基于卫星和浮标数据的副热带西北太平洋反气旋型中尺度涡旋的个例观测研究

The comprehensive three-dimensional structures of an anti-cyclonic mesoscale eddy(AE) in the subtropical northwestern Pacific Ocean were investigated by combining the Argo floats profiles with enhanced vertical and temporal sampling and satellite altimetry data. The AE originated near the Kuroshio Extension and then propagated westward with mean velocity of 8.9 cm/s. Significant changes and evolutions during the AE's growing stage(T1) and further growing stage(T2) were revealed through composite analysis. In the composite eddy core,maximum temperature(T) and salinity(S) anomalies were of 1.7(1.9)°C and 0.04(0.07) psu in T1(T2) period,respectively. The composite T anomalies showed positive in almost whole depth, but the S anomalies exhibited a sandwich-like pattern. The eddy's intensification and its influence on the intermediate ocean became more significant during its growth. The trapping depth increased from 400×10~4 Pa to 580×10~4 Pa while it was growing up, which means more water volume, heat and salt content in deeper layers can be transported. The AE was strongly nonlinear in upper oceans and can yield a typical mean volume transport of 0.17×10~6 m~3/s and a mean heat and salt transport anomaly of 3.6×10~(11) W and –2.1×10~3 kg/s during the observation period. The Energy analysis showed that eddy potential and kinetic energy increased notably as it propagated westward and the baroclinic instability is the major energy source of the eddy growth. The variation of the remained Argo float trapped within the eddy indicated significant water advection during the eddy's propagation.     

基于能量平衡的跨海桥梁钢管桩局部冲深计算

综合国内外现有研究成果,分析了桩周流场结构及局部冲刷坑的分布形态,通过三维数值模拟,验证了局部冲刷最大值点出现在桩前,且冲坑坡度近似等于泥沙水下休止角的结论。从国内外规范内局部冲深计算公式中筛选出跨海桥梁钢管桩局部冲刷深度的主要影响因素。基于能量平衡理论,通过来流水流搬运冲刷坑内泥沙过程中的能量守恒,推导了概念清晰、形式简单的局部冲刷深度预测公式。区别于现有多数公式主体结构,该公式为关于局部冲深的一元三次方程,通过水下泥沙休止角来考虑泥沙对冲刷的影响以及冲刷过程中冲刷坑自身深度及范围变化对冲刷产生的影响。利用最小二乘法,结合环杭州湾区域三座跨海大桥的试验及实测数据拟合确定了公式相关参数,并与国内外规范内的公式对比验证,结果表明,该公式精度较高,可为实际工程计算分析提供参考。     

基于双缸耦合原理的阀控式能量回收系统原理设计与仿真分析

针对小规模海水淡化需要解决能量回收装置的能回效率与空间问题,将能量回收装置与压力提升泵进行集成一体化设计,研究了一种双缸耦合阀控式能量回收系统。系统两液压缸内活塞各由一个电动推杆推动,叠加高压浓海水压力实现压力交换,同时进行活塞推力的耦合控制,避免了压力交换过程中活塞的压力脉冲波动,保障了反渗透膜工作压力稳定;基于小型海水淡化装置,根据压力能流反渗透工艺节点压力流进行了计算分析,得出电动推杆推力压力0.5 MPa左右的补偿压力曲线。通过AMESim进行液压仿真分析,结果表明在系统回收率为30%,高压浓海水进口压力为4.8 MPa,增压海水压力4.6 MPa的情况下,通过压力补充增压海水压力可增压到5.0 MPa,反渗透膜压力与流量波动较小,满足反渗透海水淡化的压力需求。     

2000—2015年夏秋季孟加拉湾湾口区涡流相互作用能量学特征

文章主要使用全球简单海洋资料同化分析系统(Simple Ocean Data Assimilation, SODA)产出的海洋再分析数据产品和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction, NCEP)发布的风场资料, 通过能量学方法分析了2000—2015年夏季至秋季(6—11月)孟加拉湾涡-流相互作用特征在不同印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole, IOD)事件发生年的表现。结果表明, 在IOD负位相年更强的西南季风背景下, 涡动能和涡势能的量值均较大, 海洋不稳定过程更多地将平均流场的能量输向涡旋场, IOD正位相年反之。另外, 研究发现孟加拉湾湾口区的涡动能在个别年份会发展出一种与气候态存在显著异常的空间分布, 即在个别年份湾口中央海域异常出现涡动能极大值。通过对出现该异常现象最显著的2010年进行个例分析, 发现当年的孟加拉湾海表风场发展出一个气旋式环流异常, 显著地改变了海洋上层环流形态, 极大地影响了平均流场与涡旋场之间的相互作用。进一步对维持涡动能平衡的各做功项进行诊断后发现, 湾口异常海域涡动能年际变化的主要影响因素为海洋内部的压强做功, 其次是正压不稳定过程和平流的做功, 海表风应力做功项贡献较小。     

基于高分辨ROMS模式的黑潮延伸体次中尺度涡各向异性分析

次中尺度过程的水平空间尺度约为0.1~10km, 时间尺度约为1天, 里查森数和罗斯贝数为0(1), 能有效地从中尺度环流中汲取能量向小尺度湍流串级, 并对上层海洋物质的垂向交换有着重要影响。本文基于水平分辨率为~500m的高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟结果, 采用方差椭圆方法, 评估了黑潮延伸体海域上层海洋次中尺度涡旋的各向异性特征, 并探讨了涡旋各向异性值的大小与次中尺度过程特征参数的相关性。研究结果表明, 黑潮延伸体主轴强流区域的次中尺度涡旋各向异性值明显小于两侧海域, 主轴区域的次中尺度涡旋特征明显强于流轴两侧海域, 各向异性值与次中尺度过程的强弱有着较为显著的负相关关系, 表明次中尺度过程具有较小的各向异性特征(更趋各向同性)。方差椭圆表征了涡与平均流相互作用过程中的能量反馈机制, 较大的各向同性特征意味着动能更趋正向串级。     

