基于HY-2卫星高度计机载校飞数据的有效波高信息提取及初步分析

利用HY-2卫星雷达高度计校飞数据,开展了有效波高信息提取及精度比对研究。首先对其进行波形筛选、1s平均和去噪,然后基于Hayne海面回波模型进行波形拟合,提取出波高均方根并得到有效波高,并与浮标和同轨迹的Jason-1卫星高度计有效波高进行了比较。结果表明,本次校飞其高度计测波精度存在系统偏差,初步分析可能是其数据未经仪器校正等原因导致。     

基于海浪谱分解与重构的资料同化试验

针对有效波高资料提出一种海浪谱分解与重构的资料同化方案:利用历史时段内的有效波高观测资料和模式计算波高场,采用最优插值方法得到分析波高场;在WAVEWATCH-Ⅲ模式的波浪能量密度谱和有效波高分析值之间引入一个变异系数矩阵,描述模式的误差,以此为状态向量构建卡尔曼滤波系统,对分解过的海浪谱进行修正和重构,得到同化后的海浪谱初始场。利用美国阿拉斯加湾北部海域的7个浮标站进行同化和72 h预报试验,对连续1个月的预报结果进行统计表明:采用该同化方案后24 h预报结果的有效波高均方根误差比未同化的结果降低了0.13 m;同化方案对预报效果的影响可持续36 h左右,随着预报时效延长,同化的效果减弱。     

黄海海浪季节变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式SWAN,研究了黄海海浪有效波高的季节变化特征及相关的物理过程。结果表明,在黄海的大部分区域,混合浪有效波高的最大值出现在冬季,而最小值则基本出现在夏季。北黄海北部和山东半岛南岸的近海海域呈现稍微不同的季节变化,有效波高的最大值出现在春季。全年4个季节中混合浪有效波高的空间分布基本一致:均在济州岛西南最大,沿黄海中部区域向北和由中部区域向近岸区域逐渐减小。黄海海浪为风浪占主,涌浪有效波高远小于风浪有效波高。在黄海的大部分区域,白冠耗散和四波非线性相互作用对黄海海浪的季节变化均至关重要;对于外海区域,四波非线性相互作用更为重要,而对于近海区域,白冠耗散则影响更大。本研究旨在研究黄海海浪的季节变化特征及其物理过程,为进一步探讨该海域海浪在其他时间尺度上的变异特征和动力学过程提供研究基础。     

Optical detection of Prorocentrum donghaiense blooms based on multispectral reflectance

Prorocentrum donghaiense is one of the most common red tide causative dinoflagellates in the Changjiang （Yangtze） River Estuary and the adjacent area of the East China Sea. It causes large-scale blooms in late spring and early summer that lead to widespread ecologic and economic damage. A means for distinguish- ing dinoflagellate blooms from diatom （Skeletonema costatum） blooms is desired. On the basis of measure- ments of remote sensing refectance [Rrs（λ）] and inherent optical parameters, the potential of using a mul- tispectral approach is assessed for discriminating the algal blooms due to P. donghaiense from those due to S. costatum. The behavior of two reflectance ratios [R1 = Rrs（560）/Rrs（532） and Re = Rrs（708）/Rrs（665）], suggests that differentiation of P. donghaiense blooms from diatom bloom types is possible from the current band setup of ocean color sensors. It is found that there are two reflectance ratio regimes that indicate a bloom is dominated by P. donghaiense; （1） R1 〉 1.55 and R2 〈 1.0 or （2） R1 〉 1.75 and R2 ≥ 1.0. Various sensitivity analyses are conducted to investigate the effects of the variation in varying levels of chlorophyll concentration and colored dissolved organic matter （CDOM） as well as changes in the backscattering ratio （bbp/bp） on the efficacy of this muitispectral approach. Results indicate that the intensity and inherent op- tical properties of the algal species explain much of the behavior of the two ratios. Although backscattering influences the amplitude of Rrs（λ）, especially in the 530 and 560 nm bands, the discrimination between P. donghaiense and diatoms is not significantly affected by the variation of bbp/bp. Since aCDOM （440） in coastal areas of the ECS is typically lower than 1.0 m-1 in most situations, the presence of CDOM does not interfere with this discrimination, even as SCDOM varies from 0.01 to 0.026 nm-1. Despite all of these effects, the dis- crimination of P. donghaiense blooms from diatom blooms based on multispectral measurements of Rrs（λ） is feasible.     

