海洋学报

论文_物理海洋、海洋气象、海洋物理

  • 渤海弱层化期湍流混合观测特征分析

    徐鹏昭;杨伟;赵亮;魏皓;聂红涛;

    利用2017年9月在渤海共享航次中取得的湍流混合直接观测数据,本文研究了渤海海域湍流混合的空间分布特征及有关的影响因素。9月观测海区水体垂向层结较弱,莱州湾受黄河冲淡水影响出现高温低盐结构,位于渤海中央浅滩南北两侧洼地的双中心冷水结构依旧存在。湍流观测结果表明湍动能耗散率在10~(-9)~10~(-5)W/kg之间变化,统计上满足对数正态分布。耗散率强值区出现在辽东湾及渤海湾湾口近岸处,相应的垂向湍扩散系数约为10~(-6)~10~(-2)m~2/s。垂向上,水体表、底层混合较强,进一步研究发现弱层化水体的平均湍动能耗散率〈ε〉与风速和正压潮流速的大小存在正相关关系。另一方面,耗散率ε与浮性频率N近似满足ε=2.0×10~(-8)+3.0×10~(-7)(N~2/N_0~2)~(-5)的拟合函数关系,反映了层化对水体垂向混合的抑制作用。

    2020年03期 v.42 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1815K]
  • 木本植被覆盖岸坡上波浪爬升过程的数值模拟研究

    徐海珏;胡萍;白玉川;杨波;

    近岸木本植物构成的生态缓冲带作为新型的海岸软防护结构,兼具功能性和生态友好性,在沿海工程建设中愈发受到关注,如何深入开展其防护效果的机理研究是目前亟待解决的问题。本文采用数值模拟方法,在N-S方程中分别考虑树枝和树干的拖曳力影响,提出了木本植被作用下波浪沿斜坡爬升的表面波衰减的连续介质等效模型,并采用MAC法来跟踪自由曲面上的水颗粒轨迹。本文以波浪沿1/30的斜坡爬升为算例,对比讨论了有无植被作用下波浪的传播过程,并将算例结果与以往试验结果规律进行对照,验证了数值模型的有效性。最后,分别讨论了植物枝干的高度、密度、树枝倾斜角度等植被特性和波浪因素对植被消浪效果的影响,得到植被消浪的基本规律。文中的计算结果也可为实际的护岸工程和生态景观设计提供参考。

    2020年03期 v.42 10-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2327K]
  • 长江感潮河段潮波传播变化特征及影响因素分析

    黄竞争;张先毅;吴峥;刘锋;蔡华阳;杨清书;

    径潮相互作用是感潮河段水动力变化的典型特征,受其影响潮波传播具有明显的洪枯季及沿程变化。本文基于长江感潮河段天生港、江阴、镇江、南京、马鞍山及芜湖6个潮位站2002-2014年连续高低潮位资料及大通站月均流量数据,统计分析长江感潮河段潮波振幅衰减率、潮波传播速度及余水位坡度等传播特征值的洪枯季及沿程变化特征,并探讨这些潮波传播特征的变化规律及其主要影响因素。结果表明,潮波传播特征的洪枯季差异自上游至下游逐渐减小,其分界点位于天生港与江阴之间(其中,天生港和江阴站的多年平均洪枯季潮差差值约为0.01 m和-0.04 m);径流动力对潮波衰减的影响主要位于江阴以上河段,江阴以下河段主要受潮汐动力控制;径流驱动下余水位坡度引起的余水位及水深增加,导致潮波传播的有效摩擦减小,当流量超过某个阈值时潮波振幅衰减反而减弱,特别是上游马鞍山-芜湖段最为明显,统计结果表明该河段流量阈值约为33 000 m3/s。本文分析结果作为前人研究的重要补充,可为长江河口感潮河段径潮相互作用机制研究及河口治理等提供基础参考。

    2020年03期 v.42 25-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1503K]
  • 南海海平面对两类El Ni?o的不同响应

    罗凤云;谭伟;李娟;左军成;梅宇立;纪棋严;李直龙;庄圆;

