CNOP-P-based parameter sensitivity for double-gyre variation in ROMS with simulated annealing algorithm

Reducing the error of sensitive parameters by studying the parameters sensitivity can reduce the uncertainty of the model,while simulating double-gyre variation in Regional Ocean Modeling System(ROMS).Conditional Nonlinear Optimal Perturbation related to Parameter(CNOP-P)is an effective method of studying the parameters sensitivity,which represents a type of parameter error with maximum nonlinear development at the prediction time.Intelligent algorithms have been widely applied to solving Conditional Nonlinear Optimal Perturbation(CNOP).In the paper,we proposed an improved simulated annealing(SA)algorithm to solve CNOP-P to get the optimal parameters error,studied the sensitivity of the single parameter and the combination of multiple parameters and verified the effect of reducing the error of sensitive parameters on reducing the uncertainty of model simulation.Specifically,we firstly found the non-period oscillation of kinetic energy time series of double gyre variation,then extracted two transition periods,which are respectively from high energy to low energy and from low energy to high energy.For every transition period,three parameters,respectively wind amplitude(WD),viscosity coefficient(VC)and linear bottom drag coefficient(RDRG),were studied by CNOP-P solved with SA algorithm.Finally,for sensitive parameters,their effect on model simulation is verified.Experiments results showed that the sensitivity order is WD>VC>>RDRG,the effect of the combination of multiple sensitive parameters is greater than that of single parameter superposition and the reduction of error of sensitive parameters can effectively reduce model prediction error which confirmed the importance of sensitive parameters analysis.     

基于"北斗"卫星导航系统的长报文通信协议

"北斗"卫星导航系统已经广泛应用在海洋、气象、水利和农业等领域中,利用短报文方式传输各类观测数据。文中介绍了一个基于"北斗"卫星导航系统的长报文通信协议,很好地解决了利用"北斗"卫星导航系统长报文传输时存在的数据丢包问题。     

GNSS PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量

为实现高精度远海水深测量潮位改正,基于GNSS/INS组合系统开展了远海多波束无验潮水深测量方法研究,并给出了无验潮水深测量基本原理及实施技术流程。结合GNSS/INS组合形式及滤波原理,分别探讨了在GNSS有效和失效状态下PPP/INS松组合与紧组合的性能差异。以PPP/INS紧组合解算结果为基础进行无验潮水深测量改正,并与传统预报潮位改正方法进行了对比,经试验验证,基于PPP/INS紧组合模式下的远海无验潮水深测量准确度可达0.14 m,并有效消除了动态吃水影响,在典型水深断面处的水深测量准确度明显优于预报潮位改正模式。     

基于网络海洋气象信息释用系统研究

随着海洋、气象以及通信技术的不断发展,每天都可以收到极其大量的海洋气象信息,面对浩瀚的信息,如何快速获取有用的结果成为新的问题。为了海军实际应用、教学和研究的需要,在海军大连舰艇学院军事海洋学科网站上建立了军用海洋气象信息释用系统,将无法直接使用的原始资料转换为可以直接使用的信息,根据海军实际应用、教学和科研对海洋气象信息的需求将有用的资料提取出来,并在网页上列出,上网就可浏览。同时,整理存放历史资料,便于电子检索。     

吴淞站潮位数据的小波检验和调整

上海吴淞站是我国沿海地区记录最长的验潮站之一。通过对吴淞站和黄浦公园站的潮位数据的对比分析,揭示出1952年之前数据存在着系统偏差。并通过小波分析方法获得了序列变化的突变点在1929年和1951年,进而对吴淞月均潮位数据分3个时段进行了调整。在此基础上,对吴淞站1937年9月~1943年12月间缺失数据采用回归模型进行了插补。这一检验定位和调整的思路可供吴淞站和其他存在数据瑕疵的长序列潮位数据分析利用研究借鉴。     

