GPS精密星历的轨道内插方法比较

在高精度的GPS测量数据处理过程中,获取高精度卫星轨道是重要的环节,内插是获取任意历元的精密轨道信息的重要手段,对拉格朗日插值法、牛顿插值法、Neville逐次线性内插法和切比雪夫插值法的效果做了细致的比较,并在此基础上进一步探讨了短时间外推的效果。     

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SELFE: A semi-implicit Eulerian–Lagrangian finite-element model for cross-scale ocean circulation

Unstructured-grid models grounded on semi-implicit, finite-volume, Eulerian–Lagrangian algorithms, such as UnTRIM and ELCIRC, have enjoyed considerable success recently in simulating 3D estuarine and coastal circulation. However, opportunities for improving the accuracy of this type of models were identified during extensive simulations of a tightly coupled estuary–plume–shelf system in the Columbia River system. Efforts to improve numerical accuracy resulted in SELFE, a new finite-element model for cross-scale ocean modeling. SELFE retains key benefits, including computational efficiency of existing semi-implicit Eulerian–Lagrangian finite-volume models, but relaxes restrictions on grids, uses higher-order shape functions for elevation, and enables superior flexibility in representing the bathymetry. Better representation of the bathymetry is enabled by a novel, “localized” vertical grid that resembles unstructured grids. At a particular horizontal location, SELFE uses either S coordinates or SZ coordinates, but the equations are consistently solved in Z space. SELFE also performs well relative to volume conservation and spurious oscillations, two problems that plague some finite-element models. This paper introduces SELFE as an open-source code available for community use and enhancement. The main focus here is on describing the formulation of the model and on showing results for a range of progressively demanding benchmark tests. While leaving details to separate publications, we also briefly illustrate the superior performance of SELFE over ELCIRC in a field application to the Columbia River estuary and plume.     

长江口外缺氧区沉积物中元素分布的氧化还原环境效应

对取自长江口外缺氧区及其邻近海域表层沉积物样品进行了粒度组成和元素(主要包括氧化还原敏感性元素和亲碎屑元素)丰度的分析与测试,对长江口外缺氧区缺氧环境对元素分布的影响进行了探讨,提出了长江口外缺氧区沉积物中氧化还原敏感性元素(Redox sensitive elements,简称RSE)分布的氧化还原环境效应。亲碎屑元素丰度的分布显示出明显的粒控效应,而氧化还原敏感元素的分布受粒度效应的制约很弱,主要受离岸缺氧区还原环境的制约,具有在缺氧区富集的特点。缺氧环境对RSE分布的影响超过了元素的粒控效应,从而使研究区RSE的分布呈现出典型的氧化还原环境效应。     

顺序提取法探讨沉积物中主量元素在不同相态的分配特征

在Tessier以及欧共体标准局BCR等前人顺序提取方法的基础上,采用一套改进的顺序提取法对海洋沉积物以及一些水系沉积物标准物质的主量元素进行逐步提取。利用ICP—AES、ICP—MS方法分析了各提取液中Ti、A1、Na、Mg、K、Ca、P、Fe、Mn的含量以及它们在不同相态的分配特征,同时,进一步探讨了酸去除沉积物中非陆源组分的效果,结果显示,最后经盐酸淋滤后的样品,沉积物中的生物、自生组分已经被溶解,而残留下来的剩余物质基本上可代表海洋沉积物的陆源碎屑组分。     

长江和黄河入海沉积物不同粒级组分中稀土元素的比较

为探索区分黄、东海陆架沉积物中来自长江和黄河源的有效替代性指标,从长江和黄河河口区各取3个沉积物样品作为长江和黄河入海沉积物的端元样品。研究结果表明:长江和黄河沉积物不同粒级组分中REE的变化范围分别为145.49~256.77μg/g和121.22~135.56μg/g,随粒度由细变粗分别呈下倾的"双峰"型分布和倒"S"型分布;长江沉积物中REE约为黄河的1.5倍,最低值比黄河的最高值高出20%;8~16μm和2~4μm是凸显长江和黄河沉积物稀土元素差异的敏感粒级,REE、LREE/HREE和(La/Yb)n等稀土元素特征参数在这两个粒级组分中差异明显。本次实验结果大幅度地提高了两条河流REE差异的灵敏度和可信度,为建立区分长江与黄河入海沉积物物源实用的有效指标提供了可能。     