    利用ECMWF ORAS4重构数据,分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Ni?o的不同响应特征。南海SLA在两类El Ni?o期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Ni?o,南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降,最低可达-2 cm,并在次年开始上升,至次年冬季可达2 cm。空间分布上,在发展年秋、冬季,除越南东南部海域存在一个正异常中心外,在南海绝大部分海域,SLA均表现为显著的负异常;从次年春季开始,SLA负异常减弱,而越南东南部的正异常开始发展,直至冬季南海大部分海域以正异常为主。对于中部型El Ni?o,南海SLA在整个El Ni?o发展和衰退期间均表现为显著负异常,异常值始终维持在-2 cm左右,并且在空间上表现为全海盆一致的负异常模态。相比于传统的经验正交分解(EOF),季节EOF(S-EOF)能够更好地刻画南海SLA在两类El Ni?o期间的时空演变特征,S-EOF的第一模态表现为中部型El Ni?o模态,而第二模态更多地表现为南海SLA在东部型El Ni?o期间的演变特征。南海海平面在两类El Ni?o期间的不同变化主要是由于海峡通道处的热量平流输运异常所产生的热比容效应导致的,但是比容海平面的贡献主要集中在南海内区和南海东部等深水海域,对于南海西部等近岸海域,海平面的变化机制还有待进一步深入研究。

    2020年03期 v.42 36-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 2354K]
  • 热带太平洋盐度变化:2015-2017年盐度异常

    史荒原;杜凌;徐道欢;

    本文利用Argo海水盐度资料、海流同化数据和同期大气再分析数据,探讨热带太平洋盐度趋势变化和相关动力过程。Argo资料显示,2015-2017年热带太平洋出现显著的盐度异常(SAE),这是改变长期趋势的主要原因,表现为表层显著淡化和次表层咸化特征。这种盐度异常具有明显的区域性特征和垂直结构的差异,体现在热带太平洋北部海区(NTP)和南太平洋辐合区(SPCZ)表层淡化,盐度最大变幅为0.71~0.92,淡化可以达到混合层底;热带太平洋南部海区(STP)次表层咸化,最大变幅为0.46,主要发生在温跃层附近,期间盐度异常沿着等位密面从西向东扩展。平流和挟卷是与SAE密切相关的海洋动力过程,两者在NTP淡化海域有着持续而较为显著的影响,在SPCZ淡化、STP咸化海域后期贡献也较大,其中盐度平流对热带太平洋海区盐度变化起主要贡献。NTP淡化海区表层淡水通量和STP咸化海区密度补偿引起的混合也是SAE的重要影响因素。

    2020年03期 v.42 47-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1754K]
  • 深海季节性环境变化对半会聚区尺度水面声定位影响分析

    张旭;李智生;邱仁贵;董楠;

    针对深海声定位受海洋环境变化影响明显、需考虑测量系统的环境适应性和宽容性设计问题,提出一种评估海水环境变化对定位性能影响的仿真分析方法,将声场计算、误差传播与交会解算联合建模,以西太平洋中纬度海域夏季和冬季环境为代表性场景讨论了季节性环境变化对定位性能的影响方式和影响程度。仿真结果表明,当接收器位于海洋近表层时,在夏季和冬季呈现出两种不同的声信道样式,夏季季节性温跃层影响下的定位精度较差,冬季表面波导影响下的定位精度相对较好,两者均方根误差(RMSE)相差超过50 m;当接收器位于海洋中上层时,直达波有效作用范围的季节性变化引起定位性能差异,冬季定位精度优于夏季,两者RMSE相差15~20 m;当接收器位于海洋近底层时,利用可靠声路径定位精度较高,定位性能季节性变化不明显。研究认为,海水的季节性环境变化能够改变半会聚区尺度水面声定位的声信道特性以及到达声信息、误差传播、交会求解等测量因素,进而对接收深度位于海洋上层的声定位性能产生明显影响。

    2020年03期 v.42 59-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]

论文_海洋地质

  • 基于Chirp数据和Biot-Stoll模型反演南海北部陆坡海底表层沉积物物理性质

    周庆杰;李西双;刘乐军;刘洋廷;高珊;周航;王景强;李天光;

    浅地层剖面是基于声学信号(频率在几百至几千赫兹)在沉积物中的传播得到可反映沉积地层结构的数据,海底反射系数与沉积物物理性质密切相关。Biot-Stoll声波传播理论模型可以预测海底沉积物的物理性质,构建反射系数等声学参数与物理参数之间的关系,但在不同的海域采用不同的参数所获得的效果不同。为此,本文基于南海北部陆坡海底表层沉积物的实测物理参数,利用BiotStoll模型建立研究区海底反射系数和沉积物物理性质之间的关系,结果表明模型计算值与样品实测值吻合度总体较好,偏差在0.1%~4.9%之间,并建立了频率3.5 kHz时海底反射系数与沉积物孔隙度、密度、平均粒径之间的关系方程,且方程拟合度较高,可决系数R2均大于0.99。在对典型Chirp剖面数据计算其海底反射系数的基础上,反演了海底表层沉积物的孔隙度、密度、颗粒平均粒径等物理性质,其中反演孔隙度、密度、平均粒径与实测孔隙度、密度、平均粒径相对误差均小于5%,结果与实测值基本相符,表明该反演方法在南海北部陆坡区的应用是可行的。

