“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

基于波浪能的浮式装备随体供电技术研究

随着我国海洋开发向深远海方向发展,各类海洋装备长时间工作于深远海域,能源供给极不方便,迫切需要一种便捷的能源供给方式。针对上述需求,提出了一种可内置于海洋浮式装备的波浪能转换装置,以海洋浮式装备为载体,依靠载体在波浪作用下的垂荡运动获取波浪能,由于惯性波浪能转换装置的振子在弹簧的作用下产生振动,驱动动力输出(PTO)系统做功,将波浪能转换为电能。基于流体力学基本原理, 建立了浮体与波浪能装置的耦合运动学模型和能量转换数学模型,分析不同参数对 RAO 和 CWR 的影响。通过优化分析,本文所提出的基于惯性原理的双共振波浪能转换装置能量转换效率最高可达 45%以上,可有效地应用于海洋浮式装备,具有可观的应用前景。     

安达曼海内孤立波的潜标观测分析研究

安达曼海是内孤立波生成最多的海域之一,目前对其研究大多基于卫星遥感,缺乏基于现场观测资料的相关研究。本文通过2016年至2017年布放在安达曼海中部的锚系潜标对该海域内孤立波的方向和强度进行研究,结果表明在研究区域内孤立波主要向东北方向传播,最大振幅可达100 m。应用彻体力理论预测了研究海域内孤立波波源的分布,与遥感统计结果基本一致,并且波源位置更精确,可直观地给出不同波源激发内孤立波的能力。本文分别用浅水方程、深水方程和有限深方程对安达曼海中部内孤立波相速度进行模拟,结合卫星遥感分析发现该海域内孤立波的产生符合Lee波机制,在三种方程中有限深方程的模拟效果与潜标观测最相符。     

河流-河口-近海连续体碳循环研究进展

河流-河口-近海连续体(简称连续体)是连接陆地和大洋的过渡地带,也是目前全球碳收支估算的薄弱环节.这个复杂的海陆交互生态系统不仅可以通过光合作用、溶解作用吸收大气中的CO2,陆地和流域光合作用或化学风化作用固定的碳也可以被横向输送到陆架和大洋中.本文以国际上著名的切萨皮克湾以及长江-长江口-东海等为例,综述了连续体碳循...     

苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

基于几何形态测量学的四种滨螺形态差异与系统发生关系研究

运用几何形态测量学方法研究浙江省大陈岛海域常见的4种滨螺间的形态关系。对4种滨螺的壳口、螺体分别进行数字化标点,经叠印分析、主成分分析(PCA)和薄片样条法分析,获得4种滨螺在壳口和螺体上的差异,并进一步分析其形态特征与潮间带环境适应性关系。PCA结果表明四种滨螺壳口间差异在主成分轴上无法有效分开,而螺体间差异在主成分轴上能有效分开,说明壳口特征在不同滨螺间不具有规律性差异。螺体的PCA中PC1轴可以将短滨螺与其他3种滨螺区分,薄片样条法分析显示差异的部位主要在体螺层的宽度和螺体的高度间,PC2轴可以将粒结节滨螺与其他3种滨螺分开,薄片样条法分析显示差异部位主要是体螺层之上第一层以及体螺层之间。基于螺体特征的4种滨螺亲缘关系分析表明粗糙滨螺与塔结节滨螺亲缘关系最近,其次为短滨螺,粒结节滨螺最不相近。运用特征追踪法对螺层和螺肋特征追踪,结果表明螺层6层,螺肋密生是滨螺的祖先特征,后来演化出7层和8层的螺层特征以及颗粒状突起的螺肋特征。     

黑潮流域海温适应性观测敏感区诊断方法研究

敏感区诊断是适应性观测的关键问题,集合变换卡尔曼方法(EnsembleTransformKalmanFilter,ETKF)是目前主要的诊断方法之一。将集合变换卡尔曼方法应用于海洋环境适应性观测,根据ROMS海洋模式数据构建海表温度集合预报,以黑潮流域宫古海峡附近海域为验证区进行敏感区诊断计算,分析不同间隔时间条件下敏感区分布情况,结合模拟系统观测试验验证在敏感区进行适应性观测对预报质量的提升效果。结果表明,在诊断所得敏感区内添加观测能够提升预报质量;随时间间隔增大,敏感区向上游区域平移且预报质量提升效果减小;与在验证区整体添加观测相比,敏感区观测对预报质量提升效果基本相同并且观测成本明显减少。     

基于单元复制的通用化离散格网系统生成算法

本文提出一种基于单元复制的通用化格网系统生成新算法。其核心是采用"简单单元复制+有效区域控制"。首先,建立坐标系,确定待计算剖分格网系统的种类,从而确定格网剖分类型的3个关键因素。在此基础上,确定各类多尺度格网有效控制边界。然后对多尺度格网进行合适的数学变换,计算单一三角面格网系统单元节点坐标,并建立不同层级单元节点的关联关系。最后,以六边形格网为例展开验证,直接生成正二十面体表面格网。实验结果证明,该算法具有很好的通用性,可以通过调整相应的起算参数,生成各类多尺度格网。避免了传统定制算法的局限性,实现了统一化生成各类格网系统的目标,为不同剖分类型全球离散格网系统间互操作性问题研究提供了一种解决思路。     

一种基于OpenMP的高效GPS卫星钟差实时估计方法

提出基于单观测值的Kalman滤波快速计算方法,并引入共享存储并行编程（OpenMP）技术实现协方差快速更新,从而实现非差GPS卫星钟差的快速实时计算。均匀选取55个IGS参考站,计算2017-03-20~03-30采样率为60 s的卫星钟差。与IGS事后30 s钟差相比,两者具有很好的一致性,RMS互差优于0.5 ns。选取未参与钟差解算的10个IGS参考站进行精密单点定位,结果表明,实时静态PPP水平方向精度优于2 cm,高程方向精度为2~4 cm;实时动态PPP水平方向精度为2～4 cm,高程方向精度为4～6 cm,能够满足实时PPP的精度要求。该方法在主频1.2 GHz服务器上8线程并行模式下单历元耗时4 s,相比串行模式效率提升1/3。     

四川省CORS网地壳运动速度场模型研究

使用GAMIT/GLOBK解算2006~2015年覆盖四川地区的50个CORS站的观测数据,并提取坐标时间序列,获得速度场模型。对四川省整体地壳运动以及区域应变场进行分析,结果表明,四川省CORS站水平方向平均速度为38.72 mm/a,速度场的优势方向为S73.9°E;欧亚框架下水平方向平均速度为14.40 mm/a,优势方向为S77.78°E,较ITRF2008框架下的速度降低了24.32 mm/a;垂直方向平均速度为3.43 mm/a,整体上表现为隆升状态,位于东部平原的少部分测站处于下降趋势,可能是由于城市建设、地下水或者煤矿、石油等自然资源的过度采伐导致;最大主应变率达到7.31×10-11/a,最小主应变率为-5.4×10-11/a,其中区域地壳面膨胀率高值区域集中在川西,低值区域和最大剪切应变率高值区域分布在三大断裂带附近。