高度计波高数据同化对印度洋海域海浪模式预报影响研究

为提高海浪模式预报的精度,改善初始场是途径之一。研制了基于最优插值(OI)方法的海浪数据同化并行程序模块,并将其植入第三代海浪模式WAVEWATCH IIITM,建立了印度洋海域海浪同化预报方法,使用卫星高度计波高数据进行了同化预报试验。OI模块的并行设计使得植入同化模块的海浪模式仍能以并行方式运行。文中5°S以北印度洋海域为目标区域,嵌套在WAVE-WATCH IIITM的全球网格中,使得目标区域开边界条件得到较好解决。同化数据使用Jason-2高度计测量有效波高(SWH)沿轨数据。海浪同化预报模式由大气模式WRF(Weather Research andForecasting)输出的1小时一次的海面10 m风场驱动。将同化的模式结果(SWH)、无同化的模式结果(SWH)分别与高度计沿轨数据(SWH)进行比较,表明同化改善模式预报初始场的效果是明显的。以同化初始场出发进行海浪预报试验,结果表明,高度计波高数据同化在一定程度上可改进海浪短期预报的精度。     

高频地波雷达海面有效波高探测实验研究

利用安装于福建龙海的OSMAR071高频地波雷达和位于雷达波束范围内金门料罗湾口的波浪浮标在2008年11月1日至2009年4月30日半年期间的观测结果,对Barrick波高模型进行改进和模型系数拟合、标定,讨论了改进模型系数的稳定性。结果表明,该模型能适应噪声和干扰等因素对宽波束雷达有效波高探测结果的影响。雷达观测反演回报的有效波高与浮标观测结果对比,二者时间序列的均方根误差为0.39m,相关系数为0.67。     

光衰减系数与悬浮颗粒物浓度的关系

海水中光合作用有效光强(PAR)的变化受多种因素影响,其中分布在海水中的悬浮颗粒物是造成PAR在水中衰减的重要因素之一,尤其是在风与潮混合作用较强的近海。已有的研究表明:PAR在水中是呈指数衰减的,并且在悬浮物颗粒物分布比较稳定时,光衰减系数k与悬浮物体积浓度线性相关。在生态模型中,往往需要利用k获得水下光强,而衰减系数k很难直接通过观测得到,因此本文目的就是建立衰减系数与悬浮颗粒物体积浓度的关系,后者可通过观测得到。经过对2个航次与2个定点观测数据的处理,得到了PAR衰减系数分别与所有粒径悬浮物颗粒物总体积浓度以及3种粒级(黏土、粉砂、细砂)悬浮物体积浓度之间的线性关系式,并且发现相对于细砂,较小粒径的黏土、粉砂的浓度能更好的表征PAR的衰减特性。     

波致液化粉质土有效应力变化的试验数据分析

海床不稳定性的现象很多都是海底液化引起的。根据之前的研究,粉土在液化之后有效应力会依然存在,关于波浪作用下海床液化之后有效应力变化的研究很少。采用波浪水槽实验,在未液化和液化2种情况下,分别施加不同波高的波浪,对底床各层位土体孔隙水压力进行采集,并对比研究。实验结果表明,液化后有效应力的相对值相对于液化前有很明显的减小,并且在深度上表现出显著的差异性,这种差异性随着波高的增大而减小。当相同深度处同一种波高作用一定时间时,有效应力会出现极大值,然后有效应力会减小。     

基于滑动窗口导纳技术反演西太平洋中部岩石圈的有效弹性厚度

西太平洋中部地区是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键区域,其地质特征与构造演化一直是地学家关注的焦点问题之一。开展岩石圈有效弹性厚度的研究对于认识该区域的形成演化具有重要的科学意义。本文采用滑动窗口导纳技术,并在挠曲模型中考虑了表面荷载和内部荷载同时存在的情况,计算得到该区域的岩石圈有效弹性厚度(Te)。计算结果显示,研究区的Te值整体上为0~50 km,其变化基本上与构造单元相吻合,且与主要的构造边界密切相关。除海底火山具有相对较小的Te值(15~20 km)外,太平洋板块整体上具有较强的岩石圈强度(25~30 km)。马里亚纳海沟和菲律宾海沟的岩石圈强度从外隆起到海沟方向表现为明显的减弱,表明岩石圈由外隆起向海沟发生了弱化。帕里西维拉海盆西部相较于东部具有较弱的岩石圈强度,这可能与海盆的非对称扩张有关。卡罗琳板块的岩石圈整体上表现为相对均一的低Te值特征(<15 km)。欧里皮克海隆、卡罗琳海岭和索罗尔海槽的Te值为3 km,这可能是强烈的火山作用所导致的结果。     

基于SVR和LSTM算法反演散射计下有效波高研究

有效波高反演对于海洋工程及海洋环境安全具有重要意义.我国海洋二号(HY-2A)卫星载有散射计和高度计等获取海洋要素的仪器.散射计可获取海洋风场数据但无法直接获取有效波高数据,高度计可获取海洋有效波高数据但覆盖区域狭小.本文将散射计与高度计各自优势结合,利用支持向量回归(SVR)和长短期记忆(LSTM)智能算法反演散射计...