    2020年03期 v.42 72-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K]
  • 渤海海峡沉积物输运的参数化计算

    齐富康;边昌伟;徐景平;

    本文以2018年冬季渤海海峡两个站位的定点连续观测数据为基础,使用一维参数化方案,计算了观测站位底边界层内的水平悬浮物输运通量以及推移质输运量。在参数化方案中,简化的一维对流扩散方程被用于计算底边界层内的垂向悬浮物浓度。为了验证参数化方案的可靠性,本文基于观测数据对比了两种底剪切应力计算模型、四种临界起动剪切应力计算方法和两种一维对流扩散方程解法。对比结果表明:(1)不同模型计算的底剪切应力结果相近;(2)临界起动剪切应力受到颗粒间黏性作用的影响;(3)一维对流扩散方程的求解过程需要考虑沉积物浓度的分层效应和不同粒级颗粒临界起动剪切应力的差异。基于上述对比结果确定的最优参数化方案,进一步计算了观测站位的沉积物输运量:(1)在有再悬浮的时段,距底5 m内的水平悬浮物通量占全水深悬浮物通量的比例(T01站约为21%,T02站约为17%)显著高于相同层位水通量的占比;(2)依据参数化方案估算的冬季平均的悬浮物通量比忽略底边界层悬浮物浓度垂向变化的传统方法结果高约16%;(3)推移质输运量比悬移质输运量约低两个数量级。

    2020年03期 v.42 83-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
  • 波流作用下海底边界层沉积物再悬浮与影响因素研究

    文明征;陈天;胡云壮;李勇;单红仙;贾永刚;

    海底沉积物再悬浮及其分布取决于海洋水动力、沉积物类型与床面形态之间复杂的相互作用,准确地理解和确定沉积物再悬浮过程对于沉积物输运的研究具有重要的意义。本文在祥云湾海洋牧场典型海域开展现场原位观测,获取研究区波浪、海流及悬浮沉积物浓度数据;分析了波、流作用下海底边界层悬浮沉积物垂向分布特征,并探究了海洋水动力和床面形态对悬浮沉积物垂向分布的影响。结果表明,研究区波流之间的相互作用不显著,沉积物再悬浮受控于风暴浪作用,风暴浪作用下底床切应力可以达到沉积物临界切应力的10~15倍,沉积物的再悬浮滞后于风暴浪作用2~3 h。在波浪荷载微小的情况下,悬浮沉积物垂向分布呈现"I"型,波浪荷载下,悬浮沉积物垂向分布呈现幂指函数分布,表现为"L"型;床面形态随波、流作用而演化,影响沉积物的再悬浮过程,u_(?w)/u_(?c)=1.00可作为波浪和海流起主导控制作用的床面形态的判别依据,纯波浪荷载作用下的u_(?w)/u_(?c)显著高于波浪主控作用下,但二者之间的界线随着波浪荷载的增加而升高。

    2020年03期 v.42 97-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
  • 长江分汊河口涨、落潮悬沙不对称特征及季节性差异

    乔立新;张国安;何青;张卫国;李茂田;

    入海河口由于径流的存在以及河口地貌形态的影响,存在涨、落潮水动力、悬沙以及盐度分布等不对称现象,同时这一不对称现象还存在显著的区域性和季节性差异。根据2013年7月和2014年1月洪、枯季长江口定点准同步水文泥沙调查结果,发现长江口分汊型河槽悬沙浓度在时间上存在洪枯季、大小潮不对称特征,在空间上存在东西向沿程分布、南北向横向分布以及垂向上表底层分布不对称特征。河势演变形成南、北支河口涨、落潮悬沙浓度不对称分布的整体格局;洪、枯季变化影响河口涨、落潮悬沙分布的再分配过程;大潮涨、落潮过程对悬沙分布不对称影响显著大于小潮;季节性风浪作用影响河口最大浑浊带涨、落潮悬沙不对称南北差异;底部高含沙浓度对口门段涨、落潮悬沙不对称性贡献显著。

