基于多模态感知的水下目标检测应用构想

水下目标检测在海洋生物研究、考古探索、军事防御等多领域广泛应用,随着人工智能快速发展,水下目标检测也朝着无人化、智能化发展。深度学习采用神经网络挖掘信息特征,在速度和精度上均表现出优异的性能,成为了计算机视觉技术的主流算法,然而水下环境复杂,将其应用于水下图像目标检测仍存在较大的挑战。水下目标各模态信息互补,特征丰富,有利于目标检测识别,因此结合应用场景调研现有技术,然后设计基于深度学习的多模态水下目标检测系统,同时对比分析了现有关键技术的优缺点,最后对多模态目标检测系统未来发展进行总结与展望,具有重要意义。     

基于YOLO算法的海洋中尺度涡三维结构构建

海洋中尺度涡是一种常见的中尺度海洋现象,研究海洋中尺度涡的分布及运动特性对航运、气候、军事等具有重要作用,海洋中尺度涡的识别是海洋学和计算机科学领域的一个热门研究课题。运用深度学习的方法和框架,对中尺度涡的二维识别和三维结构构建展开研究分析。首先,获取全球海洋再分析数据并进行流线可视化,构建涡旋流线数据集;其次,利用YOLO v5s卷积神经网络对涡旋流线数据集进行训练,并对南海区域中尺度涡进行有效检测。实验结果表明,YOLO v5s训练后得到最优模型经过测试,平均检测精度均值达到了86.10%;最后,根据涡旋检测结果,对检测出的同时刻不同深度的涡旋判断是否属于同一涡旋,确定后进行该涡旋的三维结构构建。     

采用泵喷补偿技术的近底拖体水压场数值模拟研究

采用标准 k-ε 模型,结合 Fluent 软件,对采用泵喷补偿技术的拖体水下被拖行运动所产生的压力场变化进行了数值模拟实验。结果表明：采用泵喷补偿技术对拖体水压场的“马鞍形”分布特性影响较小, 但随着喷水速度的增加,拖体首端压力负值略有增加,而中段的负峰幅值显著增加,当喷水速度达到一定值后,拖体的压力特性曲线已经较为接近期望值,证明泵喷补偿技术具有一定的可行性。     

面向多区域高效搜索的UUV集群任务分配

UUV 集群在执行大范围搜索任务时分配方案的优劣对于提高任务执行效率至关重要。研究解决 UUV 集群同时进行多区域搜索中的任务分配问题,使得全部区域搜索完成时长最小。针对传统匈牙利算法无法高效解决不平衡任务分配的问题,提出一种改进匈牙利多轮分配算法。该算法通过多轮任务分配,实现空闲 UUV 高效利用和目标区域合理分配,通过在代价函数中引入边际代价和保守估计时长,大大减小了全部区域搜索完成时长。仿真实验结果表明：提出的算法相比传统匈牙利算法能够合理分配空闲 UUV,提高分配效率。此外,相较于仅采用搜索时长为代价函数,在代价函数中引入边际代价和保守估计时长能够针对耗时长的区域最大限度缩短搜索时长,保证随着 UUV 数量的增加,全部区域搜索完成时长单调递减。     

Effect of the Initial Vortex Structure on Intensity Change During Eyewall Replacement Cycle of Tropical Cyclones: A Numerical Study

This study investigates the effect of the initial tropical cyclone (TC) vortex structure on the intensity change during the eyewall replacement cycle (ERC) of TCs based on two idealized simulations using the Weather Research and Forecasting (WRF) model. Results show that an initially smaller TC with weaker outer winds experienced a much more drastic intensity change during the ERC than an initially larger TC with stronger outer winds. It is found that an initially larger TC vortex with stronger outer winds favored the development of more active spiral rainbands outside the outer eyewall, which slowed down the contraction and intensification of the outer eyewall and thus prolonged the duration of the concentric eyewall and slow intensity evolution. In contrast, the initially smaller TC with weaker outer winds corresponded to higher inertial stability in the inner core and weaker inertial stability but stronger filamentation outside the outer eyewall. These led to stronger boundary layer inflow, stronger updraft and convection in the outer eyewall, and suppressed convective activity outside the outer eyewall. These resulted in the rapid weakening during the formation of the outer eyewall, followed by a rapid re-intensification of the TC during the ERC. Our study demonstrates that accurate in- itialization of the TC structure in numerical models is crucial for predicting changes in TC intensity during the ERC. Additionally, monitoring the activity of spiral rainbands outside the outer eyewall can help to improve short-term intensity forecasts for TCs experiencing ERCs.     

