Observed characteristics of tidal currents and mean flow in the northern Yellow Sea

Several bottom-mounted Acoustic Doppler Current Profiler(ADCP) moorings were deployed in the northern Yellow Sea(NYS) during the four seasons of 2006–2007 and also the summertime of2009. A synthesis analysis on the time-continuous records was performed to examine the characteristics and variations of tidal currents and mean flow over the observation period at these stations. Tidal currents accounted for ～75% of the total kinetic energy, with the absolute dominance of M 2 constituent. Visible vertical variations of tidal flow were found on all sites, featured by the decrease of amplitude, increase of rotation rate as well as a decreasing trend of the phase for M 2 component with depth. A notable exception was in the central NYS, where the maximum tidal currents occurred in the upper or middle layers(～20–40 m) instead of near the surface(10 m). The observed mean flow was relatively weak, smaller than15 cm/s. Velocity on the northern end of Yellow Sea Trough(YST) was characterized by low magnitude and an obvious layered structure vertically. In the Bohai Strait(BS) and the northern slope area, the currents weakened and the flow direction presented a major trend to deflect counterclockwise with depth in most observations. Summertime cyclonic circulation around the Yellow Sea Cold Water Mass(YSCWM), its intensification on the frontal zone and the Yellow Sea Warm Current(YSWC) for the winter season were all evident by our direct current measurements. However, the details of water exchange through the BS appeared partly dif ferent from the traditionally-accepted pattern. The vertical dif ferences of tidal and meanflow were larger in summer than that in winter, implying the influence of thermal structure to the local currents. Af fected by the water stratification, mean flow usually reached its maximum near the thermocline in spring and summer, while showing a nearly uniform vertical distribution during winter.     

中国面向遥感应用的垂直起降无人机现状和 应用前景分析

近年来,针对中国生态环境、洪涝灾害应急响应、国土安全监测等遥感观测任务,无人航空遥感手段需求越来越多。构建异构无人航空器遥感观测多任务集群系统是近几年的发展目标,为完成无人航空遥感生态建设,垂直起降无人机以其不受场地限制起降又可快速巡飞的特点,在多个领域发挥着越来越大的作用。本文主要研究内容包括国内垂直起降无人机发展现状调研、面向航空遥感应用市场的无人机分析及典型机型介绍、垂直起降无人机在遥感领域的应用场景及案例分析、垂直起降无人机在遥感领域的应用前景及发展趋势等。通过广泛调研及深入分析可知,目前垂直起降固定翼无人机正逐步取代多旋翼飞行器的主导地位;垂直起降无人机占据了遥感应用无人机80.47%的市场份额;动力多元化、系统智能化、布局多样化、尺寸小型化等是面向遥感应用的垂直起降无人机的发展方向。本文较为全面地阐述和剖析了面向遥感应用的垂直起降无人机的相关内容,为遥感航空无人机生态建设提供了参考与支撑。     

自然资源信息化框架下海洋资源数据管理体系设计有关思考

自然资源信息化总体建设方案提出了建立自然资源“一张图”的大数据体系,海洋资源是自然资源的重要组成部分,开展海洋资源数据管理体系设计是将其有机融入自然资源大数据体系的一项基础工作.本文以现有国家海洋数据管理体系为基础,从海洋资源的有关概念和分类入手,分析了在自然资源信息化总体框架下,海洋资源数据管理体系建设的发展形势和需求,探讨了海洋资源数据管理体系总体设计思路与主体框架,并对下一步海洋资源数据管理体系的建设运行提出建议.     

不同浸没长度下串列双立管涡激振动数值模拟

深海柔性立管涡激振动问题广受关注,其中多立管涡激振动较传统单立管涡激振动更为复杂。使用基于Open FOAM自主开发的深海柔性立管流固耦合求解器viv-FOAM-SJTU,对阶梯流中串列双立管涡激振动展开研究。首先针对阶梯流中串列双立管模型试验工况开展验证计算,下游立管的位移响应以及频率响应与试验结果基本吻合;而后改变立管浸没长度,分别选取浸没长度为0.4L(工况1)、0.55L(工况2)以及0.7L(工况3)的三种工况进行数值计算,其中L为立管长度。数值结果表明:3种浸没长度下,上下游立管的横流向振动均为一阶模态,且工况2和工况3中上下游立管的横流向位移均方根均大于工况1;上下游立管的顺流向主振模态在工况2和工况3中均为二阶,而在工况1中为一阶,且下游立管在工况2和工况3中的顺流向振动均表现出明显的多模态振动特性。     

径流量变化对长江口水动力特性的影响

为了研究径流量变化对长江口水动力特性的影响,利用MIKE21建立长江口水动力数学模型,分别模拟计算长江口不同径流量影响的潮流场,统计分析不同径流量时各汊道涨落潮量和净泄量以及分配比例;统计分析不同径流量对各汊道潮位变化的影响;统计分析不同径流量对北槽中下段水动力特性的影响。得到如下结论:1)径流量的变化对于涨潮分流的影响显著,随着径流量的增加,更多的潮流从北支、北港、南槽进入长江口内。当上游的径流动力增强,外海潮流受上游径流的阻挡,难以继续上溯。2)越是靠近上游,径流量的变化对平均潮位的影响程度越高,入海口处受径流的影响微弱;上游径流量越大,潮波向内陆传播越受阻,能量消耗越大,致使其动力减弱。3)径流量的变化对平均流速的影响与上述潮位变化类似,上游径流量越大,各汊道流速越大;越靠近海洋,径流影响越小。4)长江口北槽中下段转流时刻会出现平面对流现象。横向方向上普遍存在越堤水流,且南北导堤均为北向越堤流占优势。     

