Geoacoustic Characterisation of Fine-grained Sediments using Single and Multiple Reflection Data

Fine-grained sediments commonly occur in areas of the continental shelf where wave and current energy are weak. Bulk density, compressional wave speed and attenuation are fundamental physical properties of these sediments required for predicting the response of the seabed for diverse branches of marine science. The traditional coring approach is time and labor-intensive, with large uncertainties associated with sediment disturbance in the sampling phase. Acoustic methods offer the advantages of remote sensing, i.e., sampling the sediment structure without mechanical disturbance and a significantly larger seabed coverage rate per unit time. Two different acoustic methods are described: one using short-range single-bounce interactions with the seabed, and the second using long-range modal propagation to infer the sediment properties. The relative strengths and sensitivities of each approach are explored through simulations guided by experience with measured data.     

基于遥感技术对黄河口水色与岸线季相变化特征研究

使用Landsat-5 TM 2004年11月24日与2005年5月13日黄河口遥感影像,配合准同期外业实测资料,进行黄河口水体水色物质叶绿素a与悬浮泥沙的动态反演与河口岸线解译.研究表明由于秋末与春初黄河上游来水物质含量的差异,上述悬浮指标值存在显著的季相差异.根据样值与光谱特征建立的反演模型得出的反演值与实测值有平均在0.85以上的相关关系,具有很好的反演效果.岸线解译成果表明,黄河口岸线演变迅速,在河流平枯水量时期仍然具有较强的变化,岸线推进尤以新河口附近显著.这表明,使用遥感手段是进行河口生态环境质量监测的有效手段,是进行岸线动态变化研究的一种基本技术支撑手段.     

Estimation of the <Emphasis Type="Italic">in situ</Emphasis> Ultraviolet-A absorption of seawater by a simple irradiance inversion model

An irradiance inversion model to estimate the in situ absorption coefficient of seawater has been developed for the Ultraviolet-A (UVA) wavelength domain. Input parameters are sun angle and the up-and downward planar irradiances measured for at least two depths. The present method does not require seawater to be sampled, and is a discrete wavelength method which returns the absorption coefficient at a given wavelength from the irradiances measured at that wavelength without assuming a spectral shape of any optical properties a priori. Comparison between the model results and spectrophotometric measurements shows that the model is practically useful when cloud cover in the atmosphere is ≤ 50%. According to the present method, measurements of the irradiances enable simultaneous observation of the in situ underwater UVA radiation level and the absorption capacity of bulk seawater using a radiometer.     

夏季季风转换期间南沙群岛海域的温盐分布特征

应用2002年5月9-22日南沙群岛海域的水文观测资料,分析了季风转换期间南沙群岛海域的水文状况,并对比了调查海域不同区域的温盐分布特征。结果表明,夏季风转换期间海洋表层温度较高,基本在30℃以上,垂直结构上温度层结比较稳定。东北一西南走向界线两侧海域的温盐状况有明显的差异：西北部海域温度较高,垂向上有逆盐层现象;东南部海域温度相对较低,盐度的垂向结构上显示有双跃层现象,两海区水文特征的差异与季风结构和局地环流有密切的关系。从连续站温盐的时空剖面图可以看到,跃层以下,不规则的半日周期内潮对温盐分布有显著的影响。     

混合最优化方法在潮汕坳陷重力资料反演中的应用

选用目前非线性方法中的2个研究热点——BP神经网络和模拟退火算法,用优化后的BP神经网络为主框架,结合位场反演的特点,在反演过程中引入模拟退火算法,这样既利用了BP神经网络具有指导学习的功能来提高局部搜索性能,也利用了模拟退火算法的概率突跳性来实现最终的全局收敛性,从而提高了反演的速度和精度。通过模型试验验证了其有效性之后,将该方法应用于珠江口盆地潮汕坳陷的重力资料反演,结果较好地反映了剖面的地质情况。     

深水钻井中浅水流灾害问题及其地球物理识别技术

在深水钻井中,浅水流是一种常见的地质灾害。中国正在进行深水油气勘探,十分有必要开展这方面的地质灾害研究。介绍了浅水流的形成机制及地球物理特性。目前用于识别和预测浅水流的手段有测井和反射地震两大类方法。主要介绍了几种用于参数提取的地震反演方法,如传统Dix反演、叠后振幅反演、层析反演、叠前振幅反演等。     

