三锚浮标系统研究

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施。它具有全天候、全天时稳定可靠的收集海洋环境资料的能力,并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船、潜水器及声波探测设备一起,组成了探测海洋奥秘的主体监测系统。论文详细阐述了水面浮标采用的新型三锚系留系统的组成、优点、以及克服的技术难题。     

GNSS声呐水下定位浮标阵列解析优化

GNSS/声纳定位精度主要取决于GNSS浮标阵列构型和测距精度。优化水面GNSS浮标阵列对提高定位精度和可靠性有重要意义。本文提出了基于高度角约束条件的GNSS浮标阵列优化搜索算法。基于GNSS浮标位于海平面和高度角约束条件,本文提出了优化PDOP算法。我们以5个浮标为例对该算法进行了验证,并且获得了完整解。最后,为了在PDOP最小的解中搜索到最优构型,我们提出了一个用来获取最小GDOP解的搜索算法。算法表明：在区域范围内,区域中心点处GDOP最小与区域PDOP均值最小是等价的。我们用中国南海实测数据阐明了5枚浮标情况下定位图形与定位精度的关系。     

国产海洋气象漂流浮标运行评估分析

利用2017年西太平洋海域国产海洋气象漂流浮标（以下简称浮标）实时运行数据、定位数据及观测数据,对浮标有效寿命、文件接收率、数据到报率和数据可用性等主要指标进行了评估。结果表明,浮标漂流速度是反映仪器有效寿命的关键指标,4套浮标有效寿命分别为193.8 h、837.8 h、330.8 h和2766.9 h;有效寿命内浮标文件接收率和数据到报率分别为79.86%和98.74%、97.37%和99.88%、94.65%和100%、65.45%和89.66%。经浮标运行状态参数影响分析和质量控制算法验证,浮标数据可用率分别为98.90%、99.68%、98.31%和60.14%。浮标太阳能充电模块可以一定程度上增加浮标工作寿命,但不能阻止电源损耗,电源电压变化趋势预测结果表明浮标工作寿命在5550 h至8400 h,满足设计指标。     

基于浮标观测的东海赤潮高发区秋、冬季漫射衰减系数的反演

浮标测量的光学数据时间序列长、分辨率高, 能可靠地测量快速变化的漫射衰减系数(K_d)。东海赤潮高发区水体中的浮游植物生物量及悬浮泥沙含量存在较大的变化, 光学性质复杂。文章利用2013年9月至2014年1月的海洋光学浮标数据, 获得了该海域水体的表观光学特性, 基于K_d(490)与遥感反射比[R_rs(λ)]的相关关系建立了K_d(490)的经验算法, 并与已有7种反演算法进行了比较。结果表明, 该海域的K_d(λ)及R_rs(λ)具有显著的Ⅱ类水体光谱特征, 其中, K_d(490)的范围为0.01~4.31m^-1, 水体的浑浊程度变化大。K_d(490)与R_rs比值的相关性较好, 据此建立了以R_rs(650)/R_rs(510)、R_rs(555)/R_rs(510)作为自变量的K_d(490)双比值经验算法。将新建算法反演获得的K_d(490)与实测K_d(490)相比, 均方根误差、平均相对误差百分比和线性回归的决定系数分别为0.27m^-1、27.08%和0.77, 优于其他7种算法。算法精度的提高源于新建算法选择的R_rs能充分反映水体信息, 并适应水体组分的变化, 可为东海赤潮高发区K_d(490)的反演提供较好的选择, 并为海洋光学浮标在水体环境监测中的应用提供示例。     

船型海洋资料浮标的设计

介绍了我国船型海洋资料浮标浮标体和锚泊系统的设计方案 ,该浮标可适用于远海、深海海域布放 ,定点实时获取布放海域的水文、气象等有关要素的现场参数     

A study of spar buoy floating breakwater

A floating breakwater produces less environmental impact, but is easily destroyed by large waves. In this paper, the spar buoy floating breakwater is introduced with a study on the wave reflection and transmission characteristics and mooring line tension induced by the waves. Mei (The Applied Dynamics of Ocean Surface Waves, Wiley, New York (1983) 740 p) proposed a theoretical solution for the reflection and transmission coefficients as the wave propagates through a one-layer slotted barrier. For a multiple-layer fence system, the analytical solution is proposed linearly. The results show that the theoretical computations agree well with the experimental trends. For a multiple-layer fence system, the transmission coefficients become maximal as the layer spacing to wavelength ratio moves to 1/2. Conversely, the coefficients become minimal, as the ratio moves to 0.3. To estimate the maximum tension of the mooring line, both numerical calculations and laboratory experiments were executed. The numerical calculation results were similar to the experimental results.     

水质监测浮标示范区试验

本文介绍了863－818支持研究的最新成果“近海污染／生态环境自动监测装置（水质监测浮标）”在镇海示范区试验的情况和数据分析结果，对各测量要素使用的水质分析仪和传感器的特点和不足进行了简单的介绍。     

海洋垂直剖面水温实时监测浮标系统研制与应用

为了实时、连续地监测獐子岛海洋牧场养殖区域不同深度的温度状况,为海洋牧场构建和运行提供数据支持,项目组自行研制了海洋垂直剖面水温实时监测浮标系统,可以在水深≤50 m、风速≤60m/s、波高≤15 m的环境下应用。该浮标系统主要包括水面浮标载体子系统和剖面链观测子系统两部分,浮标载体子系统提供了安全可靠的工作平台;而剖面链子系统上的不同位置挂有多个水下传感器,用于测量相应位置的海水温度。耐压试验、温度标定、室内拷机、现场比测、海上拷机的检定数据表明该系统无渗漏、误差小、数据接收率100%。海上运行18个月的结果同样表明,浮标系统运行稳定,数据采集和接收率高,浮标电压稳定。实践表明该浮标系统具有测温精度高、结构简单、使用方便的优点,具有广泛的应用前景。     

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。     

不同边界层稳定性下海气湍流热通量日变化的前沿问题探讨

海气湍流热通量(潜热和感热)是研究海气相互作用和大洋环流的关键要素, 认识其变化机理对理解“海洋动力过程及气候效应”有重要意义。然而, 受观测手段和计算能力两方面的限制, 过去对海气湍流热通量日变化研究存在“特征认识较粗、机制理解较疏”的现象。本文探讨了在不同边界层稳定性下海气湍流热通量日变化研究中的问题与难点, 并讨论了“不同边界层稳定性下海气湍流热通量日变化过程和机理”这一关键科学问题。本文提出, 可基于海洋浮标、平台和波浪滑翔机等综合观测数据和高时空分辨率再分析资料, 利用块体算法和脉动分离方法, 揭示全球海气湍流热通量的精细化日变化特征和决定因素, 以及海气湍流热通量日变化强度(日内小时级变化的标准差)与极端天气过程和气候事件的动力关联。同时, 为更精准认识日变化过程, 在技术上可通过耦合高频海表流速和校正边界层物理参数观测高度等方式提升海气湍流热通量估算的精确度。本文提出可将多时空尺度海气湍流热通量变化维度转换到边界层稳定性上, 以便集中认识其日变化特征和机理, 支撑全球海气能量平衡的科学认识。