北部湾表层黏土矿物分布特征及物源研究

利用X射线衍射(XRD)对北部湾表层沉积物中黏土矿物组成和结晶学特征进行了详细研究,揭示了源区和洋流对该区沉积物搬运和分布的控制机制。结果表明,北部湾表层沉积物中黏土矿物组成以伊利石、蒙脱石和高岭石为主,含有少量的绿泥石。在空间分布上,蒙脱石含量表现为中部高近岸低;伊利石含量表现为西南高东北低,绿泥石组分含量与之类似;高岭石含量表现为东北高,西南低。伊利石结晶度指数和化学指数平均分别为0.25°(Δ2θ)和0.5,表明伊利石结晶程度极好,为富Al伊利石,来源于化学风化作用占主导的源区。黏土矿物物源分析表明,红河是北部湾伊利石、绿泥石和蒙脱石的主要物源,其中蒙脱石因受沉积分异作用影响而在研究区中部富集;高岭石受到了红河、珠江以及广西和海南岛沿岸河流物质输入的共同影响。本研究结果对理解北部湾沉积物"源-汇"过程和古环境有重要参考意义。     

基于WorldView-2和GF-2遥感影像的赵述岛礁坪底质变化研究

以西沙群岛海域赵述岛礁坪为研究区域,应用2010年的WorldView-2和2015年的GF-2两期高分辨率卫星遥感影像数据,结合现场水下珊瑚礁照片和视频资料,建立了赵述岛礁坪底质类型遥感分类体系,分别构建了针对WorldView-2遥感影像和GF-2遥感影像的珊瑚礁底质分类决策树模型,并通过对两期遥感影像的底质类型提取结果的变化分析,完成了赵述岛礁坪退化区域的提取。结果表明:(1)WorldView-2影像的分类决策树具有91%的总体分类精度和0.89的Kappa系数,GF-2影像的分类决策树具有更高的分类精度;(2)6年期间研究区大约1/4的珊瑚礁分布区发生了退化;(3)最突出的自然变化是礁前区大面积的珊瑚丛生区转变成藻脊,结合相关资料认为东北季风、热带气旋和温度上升的综合影响是驱动因素;(4)赵述岛西侧的藻脊、珊瑚沉积区大面积转化为珊瑚砂和深水区域,原因是航道和码头的开发活动。研究分析了6年间赵述岛礁坪底质的退化状况,并分析原因,为珊瑚礁底质分类提供方法,并为西沙群岛的珊瑚礁监测和保护提供了有效资料和手段。     

基于重叠网格方法浮筒涡激运动特性数值分析

浮筒被广泛应用在海洋工程中,研究浮筒的涡激运动对于减少其对海洋平台构件的疲劳损坏具有指导意义。传统的动网格方法在处理浮筒转动运动时会因网格变形过大导致计算不收敛,采用了重叠网格方法以解决这一问题。数值试验采用了基于开源工具包Open FOAM自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器。分别进行了自由衰减数值试验和涡激运动数值试验。研究表明,随着折合速度的增加,浮筒的顺流向、横流向、垂荡和艏摇运动频率增加,且顺流向与垂荡频率相近,横流向与艏摇频率相近;其次,根据涡量场分布,表明浮筒前一时刻的泻涡会影响到浮筒之后时刻的周向涡量分布;最后,研究发现自由端对于浮筒尾流场泻涡有着显著影响,为将来探究减少浮筒涡激运动的方法提供指导。     

相对轨道根数的重轨InSAR卫星基线分析与控制

星载重轨干涉SAR卫星在高程测绘和形变测量中有着全天时全天候和大范围的优势,其中干涉基线是决定干涉性能的重要指标,而卫星重访轨道对干涉基线起着决定性的作用。通过对现有高分三号干涉数据轨道参数的分析,发现干涉基线相比国外先进卫星过长且稳定性有待提高。本文通过对相对轨道根数和机动控制的分析,得到满足重轨干涉SAR系统要求的稳定基线。以第一次观测的轨道为参考轨道,基于在摄动情况下重复观测轨道与参考轨道的相对轨道根数,计算得到重轨干涉基线的变化规律,并对不同纬度的观测目标进行了样例分析。在基线变化规律的基础上,利用机动速度和相对轨道根数的关系,进一步计算得到满足基线状态需求的机动控制方法。通过实际数据分析,给出了相对轨道根数变化对初始理想构型的影响,验证了重轨干涉基线变化规律符合本文的分析,并利用仿真样例给出了使得重轨干涉基线达到预期要求的机动控制方案。实际数据和仿真实验表明该模型能够通过可长时间观测并准确获得的轨道根数直接计算基线状态,并能从干涉基线需求出发,快速准确的得出对卫星的控制策略。     

不同设计参数下对转桨水动力性能研究

由于前后桨的相互干扰,对转桨的推力和扭矩呈现非常明显的非定常特点。一些主要的设计参数,如前后桨叶数比、推力比以及桨盘面间距对对转桨的水动力性能皆有一定的影响。分别对它们进行系统的研究有助于减弱对转桨的不利干扰,最大程度地回收周向动能。本文采用CFD方法首先分析了叶数比的影响,推力和扭矩的预报结果与试验值吻合良好,结果显示,叶数比为4∶5的对转桨拥有较好的稳定性。另外,对转桨的效率比等效单桨高8.73%~10.2%左右。最后研究了前后桨不同间距和不同推力比的影响,结果显示,增加前后桨的间距可以有效减小前后桨的不利干扰,但是在一定间距内或者推力比在1附近,对转桨水动力均值变化影响不大。