她们都是“迷恋蓝”之 海洋不仅仅是很美很蓝

我一直在思考潜水、水下摄影这些活动对后人和海洋所带来的影响。有时候,是害怕负面影响大于正面影响的。但是,我不能因为害怕,就不去做这件事情。我觉得,我可以从正面的角度,去引导人们了解海洋、认识海洋。     

2019年8-10月长江口近岸海上风电场风浪预报

针对长江口近岸海上风电场,利用2019年8—10月NCEP全球天气预报产品和第三代海浪模式Wave Watch Ⅲ的全球预报产品做上海长禁五号、长江口灯船和东海浮标站的单点预报,利用这些站点的观测数据,针对风电场的需求评估预报精度。结果表明:全球天气预报产品中的风速预报对区域内的单站预报结果有一定参考价值,大于6 m/s风速的24 h预报准确率达到46.3%;使用递减平均法可以使风速预报的均方根误差减少10%～14%,预报准确率提高为57.0%。全球海浪预报结果在长江口近海较精确,长江口灯船站48 h预报有效波高均方根误差在0.25 m以下,相关系数高达0.80。在台风极端天气条件下,全球天气预报产品对长江口风速仍有一定的预报技巧,但最大风速的出现时间滞后6 h左右。全球海浪预报产品的预报技巧与无台风情况下没有明显差别。     

基于PPK无验潮的水下地形测量技术研究

随着载波相位差分技术的发展,RTK(Real Time Kinematic)三维水深测量已经广泛应用于水下地形测量中。RTK技术需要建立实时数据链接传输差分数据,当数据链接丢失时,定位精度会严重下降。针对此问题,本文研究了一种基于后处理动态差分无需实时数据链接的PPK(Post Processing Kinematic)定位技术,并通过静态和动态比测的方法,对不同GNSS系统及其组合解算策略进行了精度和稳定性测试,最后在杭州湾河口进行了实际应用。测试结果表明,PPK获取的结果具有良好的稳定性,定位精度能满足实际工作需要;实际应用结果表明基于PPK的无验潮水下地形测量技术具有广泛的应用前景。     

小型水下机器人ROV应用研究

文章首先介绍了小型ROV的基本构造和国内外的最新研究成果,在此基础上,完成了一款小型ROV的选型与配置,根据实际需求选择了加拿大Sharkmarine公司的Stealth2型ROV,并配备了高性能的光学和声学成像系统以及高精度的惯性导航定位系统;然后从海洋环境观测、海底管道探测和水下目标物探测3个方面对水下机器人的应用进行了分析;最后在小型ROV的选型、配置和应用等方面给出了相关建议。     

基于卫星的水下载体实时水声定位模型

为适应水下载体高精度实时导航定位的需求,提出了基于卫星导航定位的浮标水声定位系统定位模式,主要讨论了长基线固定浮标定位系统和超短基线单体智能浮标系统的工作原理和点位计算模型,分析了水声定位系统定位的准确度和误差源,对促进全球海域实现全天候高精度完全水下自主定位具有一定的指导意义。     

某外海工程超长大直径钢管桩变形原因简析与加强方案研究

某外海工程在沉设超长大直径钢管桩施工过程中,发生钢管桩在海床泥面附近严重变形的情况。通过对本工程超长大直径钢管桩产生变形的可能性原因进行分析,同时对其变形处局部加强处理方案进行一系列的研究论证,并对加强处理方案进行比选优化后,最后采用一可靠的加强处理方案。为类似工程避免发生此类质量事故和钢管桩局部变形水下加强处理提供参考。     

基于生态系统服务的海洋健康评估与调控:以莱州湾为例

近岸海域的生态系统管理,要求对海洋健康进行综合的评估以及对人工调控进行科学的指导,进而促进可持续发展。本文构建了定量化方法,用于评估当前的和近期的基于生态系统服务的海洋健康。以莱州湾为例的研究结果表明,当前的海洋健康指数分值为0.7856(总分为1.0);通过对负面压力进行不同强度的人工调控,得到近期海洋健康预计的变化范围为0.5551到0.8041。具体地说,本文评估得到当前的海洋健康主要表现为文化服务和供给服务基本优秀,而支持服务和调节服务不够良好。若不对持续增长的压力采取有效的调控措施,该近岸海域生态系统会在近期丧失部分支持服务和调节服务;若负面压力被完全控制,该近岸海域生态系统服务的分类等级会得到小幅提升。另外,应进一步加强对生态系统服务尤其是文化服务和调节服务的宣传教育。本文的分析过程和量化结果,为进一步指导人工调控提供了灵活的工具,有助于海岸带区域的生态系统管理。     

“海翼号”水下滑翔机盐度数据的热滞后效应偏差订正方法探讨

水下滑翔机可以高效地观测海水的温度、盐度和压强等海洋参数,但由于热滞后效应,盐度数据,特别是在温度梯度较大的温跃层,会出现一定程度的偏差。本研究选取了3种目前常用的盐度热滞后订正方法,对带泵的“海翼号”水下滑翔机,于2019年8月在中北太平洋所观测的盐度数据因热滞后效应引起的偏差进行订正处理,与船载911型温盐深测量仪(Instrument for Measuring Conductivity Temperature and Depth,CTD)观测盐度进行对比,在比较了3种方法对滑翔机盐度订正前后下降和上升剖面偏差的减少程度、订正后剖面与船载CTD观测剖面的偏差大小和下降上升温盐曲线(T-S曲线)的一致程度后,得出了水下滑翔机盐度订正的最优方法,即在订正电导池中实际温度的前提下,采用计算机图形分割方法,最小化滑翔机机载CTD测得的下降和上升两个剖面T-S曲线围成面积所确定的目标函数,来确定合适的热滞后修正振幅和时间常数,从而修正下降和上升两个剖面之间盐度偏差。     

分层纵向水下无线光信道建模研究

水下无线光通信（Underwater Wireless Optical Communication,UWOC）是水下物联网感知层的新兴技术之一。在感知层中,UWOC技术常被用于支持数据的纵向上行传输。针对几何光学理论无法准确描述UWOC链路衰减的问题,研究了基于MIE散射理论的纵向UWOC信道模型;提出了分层的纵向海水介质模型,在此基础上设计了一种利用蒙特卡洛仿真方法对UWOC纵向链路进行评估的方案。该方案考虑了收发装置空间位置的非对齐以及出现位置失配的情况,通过该方案可求得UWOC链路冲激响应的数值结果,研究成果对于UWOC设计具有重要意义。     

水下光通信技术的研究与展望

水下光通信（Underwater Optical Wireless Communication,UOWC）是一种新型的水下通信技术,具有保密性好、可靠性高等优点,对于构建全光立体通信网络以及6G空天海地一体化全方位通信有重要的意义。分析了水下光通信相较于其他传统水下通信方式的优点,对水下光通信发展历程与进展进行了综述,对比了水下光通信2种主流光源：激光光源和LED光源。针对现阶段水下光通信面临的难题,提出了一种完善的水下光通信系统框图,并研制出相应的硬件系统,完成了水下通信调试。水下光通信是一种切实可行的新型通信方式,兼具灵活、保密、高速率等特点,在未来的6G时代中将会得到进一步的发展和应用。