辽宁省精细化暴雨洪涝灾害风险评估与预评估

基于辽宁省61个国家气象站1961—2020年和998个区域自动气象观测站建站至2020年逐小时、逐日降水资料,分析了辽宁省暴雨洪涝灾害主要致灾因子,计算了暴雨洪涝孕灾环境指标,完成了辽宁省暴雨洪涝灾害危险性评估。结果表明：暴雨洪涝高危险性地区主要位于丹东;暴雨洪涝灾害人口高风险区主要位于沈阳和大连市区;经济高风险区主要位于大连和盘锦市区;水稻、玉米高风险区主要位于锦州、盘锦和丹东。利用辽宁省无缝隙智能网格预报数据对2022年7月28—29日的暴雨过程灾害风险进行了预评估,发现暴雨灾害危险性高值区域主要分布在朝阳、葫芦岛以及辽宁中部。暴雨灾害可能造成的人口、经济高风险区域主要位于辽宁西部和中部地区;暴雨灾害可能造成的水稻和玉米高风险区主要位于沈阳、铁岭和朝阳北部等地区。预计高风险区主要影响人口约为449万人,经济损失约为1432万元,受影响的水稻面积约为1.028万公顷、玉米面积约为1.798万公顷。通过灾后效果检验,发现预评估模型效果良好,可在实际的暴雨洪涝灾害风险评估业务中使用。     

Characterization and Application of S-Band Polarimetric Radar and X-Band Phased Array Radar for a Tornadic Storm Event on June 16,2022

The X-band phased array radar offers faster scanning speed and higher spatial resolution compared to the S-band radar, making it capable of enhancing tornado monitoring and early warning capabilities. This study analyzed the char- acteristics and nowcasting signals of a tornado case that occurred on June 16, 2022 in the Guangzhou region. Our findings indicate that the violent contraction of rotation radius and the dramatic increase in rotation speed were important signal characteristics associated with tornado formation. The X-band phased array radar, with its high temporal and spatial resolution, provided an opportunity to capture early warning signals from polarimetric characteristics. The X-band phased array radar demonstrated noteworthy ability to identify apparent tornado vortex signature (TVS) features in a 10-minute lead time, surpassing the capabilities of the CINRAD/SA radar. Additionally, due to its higher scanning frequency, the X- band phased-array radar was capable of consistently identifying TVS with shorter intervals, enabling a more precise tracking of the tornado’s path. The application of professional radars, in this case, provides valuable insights for the monitoring of evolutions of severe local storms and even tornadoes and the issuance of early warning signals.     

广西钦江河口枯季水动力特征及其对冷空气的响应

河口作为陆海相互作用的关键带,是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流,在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程,2021年10月27日至12月8日在此展开水动力和水体环境要素的连续观测。现场观测与分析结果表明,观测期间钦江河口潮汐类型为正规全日潮,浅水分潮显著,平均潮差为3.07 m,具有落潮优势;潮流以全日分潮流为主导,平均流速为0.12 m/s,运动形式主要为往复流;余流流向主要为西南方向。钦江河口潮汐和潮流性质较外湾和茅尾海中部海域全日潮特征更显著。枯季期间河口表层沉积物随潮汐运动表现为侵蚀-沉降交替的变化规律,垂向上侵蚀通量大于沉降通量,水平方向上悬沙净向海输运。冷空气过境带来的降雨使得钦江河口水体盐度降低、浊度增大,悬沙浓度及输沙量增加,同时冷空气南下时北风增强引起钦江河口减水效应并使潮差略有增加,水动力强度增大,增加表层沉积物的活动性,从而引起底部沉积物再悬浮强度和频率增加。     

1996-2022年黄河三角洲行水河口岸线稳定性研究

黄河清八汊现行河口自改汊以来发生了巨大变化,监测其岸线变化,探讨其稳定程度对海岸带可持续发展以及海岸带韧性评估具有重要意义。本研究利用GPS、GIS、RS技术从1996—2022年黄河三角洲行水河口的220幅遥感影像中推断出年平均海岸线位置,同时根据行水河口摆动次数划分为5个阶段,并以此为基础对海岸线变迁及其稳定性进行定量分析。结果表明：行水河口岸线长期处于动态变化过程中,整体呈淤进状态,各岸段岸线时空变化特征不同,最大侵蚀（-73.89m/a）区出现在两丁坝之间,最大淤积（393.20m/a）区出现在河口区附近。研究区90%的岸线表现为较强淤积至严重淤积,稳定性指数由两丁坝之间（0.135）、2007年出汊前旧河口（0.068）、2007年出汊后新生河口（0.006）依次降低。入海水沙量、河口位置变迁以及沿岸输沙是影响岸线稳定性出现时空差异的主要原因。     

Correspondence Between Astronomical Periods and Sedimentary Cycles

The term of geological cycle was used firstly inHutton's" The Earth Theory" in 1788 (Williams,1980). The geological cycles including tectonic cycles and sedimentary cycles have been describedwidely since than. Some researchers have perceivedthat the geolo…