预修正快速傅里叶变换方法在波浪绕射和辐射问题中应用

在波浪对海上建筑物绕射和辐射问题的计算中,面元法被广泛使用,但由于传统面元法的存储量和计算量均为未知量的平方量级,很难满足大范围多未知量问题的计算需要。采用预修正快速傅里叶变换方法(pFFT方法),使计算量与存储量都降低到未知量的线性量级。以淹没圆球与漂浮圆柱两个典型算例为基础,通过不同未知量时pFFT方法与传统面元法的计算量与存储量的对比,以及pFFT方法自身各步骤计算时间的对比,研究了不同网格方案的选取对pFFT方法计算量和存储量的影响,推荐根据未知量个数采用计算时间最小化原则选取pFFT网格参数。     

东海太平洋褶柔鱼角质颚的形态学分析

依据2010年9月及2011年5月、9月东海渔业资源底拖网调查采集的139尾(雌性66尾,雄性73尾)太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)样本的胴长、体重和角质颚各部分的长度数据,分析了东海太平洋褶柔鱼角质颚的形态学特征。结果表明:(1)太平洋褶柔鱼角质颚上、下颚的喙长(RL)、头盖长(HL)、脊突长(CL)、翼长(WL)、翼宽(WW)等长度差异较大;(2)伴随RL的增长,HL、CL、WL、WW呈现极显著的异速生长特征(P<0.001);(3)各长度指标随胴长、体重的增长呈显著的线性增长趋势;(4)RL/CL、HL/CL的比值非常稳定,随胴长、体重的变化很小,可作为东海太平洋褶柔鱼角质颚形态特征的稳定指标。     

规则波作用下台阶地形上墩柱绕流三维数值研究

利用Flow-3D建立三维数值波浪水槽,模拟波浪在不对称台阶地形上的传播。系统研究规则波作用下墩柱周围水流的流动特性,分析墩柱周围的瞬时速度场、涡量场以及KC值变化,不同相位时墩柱前、后水平流速分布情况。结果表明:波浪在台阶地形传播的过程中,墩柱迎水面的涡动结构不够明显;高涡量呈对称状聚集在墩柱的背水面,并形成一对旋转方向相反的涡结构;周期对KC值的影响比波高的影响要明显;墩柱迎水面水平方向流速变化较大,侧面水平流速变化最为剧烈,背面由于受到墩柱的掩护作用水平方向流速变化不大,在墩柱的正面和侧面竖向环流明显。     

南海海面高度变化及其与太平洋上涛动信号的关系

本文使用循环平稳经验正交函数(CSEOF)方法分析了南海海面高度(SCS-SSH)的时空变化模态,并对它们与太平洋海盆尺度振荡的关系进行了探讨分析。结果表明,SCS-SSH的第一个CSEOF模态是季节变化模态,其变化强度受到一个与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关的低频信号的调制,即在厄尔尼诺期间季节变化的幅度减弱(最大可降低30%,1997/98)而在拉尼娜期间季节变化增强。SCS-SSH的第二个CSEOF模态是年际-年代际尺度的低频变化模态,其空间模态的月与月之间的差异微弱,而时间模态和太平洋年代际振荡(PDO)指数高度相关。然后,我们使用独立成分分析(ICA)方法提取了太平洋中的五个主要振荡成分,并检验了它们对SCS-SSH变化的各自影响。分析表明,纯粹的ENSO模态(类似于太平洋东部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化的影响比较微弱,而ENSO的红化模态(类似于太平洋中部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化具有明显影响。由于ENSO的红化模态是PDO信号的一个主要成分,这一结果解释了为什么在影响SCS-SSH的低频变化上PDO比ENSO更重要。径向鞍型振荡模态、黑潮延伸体处的增温模态、以及赤道的降温模态也由ICA方法提取出来,但它们对SCS-SSH低频变异的影响微弱。进一步的分析表明,太平洋的涛动信号可能以不同的方式来影响南海海面高度变化和海表温度变化。     

