基于环境噪声及地震数据对斜坡地震动响应特征分析——以芦山仁加斜坡为例

“4·20”芦山强震导致震区斜坡动力响应强烈,并诱发大量斜坡次生地质灾害。强震后余震频发,在发震断裂附近芦山双石峡谷下游出口,对仁加水电站进水口边坡地震动效应监测初步揭示,该斜坡中上部峰值加速度放大达3.4倍,斜坡放大效应明显,但各监测点场地效应需深入分析。因此,基于对该斜坡环境噪声测试与地震监测数据,采用水平与竖向谱比(H/V)和标准反应谱(SSR)对比分析。研究揭示,该斜坡参考点H/V谱比曲线放大系数约为1.1,场地放大效应微弱;斜坡上部监测点环境噪声揭示H/V与SSR谱比放大峰值频率约为13.0Hz,放大系数为1.2~1.6。环境噪声与地震监测数据对比表明,其平均谱比曲线峰值频率特征接近,但后者谱比放大系数为1.6~2.6。综合研究表明,该斜坡场地地质结构较为单一,其动力效应主要受斜坡地形因素较强,斜坡中上部地形放大效应较明显。基于环境噪声与地震数据对比研究斜坡场地效应,两者在场地卓越频率上较一致,而放大系数后者明显强于前者。     

次重力波对宽刈幅高度计海表面高度观测的影响

次重力波(Infragravity Wave,IGW)是一种频率较低(0.05～0.005 Hz),波长较长(约10 km)的表面重力波。由IGW引起的海表面高度变化会被宽刈幅干涉高度计SWOT(Surface Water and Ocean Topography,SWOT)卫星观测到,因此在使用SWOT观测的海表面高度来反演中尺度、次中尺度大洋环流时,IGW是一种重要的误差来源。根据数值模型模拟的全球IGW时空分布特征,本文以IGW最为活跃的东北太平洋和欧洲西北陆架附近大西洋为研究海域,估算了上述海域由IGW所引起的海表面高度变化,并将计算结果与SWOT Simulator模拟的轨道噪声(±5 cm)比较,首次定量地估算了IGW在SWOT观测海表面高度时的干扰程度。研究表明,IGW所引起的厘米量级的海表面高度变化在SWOT卫星观测海表面流场时是一种重要的,不可忽略的误差来源。在大西洋欧洲西北陆架海域,冬季IGW对海表面高度的贡献可达到SWOT卫星噪声要求水平的25%;然而,对于大陆架狭窄的美国西岸太平洋而言,由岸线产生的IGW将迅速传入深海海域,在广阔的范围内产生显著的"噪声"影响,在SWOT反演海表面流场时由IGW引起的误差将达到SWOT卫星噪声要求水平的15%。     

海洋观测方法之研究

本文讨论了海洋观测技术的定义,厘清了其与海洋探测技术和海洋监测技术的关系,并在认识海洋观测数据本质的基础上,从技术性、实时性、经济性和适用性等4个方面,来讨论海洋观测方法。本文研究表明,抓着观测数据的本质保障观测数据的质量;观测手段特别是平台技术决定观测技术的实时性;实时性反映海洋观测任务的需要及观测技术的水平;经济性决定观测技术的选用;适用性进一步决定海洋观测技术的最佳形式,甚至衍生出新的观测技术。     

一种快速非局部平均合成孔径雷达海洋图像斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达在海洋环境监测和海洋研究中扮演着越来越重要的角色。受其成像机制的影响,合成孔径雷达图像总是受到斑点噪声的污染。斑点噪声的存在会增大目标识别、跟踪和分类的难度,也会降低雷达信号的信噪比。合成孔径雷达海洋图像具有一些特殊的性质：海洋现象在雷达图像中主要呈现为条带状或斑块状的结构。这些条带状或斑块状的结构呈现出高度的自相似性或信息冗余。非局部平均方法能够衡量图像中不同图像块之间纹理结构的相似性,并利用图像的自相似性对图像进行去噪。但非局部平均去燥方法存在计算量巨大、计算耗时长的缺点,这几乎限制了其实际应用。本文采用一种自适应方法将雷达图像中的像素点区分为纹理区像素点和平坦区像素点。对纹理区像素点,采用较大的相似窗和搜索窗,对平坦区像素点,采用较小的相似窗和搜索窗,从而提高计算速度。进一步,本文基于计算统一设备并行架构（CUDA）技术,利用计算机图形处理器（GPU）对前述算法进行并行加速。与经典非局部平均算法相比,加速后算法的计算效率提高了200倍。     