波浪作用下孔隙海床-管线动力相互作用分析

波浪作用下海床中的孔隙水压力与有效应力是影响海底管线稳定性的主要因素。然而,在目前的海床响应分析中一般将管线假定为刚性,并不能合理地考虑海床与管线之间的相互作用效应,同时也没有考虑土体和管线加速度对海床动力响应的惯性影响,从而无法确定由此所引起的管线内应力。为此考虑管线的柔性,分别采用饱和孔隙介质的Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出了海床与管线的控制方程,进而采用摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,基于有限元方法建立了海床-管线相互作用的计算模型及其数值算法。通过变动参数对比计算讨论了管线几何尺寸、海床土性参数对波浪所引起的管线周围海床孔隙水压力和管线内应力的影响。     

渤海湾西部表层沉积物悬移组分元素特征及物源意义

对渤海湾西部海底表层沉积物样品粒径小于0.063mm的悬移组分进行16种元素测试,分析了各元素特征及分布规律。元素平均丰度与黄土及渤海泥质沉积物基本一致,说明渤海湾西部表层沉积物悬移组分的物源主要与黄河源区黄土高原的黄土有关。研究区16种元素可分为两类,I类是Sc、Co、Fe、V、Al、Ca、Mg、Th、U、Cr;II类是Zr、Hf、Ba、Na、Sr、K。同类元素丰度的平面分布规律相似,呈现正相关性;异类元素丰度的平面分布规律相反且呈负相关性。研究区主要分为两个地球化学分区,两区基本以北纬39°05′线为界,I区位于南部和中部,以高Sc、Co、V、Th、U、Cr、Fe、Al、Mg、Ca等I类元素为特征;而II区位于北部,以高Zr、Hf、Ba、Sr、Na、K等II类元素为特征。渤海湾西部表层沉积物悬移组分的元素特征及分区,可能与研究区内不同季节沿岸环流方向改变,进而导致不同物源母质沉积物输运混合作用有关。     

南沙群岛珊湖礁潟湖垂直沉降颗粒物中主要元素的生物地球化学过程研究

本文首次报道用沉积物捕捉器（ＳＴ）研究南沙群岛珊瑚礁湖沉降颗粒物中主要元素垂直通量、垂直转移形态、再循环过程及垂直通量与表层海水温度的关系。结果显示,作为生物化学沉积标志的Ｃａ、Ｍｇ具有最高的垂直通量,达１．４和０．１ｇ／（ｍ２·ｄ）以上,作为生物富集标志的Ｂｒ、Ⅰ也有较高的垂直转移量;垂直转移形态的研究表明Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ主要以碳酸盐结合态向海底转移,其中Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ占９９％以上,Ｆｅ、Ｉ、Ｂａ主要以铁锰氧化物结合态向海底输送,在垂直沉降颗粒物到达海底后,有相当部分的主要元素可再循环进入水体中,Ｂｒ、Ｉ、Ｋ、Ａｌ的绝大部分进入再循环,Ｍｇ、Ｎａ、Ｃｌ有一半左右进入再循环,Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｆｅ大部分被埋葬;Ｎａ等９种元素的垂直转移量随ＳＳＴ呈指数降低响应,对ＳＳＴ的敏感性Ｆｅ＞Ｂｒ＞Ｓｒ＞Ｃａ＞Ｎａ＞Ｃｌ＞Ｍｇ＞Ｉ＞Ａｌ,这再一次验证了ＣａＣＯ３随温度升高,其溶解度降低、化学沉积量增加这一自然界的普遍规律,表明在珊瑚礁海水的垂直沉降颗粒物中主要元素是作为珊瑚的重要成分与ＣａＣＯ３一同被沉积下来的,ＣａＣＯ３起到稀释剂的作用。     

不同因素对人工岛波浪绕射影响研究

为研究人工岛尺度变化和波浪方向分布对人工岛绕射波浪的影响,基于MIKE21-BW模型应用数值方法模拟人工岛波浪绕射过程。数值结果与Briggs等的物理试验结果的对比表明两者吻合较好,验证了模型的适用性。在规则波条件时,圆形人工岛绕射波浪的数值结果与线性波浪绕射理论解基本一致;采用该模型分别模拟了6种尺度的圆形人工岛、单向不规则波和9种方向分布θ_(max)、4种谱峰周期条件时绕射波浪分布情况。分析结果表明,圆形人工岛绕射系数随着尺度的增加,掩护区绕射系数随之减小;θ_(max)在10°~45°范围内,随着θmax的增大,绕射系数随之增大,θ_(max)在45°~75°内绕射系数变化较小;随着谱峰周期的增加,绕射系数随之增大。研究成果既为相关规范的完善提供了基础,也为相关工程设计提供了参考。