    2020年03期 v.42 107-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K]

论文_海洋信息科学

  • 3套不同的SST再分析数据与中国近海浮标观测的对比研究

    王晨琦;李响;张蕴斐;祖子清;张润宇;

    基于自然资源部浮标数据,通过分析均值差、均方根误差、相关系数和标准差偏差4个统计量,检验了2018年7月1日至8月6日全时段及该时段内3个台风(1808号台风"玛利亚"、1810号台风"安比"、1812号台风"云雀")过境期间,3套海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)再分析资料(OISST、OSTIA SST、RTG SST)在中国近海区域的可靠性。对比结果表明,在全时段内,3套SST再分析资料都能在一定程度上反映中国近海SST的基本状况,其中OSTIA SST资料同浮标实测SST数据的均值差为0.12℃、相关系数为0.94,均优于OISST资料(均值差为–0.85℃、相关系数为0.90)和RTG SST资料(均值差为–0.17℃、相关系数为0.86)。通过对比单个浮标数据发现,相较约80%的MF浮标实测SST数据,OSTIA SST资料都显著优于RTG SST资料和OISST资料,具有较高的可信度。在台风过境期间,较之RTG SST资料和OISST资料,OSTIA SST资料同大部分浮标实测数据的均值差绝对值及均方根误差更小、相关系数更大,表明在高海况条件下,OSTIA SST资料能更真实地反映中国近海SST的基本状况。

    2020年03期 v.42 118-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
  • 基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

    刘治中;杨俊钢;张杰;崔伟;

    Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Jason-3有效波高参数数据质量明显优于Jason-2高度计。

    2020年03期 v.42 129-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 4250K]
  • 海洋短排列多道反射地震数据观测系统重定义与沉放深度校正

    张圣;高金耀;丁维凤;沈中延;刁云云;

    短排列多道反射地震接收缆较短,无水鸟、磁罗经、尾标等定位定深设备,给常规数据处理带来诸如观测系统定义等棘手问题;另外,无定深设备会造成接收缆不同接收段的沉放深度不同,破坏反射数据理论双曲线时距曲线关系。针对短排列多道反射地震数据,本文充分利用现场导航数据,计算实际激发点轨迹,再通过反距离比线性插值算法计算检波点的轨迹坐标,获得整个排列的实际观测系统参数。对因沉放深度不一致造成的扭曲时距曲线反射波,文中利用理论双曲线先计算共中心点道集的理论反射波位置,再推算排列中各接收道不同沉放深度处的静校正量,通过静校正拟合运算,消除接收排列非一致深度引起的反射波同相轴扭曲现象。将上述处理方法应用于南极海域短排列多道反射地震数据,最终获得了高分辨率叠加剖面,为后续地质解释提供了保障。

    2020年03期 v.42 140-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 2196K]

研究报道_海洋信息科学

  • 机载GNSS反射信号海面测高模型的研究

    张云;张杨阳;孟婉婷;杨树瑚;韩彦岭;

    相对于岸基GNSS-R技术,机载GNSS-R优势在于其空间分辨率高、监测范围广,可对特定区域范围进行高分辨率监测,兼具了灵活的高度和方位调节的同时保障了更高的数据质量。本文主要研究了机载GNSS-R测高模型,依据岸基GNSS-R码测高原理,针对大气延迟、天线距离等进行修正,优化机载测高模型,同时采用DTU10全球海面平均高度及潮汐模型验证机载GNSS-R测高模型的精度。通过分析2011年11月11日,CSIC-IEEC在芬兰波罗的海的GNSS-R机载数据,针对不同仰角下的实验数据进行反演,成功地实现了亚米级机载海面高度反演,得出仰角大小会对测高结果精度产生较大影响的结论,定性分析了仰角大小所引起的误差范围。本文的结果证明了机载GNSS-R的海面测高的可行性。

    2020年03期 v.42 149-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]

  • 海洋学报

    <正>海洋学报是由中国科学技术协会主管、中国海洋学会主办、《海洋学报》编辑部出版的海洋科学与技术综合性学术期刊。创刊于1979年,现为月刊,被Scopus、CA、CSCD、北大中文核心期刊等国内外多家数据库收录,向国内外公开发行。设有综述、学术论文、研究报道、新闻与观点栏目。主要刊登

    2020年03期 v.42 157页 [查看摘要][在线阅读][下载 442K]
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