S4ADW浪潮仪测量与资料后处理关键技术

海上石油水文勘探调查涉及海浪、海流等多种水文要素,S4 ADW浪潮仪作为为数不多的能同时测量海浪、海流要素的设备,在浅海观测中灵活度高,应用广泛,采用坐底式观测,不易受海上恶劣环境的破坏,能够持续得到石油水文勘探调查所需要的海浪、海流的同步观测数据.但是在实际操作和后期数据处理过程中该仪器尚存在一些自身问题,限制了该仪器的观测能力.本研究就S4仪器自身及其波浪处理软件方面所存在的典型问题进行了讨论,并提供了一套实用的解决方案,填补了该仪器使用经验方面的空白,可供国内外S4用户参考.     

海洋内孤立波预警监测识别技术及其在流花16-2油田群开发中的应用

我国南海内孤立波发生频繁,由于其振幅大、流速强、能量集中等特点,已成为深海油气开发海上安装工程必须考虑的重大风险之一。依托现场守护船,提出一种内波流结构单体式监测、识别技术,采用KdV方程实现内波流预警,并成功应用于流花16-2油田群开发项目海管管线终端(PLET)安装、浮式生产储卸油装置(FPSO)锚系及水下管缆回接、空气潜水等高风险作业的内波流预警安全保障中,同时基于此次内波流预警监测结果对该海域的内波生成源和生成机制进行了探讨。应用期间采用该技术共监测、识别并发布内波预警450次。应用结果表明,约93%的内波预警时刻误差在10 min以内,平均误差为±3.90 min。统计分析结果表明,该海域的内孤立波主要来源于巴士海峡而非局地的潮地相互作用,大致可以分为两类:一类是直接产生于巴士海峡,西传至该海域;另一类是局地产生,主要是由巴士海峡产生的内波西传至陆坡浅化分裂生成或是由巴士海峡产生的内潮西传至陆坡由于非线性变陡机制产生。该内波流监测技术在流花16-2油田群开发项目的成功应用,可为南海其他类似项目提供直接的借鉴。     

东海黑潮主段环流子结构研究

通过对多种调查资料的综合分析,提出了东海黑潮主段子环流系统的物理模型,它是由较稳定的东海黑潮主段、经常出现(大概率)的右侧逆流和有条件出现(小概率)的外陆架逆流所构成的一个双环环流结构。部分黑潮水由主段北部进入陆架区形成外陆架逆流,或转向黑潮以东海域形成右侧逆流;由主段南部进入黑潮的陆架水,一部分来自外陆架逆流闭合了双环结构的外陆架部分;黑潮右侧逆流水大部分形成反气旋流动重新进入主流,闭合了双环结构的东部部分。     

南海东部区域的海流状况--Ⅲ.海流的经验模分解和Hibert谱

介绍了经验模分解方法和Hilbert变换，指出这种方法的优越性。并用此方法对南海东部区域的海流资料进行处理。分析了该区域海流的频率结构和波谱性质以及它们随时间的变化，给出了一些特征值。     

EMD方法和Hilbert谱分析法的应用与探讨

利用EMD方法对海浪观测资料进行处理，通过在数据两端的“平衡位置”处分别附加平行直线段的方法进行端点抑制，分解出10个内在模函数和1个剩余趋势项，再对各内在模函数进行Hilbert变换，得到波浪的Hilbert谱，对所得结果的分析表明，各模态在Hilbert谱中的分布趋势和Fourier谱中谱线的变化趋势是一致的，第一模态的中心频率与Fourier谱的谱峰频率相对应；EMD方法是对非线性，非平稳过程数据进行距平化的好方法，距平化的过程和消除趋势项的处理是统一的。     

渤海海峡潮流能高分辨率数值估算

利用非结构化网格有限体积方法的海洋模式FVCOM建立了一个高分辨率的渤海潮汐潮流模型,通过与历史结果和实测资料的对比证明了模型的可靠性,然后描述了渤海海峡的潮波运动状况,以模型垂向平均流速为基础对渤海海峡的潮流能进行了估算。结果表明,渤海海峡的潮流以往复流为主;最大可能流速的最大值出现在老铁山西角,为3.3m/s;对于平均能流密度大于100W/m2的海区,老铁山角附近达515.9km2,比登州水道大一个量级,而登州水道比其余诸水道均大一个量级。     

水下滑翔机的中尺度涡观测方法

设计了一种水下滑翔机对中尺度涡进行水文学、运动学原位观测的方法,以航行过程与观测过程分离为原则。在硬件改进上,为水下滑翔机安装加速度传感器,用于测量水下滑翔机的运动加速度,特别是中性悬停时随着水体运动的加速度,加速度积分计算得到运动速度。在观测方法上,通过海表高度异常资料判断待测中尺度涡的位置、范围和移动方向,利用2台水下滑翔机分别在中尺度涡移动方向和移动方向法向的路径上做正交路径的剖面观测,进行中尺度涡的温盐测量;对温盐测量结果进行即时分析,得到上均匀层、强跃层、下均匀层的位置,控制4台水下滑翔机在这些水层中性悬停,做无滑脱随流运动,进行同步针对性观测。论述了浮力的精确控制方法、由水下滑翔机随流运动速度推导海流速度的过程。本方法不仅测量中尺度涡的温盐分布,还对中尺度涡的三维结构做系统的运动学观测,对中尺度涡观测技术的发展具有重要意义。     

渤海夏季第一斜压罗斯贝变形半径的计算与分析

利用渤海2006年夏季大面观测的CTD温盐资料,分别运用WKB近似和数值方法计算了渤海夏季第一斜压罗斯贝变形半径和第一斜压重力波相速度。结果显示,两种不同算法得出的斜压罗斯贝变形半径和斜压重力波相速度的分布格局相似,与渤海等深线分布大体一致。数值解法下,在北戴河和长兴岛附近海域,斜压罗斯贝变形半径较大,最大为4.72km,对应的斜压重力波相速度最大为0.44m/s;在莱州湾海域,斜压罗斯贝变形半径较小,最大仅为1.76km,对应的斜压重力波相速度最大为0.16m/s;在渤海中部斜压罗斯贝变形半径和斜压重力波相速度的等值线发生明显弯曲,在靠近渤海海峡内侧出现一个极小值,而与之对应在渤海中部以西出现一个极大值,导致变形半径的等值线呈NE-SW向倾斜的"S"状。渤海夏季第一斜压罗斯贝变形半径在WKB近似下的结果较低于数值解法求出的结果,这主要是因为,WKB近似依赖于浮性频率对水深的积分,适用于浮性频率垂向变化较弱的情况,渤海夏季浮性频率垂向变化较大,WKB近似得出的结果误差较大。     

柱形内波观测浮标的设计与稳定性分析

通过海面浮标实现内波流观测数据的实时传输,对于海洋油气开发的内波流预警安全保障具有非常重要的意义.安装在海面浮标上的海流观测设备(如ADCP)对浮标姿态有较高要求,本文设计了48种不同尺寸的柱形观测浮标,采用Solid Works软件和ANSYS Workbench 2020软件,分析比较了在外界载荷相同的情况下,不同...     

使用Surfer Automation实现海洋要素等值线图的批量绘制

介绍了基于Automation对象技术的使用程序控制Surfer自动绘图的方法,使用Surfer自带的Scripter实现海洋要素等值线图的批量绘制,为在海洋科学研究中批量绘制等值线图提供了一种简捷、高效的途径。