基于深度学习的循环水养殖鳗鲡(Anguilla)计数研究

鳗鲡(Anguilla)作为我国优质水产养殖种类,精准掌握其数量对高效养殖有重要意义。为实现对循环水养殖鳗鲡的准确计数,提出了一种基于深度学习的改进Faster RCNN模型。针对检测目标即鳗鲡头部尺寸小的问题,选择在特征提取网络ResNet50中加入FPN结构来作为模型的骨干网络,以提取并融合多尺度的特征;针对原模型锚框都是基于人工经验设置的,并不适用于鳗鲡数据集的问题,使用k-means聚类算法对训练集中标注的鳗鲡头部检测框进行聚类分析,获得了适合鳗鲡数据集的15种不同尺度的锚框;针对图像中存在鳗鲡头部重叠的问题,选择使用Soft-NMS算法替代原NMS算法对RPN部分生成的候选框进行筛选,以减少模型对鳗鲡重叠部分的漏检情况。试验结果表明:改进后的Faster RCNN模型对鳗鲡头部的检测精度(mAP^0.5)高达96.5%,较原Faster RCNN模型(Backbone为ResNet50)显著提升了14%,与SSD300和YOLOV3模型相比分别显著提升了24.9%和15%;在鳗鲡计数上,利用改进后的Faster RCNN模型检测结果进行计数,计数准确率达到90%以上,提升了模型对鳗鲡的检测识别能力。     

基于多波束数据的港珠澳大桥隧道基础检测分析

介绍了港珠澳大桥沉管隧道碎石基础结构测量控制内容,针对沉管隧道水下标高测量精度高的特点,通过对多波束测深数据的对比分析,验证了测深数据的精度及可靠性。并基于多波束数据量大、相对精度高的优点,提出特制单波束数据与多波束数据相结合的水下标高点面控制法和深水深槽结构物尺寸图上测量法,实现了沉管隧道碎石基础质量全面控制,并为管节安装快速决策提供依据。     

莱州湾沉积物有机质来源

应用C/N、δ13C、δ15N解析了莱州湾沉积物有机质来源,发现湾内有机质主要存在海洋、河口浮游植物以及陆地有机质3种来源。通过C/N、δ13C定量示踪,发现海洋浮游植物是湾内沉积物有机质的最主要来源,相对含量在41.6%—58.5%之间。河口浮游植物有机质、陆源有机质相对含量波动较大,分别在3.8%—43.8%、0—53.5%之间。海洋浮游植物有机质在整个海湾都表现出较高含量。近岸河口附近海域往往表现出高含量的河口浮游植物有机质特征,陆源有机质含量较高区域大都集中在黄河口周围海域,高河口浮游植物有机质以及高陆源有机质特征在黄河口周围海域均有出现。     

南大西洋沉积物中多环芳香化合物的组成特征研究

10 samples of sediments obtained from the South Mid-Atlantic Ridge were measured for the abundances and distributions of polycyclic aromatic compounds(PAHs). The total concentrations of PAHs(∑PAHs) ranged from 2.768 to 9.826 μg/g dry sediment. The ∑PAHs was higher in sample 22V-TVG10 and sample 26V-TVG05 which were close to hydrothermal fields, with the lowest value in sample 22V-TVG14 which was farthest from hydrothermal fields, suggesting a probable hydrothermal origin of ∑PAHs of samples. Approximately nine kinds of PAHs were identified, and low molecular mass tricyclic and tetracyclic aromatic compounds were predominant in the samples. The concentrations of fluoranthene which were typical as hydrothermal alteration compounds were the highest among PAHs with dry weight between 0.913–3.157 μg/g. The phenanthrene homologue was most abundant in the samples, and the ratios between parent phenanthrene and methylphenanthrene which probably reflected the degree of hydrothermal alteration ranged from 0.097 to 1.602. The sample 22V-TVG10 possessing a maximum ratio value showed the intense influence of the hydrothermal alteration on this sample, which might further imply that PAHs in sediments were mainly derived from the hydrothermal alteration.     

深海极端环境模拟装置设计

为了满足深海极端环境科学研究的需求,设计了深海极端环境模拟装置。对系统结构以及工作原理进行分析,介绍了培养釜、温度控制子系统和压力控制子系统。重点针对当前模拟装置压力控制精度不高的问题,设计了高精度压力传感器,并提出一种迭代自学习PID压力控制算法,实现系统压力自动检测和连续控制,同时带有观察窗的培养釜结构可以实现微生物状况实时观测。实验结果表明,该系统能够实现深海极端环境参量高精度模拟,可以为深海极端环境科学研究提供很好的平台。