优选小波函数的小波神经网络预报GPS卫星钟差

为了提高卫星钟差预报的精度,针对小波神经网络(WNN)模型未能根据实际情况选取合适的小波函数的问题,本文提出一种基于"Shannon熵-能量比"的优选小波函数的小波神经网络钟差预报模型。首先利用小波函数对钟差一次差分数据进行连续小波变换,得到变换后的小波系数。然后分别计算小波系数的能量值和Shannon熵值,将"Shannon熵-能量比"(SEE)作为最优小波函数选择的评价指标,以指导选择最适合的小波函数作为WNN模型的激活函数。最后利用优选的WNN模型对卫星钟差进行预报,对预报的结果进行对比分析。结果表明:该评价指标能够根据卫星钟差实际情况准确指导WNN模型选择合适的小波函数,提高WNN模型的预报精度和适用性,使该模型可以实现卫星钟差较高精度的预报。     

GRV 051523： A new eucrite

Grove Mountains (GRV) 051523 is a newly identified eucrite, consisting mainly of coarse-grained pyroxene (62.9 vol%) and plagioclase (34.2 vol%), with less abundant opaque minerals (2.7 vol%), minor silica and tiny FeO-rich olivine (Fa75). Coarse-grained pyroxenes show exsolution of augite lamellae in pigeonite or vice versa. Width of most exsolution lamellae in pyroxenes is 1-3 μm. Opaque minerals are mainly chromite, ilmenite and sulfides. The meteorite was heavily shocked, as indicated by breccias and melt veins. Coarse-grained pyroxenes commonly contain abundant tiny or needle-like chromite inclusions with orientation, probably due to heavy shock events. Pyroxenes in various petrographic occurrences exhibit highly homogeneous compositions, indicating that GRV 051523 experienced intense thermal metamorphism in the parent asteroid 4 Vesta. GRV 051523 is classified as Type 5-6. This new eucrite will have additional constraints on chemical composition, magmatic differentiation, multi-stage shock and thermal history of Vesta.     

基于插值算法的真实图像与计算机生成图像鉴别

根据真实图像和计算机生成图像在采集方式上的不同所导致的关联性差异,建立了基于隐马尔科夫模型和图像能量谱特性的插值检测算法,选用支持向量机作为分类器进行训练和测试,对真实图像和计算机生成图像进行了分类.在哥伦比亚大学真实图像和计算机生成图像数据库上的实验结果表明,该方法可以达到98.8%的准确率,具有广阔的应用前景.     

基于数值模拟的厦门湾波浪特征研究

本研究使用成熟的SWAN模型对厦门湾的波浪场进行了1a的数值模拟,通过与同期的珍珠湾波浪观测数据进行对比验证了模型的可靠性.根据模型的计算结果,分析了厦门湾年平均和夏、冬两季平均波高和波向的分布特征,厦门湾的风浪和涌浪组成,珍珠湾波浪观测海域主要的波浪能量生成和能量耗散过程.结果表明,厦门湾年平均有效波高较小,且有较明显的季节变化特征,夏季厦门湾平均有效波高较小,且湾内波向多为偏南向;冬季厦门湾平均有效波高相对较大,厦门岛北侧和东侧海域波向均为NE向.厦门湾湾内以风浪为主,涌浪较小,风浪、涌浪比较大,均在3以上;从湾外向湾内,风浪、涌浪比逐渐增加,至厦门湾南岸和泉州石井镇附近海域,风浪、涌浪比增加到5~6;在厦门湾东部和北部海域,风浪、涌浪比均在10以上.珍珠湾海域波浪最主要的能量耗散过程是由底摩擦引起的能量耗散,虽然冬季风速较大,但夏季风能输入的能量和白帽破碎耗散的能量均大于冬季;因冬季波浪相对较大,夏季底摩擦耗散的能量要小于冬季.     

基于Ecopath模型的西南黄海生态系统结构和能量流动分析

构建了包括20个功能组的西南黄海生态通道模型(Ecopath Model)。分析结果表明:各功能组营养级的范围在1. 000～4. 509之间,鸟类、鱼类、头足类等主要高营养级生物的营养级范围为3. 417～4. 509。该生态系统的能量流动主要发生在食物网的低营养级部分,在7个系统整合营养级间,能量传递效率沿食物链逐级降低,各营养级生物的消耗量和产出量也急剧减少。从第I营养级到高营养级间的逐级转换效率分别为11. 33%、13. 16%、15. 50%、14. 67%、13. 61%和15. 68%,系统平均转化效率为13. 22%;来源于碎屑的能量转化效率为13. 35%,来自初级生产者的转化效率为13. 14%。在总能流中,直接来自碎屑的占43%,来自初级生产者的占57%,说明系统的能流通道以牧食食物链为主导。混合营养评价显示,系统生产者碎屑与浮游植物对其他多数功能群有积极影响,蟹类、鲽形目、水母、大型底栖和浮游生物中同类竞争的消极影响尤为明显。西南黄海生态系统总初级生产力与总呼吸量比值为2. 541,Finn’s循环指数和Finn’s循环路径长度分别为3. 983、2. 444。通过模型输出的系统生态参数分析,当前西南黄海生态系统仍处于不成熟的、不稳定的阶段。