地理信息系统在渤海湾水体富营养化研究中的应用

一般的关系型数据库处理近岸海域富营养化监测数据时难以同时管理数据的空间属性和一般属性,且不具有对数据进行空间分析的能力。文中以A rcG IS地理信息系统为数据管理平台,克服了一般数据库的上述缺陷。文章以渤海湾水体富营养化研究为实例,应用A rcG IS地理信息系统自身的功能对监测数据进行了空间分布特性和时间变化趋势分析及水体营养状况的评价,取得了较满意的结果。     

多系统集成的全球地球观测系统与全球海洋观测系统

多系统集成的全球地球观测系统(GEOO S)是一个新概念,它从更高层次上规划全球的地球观测,国际社会十分重视这一系统的建设,其关键是综合、协调、持续的地球观测系统。全球海洋观测系统(GOO S)是GEO SS的重要组成部分,是它的一个子系统。文中阐述了GEO SS的基本概念及与GOO S的关系,综述了海洋环境基本要素观测技术特别是遥感观测技术的最新进展,它也是GEOO S的基本观测手段。     

加利福尼亚流系流场的季节性演变

本文利用三维数值模型(ROMS-Co Si NE)分析了整个加利福尼亚流系水平流场的季节性演变过程,研究了美国加州中部海域流场垂直结构的季节性变化特征,并探讨了其动力学机制。研究发现:(1)数值模型能够较为准确的模拟流场的季节性变化,与浮标观测数据以及前人的研究结果符合良好;(2)从表层到200m,加利福尼亚潜流向高纬度扩张,近岸上升流急流则向高纬度撤退,加州南部海域的中尺度涡更显著;(3)在加州中部海域,近岸急流的最大值(约15cm/s)发生在夏季,位于近岸的表层海域;加利福尼亚潜流最大值(约4cm/s)发生于冬季,出现在离岸100km的125m处;加利福尼亚流在春季达到全年最大值(约5cm/s),流轴位于离岸(400—600km)的表层海水。加利福尼亚流系的流场具有显著的季节性变化,研究进一步表明这主要受地转关系调控。     

台湾东北部地形共振对M2内潮演化影响的数值模拟研究

<正>压潮流、突变海底地形和稳定层结结构是内潮生成的主要因素。台湾东北部海域地形结构多变,正压潮流较强,形成复杂的内潮场。本文通过ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,研究了台湾东北部海域两源区共振条件下内潮的生成、传播和耗散混合过程。结果表明:在台湾东北部海域,Mien-Hua海底峡谷与I-lan海脊是M2内潮重要的生成源区,源区之间的距离与M2内潮水平波长相当,满足共振条件并增强了内潮的生成和耗散。本文通过敏感性试验,探讨模式水平分辨率与不同季节的层化对源区共振过程的影响,数值实验表明,高分辨率的数值模式可以更好地刻画小尺度的地形结构,对复杂地形条件下内潮生成和传播过程的数值模拟十分必要;不同季节的海水层化结构在本质上不改变两源区间的共振关系,但层化强弱对内潮能量的生成具有一定程度的影响。     

单点系泊潜标系统动力学建模与姿态分析

通过对单点系泊潜标进行动力学分析,利用集中质量法建立系统的动力学模型,编制Matlab仿真程序,通过数值模拟获取不同海流条件下,分析潜标系统的姿态。文中将一个典型潜标系统的浮球、锚链、重力锚等部件,利用集中质量法简化为节点,通过模拟真实环境中的海流流速在垂直方向的分布,设计1～5 m/s的流速剖面分布。将节点的物理参数和海流参数代入仿真程序中,得到各节点的姿态、节点间张力以及重力锚与海底摩擦力等数据。分析仿真结果,海流流速与节点的偏降、节点间的张力以及重力锚与海底的摩擦力成正比,仿真结果与实际情况相符。文中设计的建模方法和仿真程序可以为单点系泊潜标的总体设计、姿态估算、锚系配置提供工程参考。