycle. Models of the combined dynamics of carbon and nitrogen make it possible to obtain realistic estimates of present-day resources and fluxes of these elements in ecosystems, as well as to estimate their changes during possible climatic changes.     

海浪数值预报误差的统计分析

针对海浪资料同化中预报误差的统计性质难以确定的问题,利用WAVEWATCHⅢ和Topex/Posei-don(T/P)有效波高观测资料,对东中国海区的有效波高预报误差进行了统计分析。结果表明,预报误差符合正态分布;不同网格点的预报误差协方差随距离增长呈指数关系递减,并且空间上表现出弱各向异性;在预报模式空间网格为0.5°×0.5°条件下相关距离为3.0°~5.9°。     

A numerical storm surge forecast model with Kalman filter

ImUcrIONThe deterministic storm stirge nurnrical fOrecast Tnedel has played an imPOrtant role inroutine storm surge real-time fOrecast. But somtimes the error of forecast is still large by usingdeterministic medels (Je1esnianshi et al., l992). The source of these errors mainly comesfrom (1 ) errors of wind stress and medel's open boundary, (2) non--optimized medel param-eter, (3) error of model equations, (4) error of medel's numrical methed, etc. The effec-ti ve methed to solve this probl…     

一个稳态Kalman滤波风暴潮数值预报模式

利用Kalman滤波资料同化技术将海洋站水位观测资料融入二维线性风暴潮模式中,研制具有资料同化能力的风暴潮预报模式,改进风暴潮模式计算结果.通过在风暴潮模式的动量方程中加入模式噪声项来修正模式本身和气象强迫力的不确定性.确定性模式的输出通过带有观测噪声的观测方程与可利用的海洋站的潮位观测资料联系起来.假定初始的模式噪声和观测噪声满足均值为0的高斯分布,用迭代法得到计算区域的状态向量的稳态Kalman滤波,进而得到风暴潮模式输出的最优线性校正结果.利用这种资料同化技术,对1956年发生在东海的一次强风暴潮过程进行了后报试验,结果表明,该同化方法对短期风暴潮水位后(预)报有一定的改进.     

台风风暴潮异模式集合数值预报技术研究及应用

台风风暴潮数值预报的准确性在很大程度上取决于台风路径预报和强度预报的精度以及风暴潮预报模型的计算精度。目前,国际上24/48 h台风路径预报平均误差分别约为120/210 km左右[1],对于走向异常的台风误差更大;更有,根据单一的台风路径和单族的风暴潮数值预报模式并不能保证获得可靠的风暴潮预报结果。考虑多重网格法原理具有在疏密不同的网格层上进行迭代以达到平滑不同频率的误差分量,使得计算快速收敛,精度提高的特性。在前期研究基础上基于业务化高分辨率(结构网格/有限差分算法)和精细化(非结构网格/有限元算法)台风风暴潮集合数值预报模型构建多模型台风风暴潮集合数值预报系统。采用"非同族"模型进行集合预报很大程度上降低了误差相似遗传的可能性。应用该方法对典型台风风暴潮过程进行了试应用,试报结果表明:该方法对风暴潮增、减水预报效果高于单一集合预报,具有一定的应用前景。     

我国的海啸预警系统及改善建议

海啸作为一种海洋灾害是可以预警的,我国于1983年加入“太平洋海啸预警系统”,经过20多年的努力,我国的海啸预警系统框架已基本搭建成形,但仍有许多需要改进和完善的地方。本文主要介绍了我国海啸预警系统现状,并与国外海啸预警系统相比较,指出当前我国海啸预警系统存在的问题,并就问题的解决给出初浅建议。     

三自由度晃荡模拟装置及其模态分析

晃荡现象是海洋工程和船舶设计中值得关注的问题,它涉及到自由液面大幅度运动的一系列非线性问题,很难获得一个完全的理论解,相应的试验是主要方法,本文介绍三个自由度的模拟装置,并运用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ软件对该装置进行了结构有限元分析,重点在于模态分析。     

Exploring conventional tidal prediction schemes for improved coastal numerical forecast modeling

This study provides a practical guide to the use of classical tidal prediction algorithms in coastal numerical forecasting models such as tide and tide-storm-surge models. Understanding tidal prediction parameter formulas and their limitations is key to successfully modifying and upgrading tidal prediction modules in order to increase the accuracy of perpetual interannual simulations and, in particular, storm-surge modeling studies for tide-dominated coastal environments. The algorithms for the fundamental prediction parameters, the five astronomical variables, used in tidal prediction are collated and tested. Comparisons between their estimation using different parameterizations shows that these methods yield essentially the same results for the period 1900–2099, revealing all are applicable for tidal forecasting simulation. Through experiments using a numerical model and a harmonic prediction program, the effects of nodal modulation correction and its update period on prediction accuracy and sensitivity are examined and discussed using a case study of the tidally-dominated coastal regime off the west coast of Korea. Results indicate that this correction needs updating within <30 days for accurate perpetual interannual tidal and mean sea-level predictions, and storm-surge model predictions requiring centimeter accuracy, for tidally-dominated coastal regimes. Otherwise, unacceptable systematic errors occur.     

福建沿海精细化台风风暴潮集合数值预报技术研究及应用

该文首先基于高级环流模型(ADCIRC)建立了一个适合台湾海峡及福建沿海区域的精细化台风风暴潮数值预报模式。利用所建立的精细化数值预报模式对影响台湾海峡及福建沿海的8次台风风暴潮个例进行了模拟,对模拟的24个站次的风暴潮增水峰值与实测值进行了对比,平均绝对误差小于15 cm;其次,为了尽可能减小由于台风路径预报误差而造成的风暴潮增减水误差,本文采用了集合数值预报技术,试报证明此方法可以在一定程度上减小风暴潮增减水误差。