神舟四号高度计波形数据预处理和信息提取

神舟四号(SZ-4)高度计在国内首次提供了星载雷达高度计回波波形数据.本文中作者分析了SZ-4高度计回波波形的特点,完成波形数据的预处理,并在此基础上完成初步的信息提取.在数据预处理方面,通过SZ-4高度计水陆边界处波形的特点,提出了波形最大幅度控制的方法,筛选回波波形.在波形归一化处理过程中,发现SZ-4高度计波形中存在双峰现象,并指出第二个峰为异常波形区.在波形信息提取方面,利用波形重新跟踪得到的半功率点计算出SZ-4高度计高度跟踪补偿误差,并根据高度计天线指向角和回波波形下降沿斜率之间的关系,从波形后沿提取天线指向角信息.分析结果表明,SZ-4高度计天线指向比较平稳,而跟踪补偿由于变化较大,在计算海面高度时,应作为一项误差源被考虑到.     

Remote estimation of surficial seafloor properties through the application Angular Range Analysis to multibeam sonar data

The variation of the backscatter strength with the angle of incidence is an intrinsic property of the seafloor, which can be used in methods for acoustic seafloor characterization. Although multibeam sonars acquire backscatter over a wide range of incidence angles, the angular information is normally neglected during standard backscatter processing and mosaicking. An approach called Angular Range Analysis has been developed to preserve the backscatter angular information, and use it for remote estimation of seafloor properties. Angular Range Analysis starts with the beam-by-beam time-series of acoustic backscatter provided by the multibeam sonar and then corrects the backscatter for seafloor slope, beam pattern, time varying and angle varying gains, and area of insonification. Subsequently a series of parameters are calculated from the stacking of consecutive time series over a spatial scale that approximates half of the swath width. Based on these calculated parameters and the inversion of an acoustic backscatter model, we estimate the acoustic impedance and the roughness of the insonified area on the seafloor. In the process of this inversion, the behavior of the model parameters is constrained by established inter-property relationships. The approach has been tested using a 300 kHz Simrad EM3000 multibeam sonar in Little Bay, NH. Impedance estimates are compared to in situ measurements of sound speed. The comparison shows a very good correlation, indicating the potential of this approach for robust seafloor characterization.     

用合成孔径雷达图像反演浅海水下地形的一种方法

海流与海底地形的相互作用导致了海表面的粗糙起伏,从而引起对海面观测的雷达散射截面的变化。在浅海海流速度垂直分布廓线为均匀的假定下,由流体连续性方程和驰豫时间近似下流体力学弱相互作用的理论,已证明雷达散射截面的空间变化正比于海流方向上海流速度变化的梯度。研究了合成孔径雷达(SAR)对海面的观测图像在无槽道信息和海流方向预知条件下,提出用散射系数的二维相关函数确定海流方向。在海流速度和方向已知条件下,推导了由雷达散射截面的空间变化迭推反演浅海水下地形的公式,并研究了航天飞机SIR-CSAR在我香港特区海域的二维图像反演浅海水下地形的应用。     

南海北部表层颗粒有机碳的季节和年际变化遥感分析

海洋颗粒有机碳（POC）是海洋固碳的一个关键参数。为了研究南海北部陆架及海盆表层POC浓度的时空分布特征以及变化趋势,本文利用2009-2011年4个季节的实测数据,对NASA发布的MODIS/AQUA卫星月平均POC遥感产品,进行了验证和校正;并利用校正后的遥感数据分析了2003-2014年POC的时空分布特征和变化趋势。发现POC遥感产品与南海北部实测数据具有较好的线性关系（R2=0.72）,但存在系统性偏高,需利用实测数据对遥感数据进行区域性校正。分析校正后的遥感数据发现,南海北部陆架POC浓度较高,平均为（33.34±8.02）mg/m3;吕宋海峡西南海域浓度较低,平均为（29.25±6.20）mg/m3;中央海盆区浓度最低,平均为（27.02±4.84）mg/m3。春夏季POC浓度较低,最低值一般出现在5月,冬季（12月至翌年1月）POC浓度达到最高。利用2003-2014年的长时间序列遥感叶绿素（Chl a）和海表温度（SST）、混合层深度（MLD）模式数据,以及实测数据对南海北部POC浓度的影响机制进行了分析。发现POC与Chl a在秋冬呈现较好的相关关系（R2=0.51）,但在春夏季较离散,表明秋冬季生物作用对POC影响较大。2003-2014年期间,POC与Chl a、MLD及SST存在明显的年际变化,但并没有显著的上升或下降趋势。