大地构造和海陆起源的内波假说（Ⅱ）──建立假说的大地构造学与运动学基础

介绍建立大地构造内波假说的根据，即：（１）全球海陆分布的低阶球谐特征；（２）全球大洋中脊体系的存在；（３）大陆永存及生长的事实；（４）地壳均衡及莫霍面的化学分界面性质；（５）地槽活动的现象、规律等。在分析以在事实的基础上，研究了大地构造运动中主要的物质运动过程，认为从薄地壳底部向厚地壳底部迁移的地壳物质流，引起地壳厚度的自激波动，推动地槽运动和大陆生长。     

An estimation of internal soliton forces on a pile in the ocean

Internal soliton forces on oil-platform piles in the ocean are estimated with the Morison Formula. Different from sur- face wave forces, which change only in magnitude along a pile, internal soliton forces can be distributed over the entire pile in the water and they change not only in magnitude but also in direction with depth. Our calculations show that the maximum total force caused by a soliton with its associated current of 2.1 m s-1 is nearly equal to the maximum total force exerted by a surface wave with a wavelength of 300 m and a wave-height of 18 m. The total internal soliton force is large enough to affect the operations of marine oil platforms and other facilities. Therefore, the influence of internal solitons should not be neglected in the design of oil platforms.     

广西凭祥盆地深水底流沉积类型及其研究意义

内波、内潮汐沉积和复合流沉积是二十余年来在古代深水环境中新发现的一种具牵引流性质的沉积相类型,由于地层沉积记录十分有限,制约了深水底流沉积的沉积学研究。大比例尺实测地质剖面和精细露头测量表明,底流沉积发育于凭祥盆地深水沉积之中,通过对其沉积构造精细剖析和古水流测量,识别出内波、内潮汐沉积和复合流沉积,其中内波、内潮汐沉积以双向交错层理、单向交错层理、透镜状层理为特征,复合流沉积以复合流层理、丘状交错层理和较陡的爬升波纹层理为特征,进一步表明存在浊流和底流的交互作用,为古代地层中的深水底流沉积提供了又一研究实例。     

深海内波空间啁啾的演变研究

根据基于两层流体推导的深海内波弱非线性薛定谔(Nonlinear Schrodinger,简称NLS)方程,引进空间啁啾的思想,研究深海区频散效应和非线性效应的作用。文中推导出了频散效应和非线性效应所致啁啾的表达式,采用数值计算方法计算了综合效应产生的总啁啾。分析了频散和非线性以及综合效应所致啁啾在深海内波传播中的演变规律。从空间啁啾的角度,解释中国南海东沙群岛附近深海区内波演变的机理。     

多波段海洋内波 SAR 图像特征分析

利用 SIR-C/X-SAR 南海海域多波段数据,分析了海洋内波 SAR 图像特征与雷达波段的关系.对上升型和下降型的海洋内波 SAR 图像,内波图像特征在 X 波段最为明显,C 波段次之,L 波段最弱.利用布拉格共振散射理论分析了内波图像特征在不同波段存在差异的原因.基于 M4S 海面微波成像仿真软件,模拟分析了不同波段的海洋内波 SAR 图像特征,模拟分析结果与数据分析结果吻合较好.     

中、低纬太平洋ARGO测站Rossby内波垂直模态的数值计算

针对中、低纬太平洋ARGO测站的4个实际层结个例,计算了无背景流下准地转海洋Rossby内波的垂直模态。结果表明,海水层结垂直方向的不均匀和跃层的存在,使该垂直模态的波型发生了歪曲变形,致使其偏离了余弦波：跃层越强,这种变形也越大：层结最强的层次对应着最大的波动振幅,多极值的层结对应着多个极大振幅：该内波垂直结构函数的零点随模态序数依次递增,且其零点在海水层结较强的层次要比较弱的层次密集。     

基于实测资料的内波振幅修正参数

针对海洋内波参数反演的技术难点,本文从原始内波动力学方程组出发,提出了一套更容易实现的内波波长反演方法,通过加入与波长、水深相关的振幅修正系数,得到了改进的内波振幅反演方法,并与实测资料进行了对比验证。结果证明,加入参数修正后的内波振幅精度得到了较大提高。     

鲍玛序列各段的不同成因解释

<正> 关于浊流沉积垂向上的结构构造特征的鲍玛序列(1962)已大多数学者所接受,认为这是鉴别经典浊积岩的标准层序。随着人们对深水异地沉积的另一重要领域——深水牵引流沉积的深入研究,鲍玛序列的多解性显得越来越明显。目前,对鲍玛序列各阶段存在的不同成因解释如表1所示。鲍玛序列各段部存在不同的成因解释,沉积物重力流及深水牵引流理论的发展要求重新审视鲍玛序列所代表的真正含义。等深流、内波流及内潮汐流等深水牵引流、沉积物重力流引发的牵引流对早期重力流沉积进行改造,可形成不同类型的沉积物重力流—深水牵引流沉积组合,该组合类似于鲍玛序列的沉积特征,因而在实际解释中极可能将其归为具鲍     

经验模态与小波分解在光学遥感内波参数提取中的应用

内波遥感参数提取是利用遥感影像研究海洋内波的重要手段,通过提取内波的基本参数可以对海洋内波的生成与传播机制进行进一步的研究。提出了利用经验模态分解、小波分解与高阶多项式拟合从光学影像中提取内波半波宽度的方法。经验模态分解与小波分解对内波剖面数据进行尺度分解,根据归一化方差最大来提取内波分量;多项式拟合基于内波剖面的亮暗条纹变化完全由内波调制的假设,对数据进行拟合,并根据一阶导数来提取半波宽度。用南海北部东沙岛附近2004年7月10日的中-巴资源卫星(China-Brazil Earth Resources Satellite,CBERS)影像对方法进行了验证。结果表明,3种方法能较好地提取所需参数,获取的内波半波宽度具有较好的一致性;上述方法在处理非平稳及非线性遥感数据上,具有非常明显的优势。基于一维非线性内波理论,通过提取的内波半波宽度,辅以水深和混合层深度数据,反演了内波的振幅。     

深海海底边界层原位观测系统研发与应用

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。