有界赤道大洋波包解及其年际年代际变率

Linearized shallow water perturbation equations with approximation in an equatorial β plane are used to obtain the analytical solution of wave packet anomalies in the upper bounded equatorial ocean. The main results are as follows. The wave packet is a superposition of eastward travelling Kelvin waves and westward travelling Rossby waves with the slowest speed, and satisfies the boundary conditions of eastern and western coasts, respectively.The decay coefficient of this solution to the north and south sides of the equator is inversely proportional only to the phase velocity of Kelvin waves in the upper water. The oscillation frequency of the wave packet, which is also the natural frequency of the ocean, is proportional to its mode number and the phase velocity of Kelvin waves and is inversely proportional to the length of the equatorial ocean in the east-west direction. The flow anomalies of the wave packet of Mode 1 most of the time appear as zonal flows with the same direction. They reach the maximum at the center of the equatorial ocean and decay rapidly away from the equator, manifested as equatorially trapped waves. The flow anomalies of the wave packet of Mode 2 appear as the zonal flows with the same direction most of the time in half of the ocean, and are always 0 at the center of the entire ocean which indicates stagnation, while decaying away from the equator with the same speed as that of Mode 1. The spatial structure and oscillation period of the wave packet solution of Mode 1 and Mode 2 are consistent with the changing periods of the surface spatial field and time coefficient of the first and second modes of complex empirical orthogonal function(EOF)analysis of flow anomalies in the actual equatorial ocean. This indicates that the solution does exist in the real ocean, and that El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO) and Indian Ocean dipole(IOD) are both related to Mode 2.After considering the Indonesian throughflow, we can obtain the length of bounded equatorial ocean by taking the sum of that of the tropical Indian Ocean and the tropical Pacific Ocean, thus this wave packet can also explain the decadal variability(about 20 a) of the equatorial Pacific and Indian Oceans.     

基于LZW的海底声学探测数据压缩方法研究

针对海底声学探测仪器采集数据量大而存储容量有限、数据传输带宽不足的实际问题,基于Lempel-Ziv-Welch(LZW)无损压缩算法,研究海底声学探测数据的实时压缩方法,提高数据压缩效果、节省传输带宽。并在LZW无损压缩算法的基础上结合数据存储的特点对压缩结果进行内存重新分配,极大提高压缩比(压缩数据大小/原始数据大小)。利用海底地震仪(OBS)采集的原始声学探测数据进行测试验证,结果表明该方法对于OBS声学探测数据有很好的压缩比,可用于对OBS采集的声学探测数据进行压缩处理,对于海底探测仪器的研发有很好的指导意义。     

山东半岛沿岸海域悬浮体时空分布及形成机制分析

依据2015年GOCI(geostationary ocean color imager)卫星影像反演的悬浮体浓度数据,分析了山东半岛沿岸海域表层悬浮体质量浓度和锋面月变化特征,揭示该海域悬浮体的分布特征和扩散格局,并结合风速、波高以及海表温度数据,对其控制因素进行初步探讨。结果显示:研究区内悬浮体质量浓度整体表现为冬季最高,春秋次之,夏季最低的分布特征;悬浮体扩散过程可以划分为4个阶段,冬季稳定外输,春季向岸退缩,夏季近岸贮存,秋季向外扩散。此外,山东半岛近岸存在一条悬浮体质量浓度高于10 mg/L的浑浊带,该浑浊带同样表现出季节变化,它在秋季开始形成,其悬浮体含量、幅宽及延伸范围在冬季达到最大,春季减弱,夏季消失。研究认为山东半岛沿岸海域的表层悬浮体来源主要是海底沉积物的再悬浮。风场、海浪以及沿岸流的强弱变化对悬浮体分布和输运的季节变化有重要的控制作用:风场和海浪影响海水混合搅拌强度,改变海底沉积物再悬浮作用的临界深度,进而影响表层海水悬浮体浓度,致使悬浮体浓度与风浪的月际变化趋势基本一致;沿岸流携带高浓度悬浮体沿山东半岛输运形成沿岸浑浊带,沿岸流的强度变化直接控制浑浊带的季节变化。     

海洋工程对天津近岸海域环境的影响研究

文章根据2014年在天津近岸海域海水水质调查成果和收集资料的基础上,分析了现阶段天津近岸海域水质状况,并结合近几年大规模海洋开发活动,分析天津近岸海域环境变化趋势。研究表明:除营养盐浓度明显增加外,其他因子没有明显变化,说明近期的海洋工程对天津近岸海域的环境影响不大。     

中国海洋环境规制对海洋技术创新的影响研究——基于环渤海和长三角地区的比较

文章运用中国沿海11个省、市、自治区2006—2015年的面板数据为样本,将海洋环境规制划分为命令控制型和经济激励型两类,对比分析了环渤海和长三角地区海洋环境规制对海洋技术创新的影响差异。研究发现:从沿海地区整体来看,命令控制型和经济激励型环境规制对海洋技术创新的影响作用均显著为正;在试点城市环境规制对技术创新的促进作用优于非试点城市;在环渤海地区,命令控制型环境规制对海洋技术创新的影响作用显著为正,经济激励型不显著;在长三角地区,经济激励型环境规制对海洋技术创新的影响作用显著为正,命令控制型不显著。基于实证结果提出了制定差异化的环境规制、加大政府对研发资金的支持等有针对性的政策建议。     

海洋碳汇经济价值核算研究

海洋碳汇经济价值核算是推动海洋碳汇市场交易、促进海洋环境保护和生态修复的前提和基础。本文探讨了海洋碳汇及海洋碳汇价值内涵,提出海洋碳汇经济价值分狭义与广义两种,重点分析了广义海洋碳汇价值的特点和构成,运用“总经 济价值法”核算广义海洋碳汇价值,构建了分类价值指标体系和分类核算方法。最后从海洋碳汇资源调查监测方法学、评估与核算标准体系、海洋增汇项目开发、海洋碳汇政策保障等角度提出海洋碳汇发展的具体建议。