经略21世纪海上丝路之海洋环境特征:风候统计分析

21世纪海上丝绸之路,以我国泉州为起点,主要涉及海域为南海—北印度洋,惠及沿线多国。深入研究该海域的海洋环境特征,有利于为海上丝绸之路建设提供科学依据、辅助决策。文章利用来自欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)、1979—2014年、逐6h的海表风场资料、阵风资料,系统性、精细化地统计,分析了该海域的风候(风场气候态)特征,主要包括海表风场的季节特征、(强)风向频率、大风和阵风频率、阵风系数、海表风速的长期变化趋势等。期望可以为航海、海洋工程、防灾减灾等提供科学依据,为海上丝绸之路建设尽绵薄之力。     

海底管线水平向整体屈曲及失效判断方法研究

海底管线是海洋石油的重要输运手段。为满足输送工艺的需要,正常工作条件下管线往往被施加较高的温度和压强,高温高压使管线内产生附加应力,当附加应力大于土体对管线的约束力时,管线就会发生整体屈曲。过度的水平向整体屈曲会导致截面产生较大的弯曲应力和压缩应变,对管线系统的安全运行造成威胁,因此需要对发生水平向整体屈曲后的管线进行验算。采用解析解法、规范法和有限元法对管线的整体屈曲进行分析,提出了应用临界屈曲荷载值域空间和值域下限来判断不同缺陷大小下管线是否发生水平向整体屈曲的方法。结合工程实例,分别采用内力控制标准和位移控制标准对管线水平向整体屈曲后是否失效进行了验算。研究指出,相较于位移标准,内力控制标准更为严格。     

大西洋经向翻转环流对岁差响应的气候背景依赖性

大西洋经向翻转环流（Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC）是气候系统重要的组成部分,其强度变化可直接影响南北半球的热量分配,厘清其变化机理对全球变暖背景下的未来预估至关重要。海洋沉积物记录发现,在晚更新世,AMOC的变化与地球岁差周期有紧密联系,但其物理机理尚不清楚。本文利用海洋−大气耦合气候模型—COSMOS（ECHAM5/JSBACH/MPIOM）模型,通过敏感试验,分析在冰盛期冷期和间冰期暖期气候背景下,AMOC对地球岁差变化的响应机理。结果表明：岁差降低引起的北半球夏季太阳辐射增强,会导致间冰期暖期背景下的AMOC显著减弱,但对冰盛期AMOC的影响并不明显。通过进一步分析发现,在间冰期暖期,夏季太阳辐射增强,造成高低纬大西洋海表的升温,同时促进北大西洋高纬度地区的局地降水,两者导致北大西洋表层海水密度降低,共同削弱大西洋深层水生成。而在冰盛期冷期,大西洋高低纬度地区的响应对AMOC的影响反向—副热带升温触发的海盆尺度低压异常,通过其南侧的西风异常削弱大西洋向太平洋的水汽输送,导致净降水增多,海表盐度下降;同时,高纬度升温造成的海冰减少,促进了海洋热丧失,海表失热变重,有利于大西洋深层水的生成,最终两者的共同作用导致AMOC对岁差变化的响应偏弱。本文系统揭示了不同气候背景下,岁差尺度AMOC变化的控制机理,对理解晚更新世AMOC重建记录中持续存在的岁差周期具有重要启示意义。     

GPS坐标向国家坐标转换的三维分离回归法

三维分离回归法是一种简单、有效、实用的转换方法,该方法可有效地克服病态矩阵问题。同时,为切实、有效地提高三维分离回归法的转换精度,计算时引入了三向尺度因子,使得三维转换参数由传统的7个变为现在的9个。详细介绍了三维分离回归法的基本原理、转换过程及转换实例。     

地形和流同时影响下波向线的数值计算

本文提出一种同时考虑地形和均匀流影响的波向线数值解法及其具体的计算步骤。作为例子，对一种理想的简单地形作了数值计算并绘出波向线图．计算结果表明．流对波浪折射有明显的作用。     

波群的波向线散开因子方程

本文将既适用于平面笛卡尔直角坐标系又适用于球面坐标系的基本式同文献[16]中的波向线方程结合,导出波群的波向线散开因子方程。由此方程解出的散开因子是波群组成波的波要素的函数。据此因子连同浅水系数和摩擦系数就可求得波群的波动强度或波高沿波向线的变化。在一定条件下,所导得的方程便分别化为形同于相应坐标系中单频率波的。 所讨论的波群的折射是唯一地由水深变浅所致的。 根据线性势论,得到由波数、波向和频率都彼此稍异的两系正弦波迭加而成的简单波群,海洋中的波群虽较这复杂得多,但两者本质上是相同的。故所提方程可作为计算浅水域中波群的折射系数的模式。     

河口海岸三维水流数值模型中几种垂向坐标模式研究述评

回顾了近年来国内外河口、近岸海域三维斜压水流数值模式研究的进展,着重讨论了不同垂向坐标下三维水流模式的发展状况以及存在的问题。地形拟合坐标(σ坐标)模式可以很好地拟合床面地形和自由面,已在物理海洋学中被广泛使用。但在地形变化剧烈,尤其在密度层结效应明显的海域,σ坐标模式中的水平压强梯度力误差会引起伪密度流。寻求高精度的数值模式以及更加有效的拟合坐标变换将是值得努力的方向。     

胶州湾三维变动边界的潮流数值模拟

基于Blumberg等（1986）的河口、陆架和海洋模式，引入变边界处理技术，建立了胶州湾三维变动边界的潮流模型，模型以σ-正交曲线坐标下三维非线性潮波方程为基本方程，引入2.5阶瑞封闭方程组，采用分裂算子法数值求解方程组，利用湍封闭方程求解垂直紊动粘滞系数，采用干湿网格方法模拟潮流漫滩过程，三维变动边界潮流模型计算结果与实测值吻合良好。     

激光扫描实时获取水下图象信息的方法与系统

报道一种实时大视角、全景深获取水下图象的新方法。该方法试图解决在无人摇控潜器(ROV)和自治式潜器 (UUV)走航式获取水下清晰图象时 ,遇到的激光在水下传输过程中后向散射噪声问题 ,建立了一种具有宽视角、全景深性能的水下激光扫描系统。用这种方法和系统在空气中和水中做了大量的实验 ,并讨论了这种方法和系统的应用前景。     

海洋湍流观测技术

湍流在海洋能量和水体的交换演化中起着非常重要的作用。海洋湍流研究的发展和海洋湍流观测仪器的研发密切相关。世界上湍流观测仪器的研发起步于上世纪50年代,但是我国在湍流观测设备方面到目前为止仅仅处于起步和引进国外设备阶段。针对我国的情况,文中对海洋湍流观测的平台、探头测量原理及其数据修正、资料后处理等关键技术做一个总结性的介绍,为我国使用引进的海洋湍流设备和自主开发海洋湍流测量设备提供参考。