用于海洋探测的多参数拖曳荧光计系统

本文论述了作者研制成功的拖曳荧光计系统。该系统的荧光传感器采用了光源调制和信号同步解调技术,同时在受光器上采用了专用遮光导水暗盒及弯曲导水管,确保荧光传感器在探测体积内水体及时交换,并能有效地消除海中太阳光的影响。系统能在任一日光强度下从海表层至８０ｍ水深任一深度,走航拖曳速度在２～１０ｋｎ内平稳地水平工作。该拖曳体内安装有荧光传感器、温度传感器、深度传感器和多路传输电子线路装置。通过一根直径为１４ｍｍ的电源／信号传输七蕊铠装电缆将拖曳体与手摇绞车及船上控制器、数据采集、记录显示器连接在一起,可以同时测量光学和水文参数,这些数据为０～５Ｖ模拟电压量输出。该系统进行了多次水池和海上现场实验及应用,达到了预期设计目标。并且借助于荧光示踪染料完成了多处海区的水体混合扩散测量实验任务,建立了实验观测方法。本文还介绍了该系统的构造、现场测量实验数据和应用     

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(Ⅲ):参数化方案

以物理过程分析为基础,根据野外实测资料设计了青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式中的大气辐射参数化方案,对直接太阳辐射、大气散射辐射、大气向下长波辐射参数进行处理,得到了较好的结果.在无云大气条件下,对直接太阳辐射透过率和大气散射辐射以太阳天顶角进行参数化;对大气向下长波辐射以大气等效辐射率及气温进行参数化;在云天条件下,基于晴阴比的云量参数化和基于气候资料的云天系数参数化都各有较好的效果.对土壤热通量的参数化方法和拖曳系数的取值问题进行了讨论,更完善的方法还有待于与实验测量工作相结合.     

海底泥流冲击悬跨管道拖曳力系数分析

海底滑坡是海洋油气工程最危险的地质灾害之一,直接影响海底管线运营安全。滑坡体失稳滑动过程中,由于海水掺和作用逐渐加速转变成快速滑动泥流,冲击海底悬跨管道。基于当前国际通用的计算流体动力学(CFD)方法,采用赫巴模型描述快速滑动泥流,计算分析海底滑坡冲击悬跨管道的受力特性,重点分析悬跨高度对管道法向拖曳力系数的影响。研究发现,管道法向拖曳力系数随悬跨高度的增长而增大,当达到某一悬跨高度时,管道拖曳力系数保持稳定。     

青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流影响的数值研究

用一个在ＮＣＡＲ的气候模式ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ１２）基础上改进和发展起来的ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ７）－ＬＮＷＰ长期数值预报模式，以国家气象中心１９９２年４月１日客观分析资料和ＮＣＡＲ的固定个例（１９７５年１月１６日）为初始场，进行长期数值预报试验，研究了青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流的影响．结果表明，当月平均的青藏高原地面拖曳系数与全球其它陆面月平均拖曳系数之差由０．０００８增大至０．００４时，预报效果得到了明显改进．青藏高原至巴尔喀什湖之间的（３００ｈＰａ和５００ｈＰａ）温度差可增大３℃，从孟加拉湾一带至青藏高原的温度差可减小１．５℃，使得在青藏高原及其北侧高空西风增强（增强中心在４０°Ｎ的２５０ｈＰａ层）．在青藏高原南侧的２５°Ｎ的２５０ｈＰａ出现西风的减弱中心，有利于晚春季节东亚南支西风急流的北移．青藏高原的地面拖曳效应有利于在春季加大其迎风坡和背风坡效应，加强北半球经向三圈环流及全球经向环流．     

青藏高原地面拖曳效应对春季大季环流影响的数值研究

用一个在ＮＣＡＲ的气候模式基础上改进和发展起来的ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ７）－ＬＮＷＰ长期数值预报模式，以国家气象中心１９９２年４月１日客观分析资料和ＮＣＡＲ的固定个例（１９７５年１月１６日）为初始场，进行当期数值预报试验，研究了青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流的影响，结果表明，当月平均的青藏高原地面拖曳系数与全球其他陆面月平均拖曳系数之差由０．０００８增大至０．００４时，预报效果得到了明显改进。青藏     

海洋磁力测量中确定最佳拖曳距离的一种方法

将测船等效为一个磁偶极子，推导出测船磁化模型及船尾磁场强度的计算公式，提出了确定最佳拖曳距离的理论计算方法。实验结果表明，理论计算方法确定的最佳拖曳距离与传统的海上实验法确定的结果相差一般不超过1m，验证了理论计算确定最佳拖曳距离方法的适用性。     

中等到强风条件下近海拖曳系数随风速变化的观测

利用位于海岸的风塔提供的四层风速观测数据,经过系统和严格的数据质量控制,采用风廓线法,研究了海上来风拖曳系数随风速的变化。观测数据共2 003 h,期间包括三个台风数据。(1) 尽管风塔位于海岸,在风速较大时(u10>5.5 m/s),观测数据不受局部地形的影响,海上来风的下垫面具有近海海面的特征;(2) 总体而言,在10～24 m/s之间,当风速小于21 m/s时,随风速的增大,拖曳系数增大,在风速达到21 m/s时,拖曳系数达到最大值,随风速的进一步增大,拖曳系数减小;(3) 近海条件下,海况和波龄与风向密切相关,因此,在使用基于开阔海域海浪充分发展假设的拖曳系数风速参数化方案时,有必要考虑风向产生的影响。      

海洋磁力仪拖体入水深度试验与分析

拖体入水深度是水下拖曳作业的主要参数,其取决于拖体自身重量、拖缆长度和船速。通过G882TVG海洋磁力仪阵列的拖曳试验,分析了船速、配重、拖缆长度的相互关系,导出拖体入水深度计算模型,对类似设备的拖曳参数确定具有借鉴意义。     

地幔对流拖曳力对中国大陆岩石层变形的影响

采用较为符合实际岩石层变形的非线性幂指数本构关系,基于ANSYS有限元平台, 模拟了近20万年来中国大陆地区地表运动及演化过程,探讨了印度板块挤压作用和地幔对流拖曳力各自对于中国大陆地区地表形变运动格局的影响.模拟结果与观测数据的比较表明：在印度板块的挤压和地幔拖曳力联合作用下,中国及东亚大陆岩石层运动形变模式能够和现代GPS观测有较好的吻合; 印度大陆和欧亚大陆的碰撞以及印度大陆的持续向北推进、挤压所产生的应力环境,一直主导了以青藏高原为核心的我国西部地域岩石圈构造、运动和演化,但其影响随着远离青藏高原地区而逐渐变小;地幔对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力是中国大陆（特别是远离碰撞带）岩石层运动构造变形的重要驱动力.然而在构造复杂和东部靠近太平洋板块的区域,模型预测结果和GPS观测还存在一定的差距,这说明在未来的中国大陆岩石层变形运动的数值模拟中,应当采用更为复杂的构造模型和驱动力因素.