检索结果-内蒙古大学图书馆

海洋学研究 2021年第1期39卷 29-37页

作者：王贵凯马纯永高占文张胜胜陈戈中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

水下滑翔机是开展海洋无人移动观测的重要平台,其实际航行轨迹往往与预设路径存在较大差异,多台水下滑翔机协同观测时,难以始终保持预设的组网阵列。本研究提出一种基于牛顿力学积分的水下滑翔机群协同控制算法,根据水下滑翔机群出、入... 详细信息

水下滑翔机是开展海洋无人移动观测的重要平台,其实际航行轨迹往往与预设路径存在较大差异,多台水下滑翔机协同观测时,难以始终保持预设的组网阵列。本研究提出一种基于牛顿力学积分的水下滑翔机群协同控制算法,根据水下滑翔机群出、入水的异步性调节水下滑翔机入水前的运动参数。基于对水下滑翔机受力分析,利用牛顿力学积分还原水下滑翔机在海洋中的运动状态,进而运用水下滑翔机群的协同控制算法同时约束多台水下滑翔机的运动,并开展仿真实验。实验结果证明该算法能够使多台水下滑翔机较好地保持预设组网阵列,从而可对目标海域进行协同观测。

关键词：水下滑翔机牛顿力学积分协同组网

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星载海洋激光雷达叶绿素剖面探测能力估算

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红外与激光工程 2021年第2期50卷 111-119页

作者：朱培志刘秉义孔晓娟杨倩中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所山东青岛266071

为了评估和分析星载海洋激光雷达探测全球海洋光学参数的性能,依据激光雷达方程和蒙特卡罗模型结果模拟计算激光传输信号,开发了星载海洋激光雷达仿真模拟系统。仿真模拟系统由正向模拟、数据反演与误差分析三部分组成,能够模拟激光发... 详细信息

为了评估和分析星载海洋激光雷达探测全球海洋光学参数的性能,依据激光雷达方程和蒙特卡罗模型结果模拟计算激光传输信号,开发了星载海洋激光雷达仿真模拟系统。仿真模拟系统由正向模拟、数据反演与误差分析三部分组成,能够模拟激光发射、传输和探测的全过程。根据给定的激光雷达参数,模拟了443 nm、486.1 nm和532 nm波长在地中海、印度洋、南大洋与太平洋四个典型海区的探测信号。研究结果表明,443 nm和486 nm波长的探测深度在各个海区均比较接近,并且均比532 nm更深。在给定的激光雷达参数情况下,486.1 nm波长在太平洋和南大洋的探测深度分别为120 m和70 m,在地中海和印度洋的探测深度均为约100 m。叶绿素a浓度在以上海区的探测深度分别约为80 m、50 m和70 m。

关键词：星载海洋激光雷达仿真模拟系统叶绿素a 探测深度

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近180°水中悬浮颗粒物体积散射函数测量

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红外与激光工程 2021年第6期50卷 49-56页

作者：陈都刘秉义杨倩唐军武吴松华中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院海洋仪器仪表研究所山东青岛266071

针对目前国内外现有的体积散射函数测量系统在后向小角度散射测量上的局限性,提出了基于离轴反射式光路的近180°水体体积散射函数测量方法并研发了实验室测量系统。系统采用离轴抛物面反射镜,将后向小角度散射光和入射激光分离,减... 详细信息

针对目前国内外现有的体积散射函数测量系统在后向小角度散射测量上的局限性,提出了基于离轴反射式光路的近180°水体体积散射函数测量方法并研发了实验室测量系统。系统采用离轴抛物面反射镜,将后向小角度散射光和入射激光分离,减小了系统后向小角度散射的测量盲区,而且能够获取全方位角的后向小角度散射光信号。选取聚苯乙烯标准粒子用于测量系统定标检验,结果表明,定标后的测量系统能够完成在173°~179.4°范围内水中悬浮颗粒物体积散射函数的测量,角度分辨率为0.01°。经对比分析,体积散射函数测量值与米散射理论值具有很好的一致性,验证了系统测量近180°水体体积散射函数的准确性和可行性。

关键词：后向小角度散射测量体积散射函数悬浮颗粒物米散射

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海洋环流模式NEMO的代码现代化

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海洋科学进展 2021年第1期39卷 62-72页

作者：周生昌刘卫国宋振亚杨晓丹山东大学软件学院山东济南250101 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 海洋环境科学和数值模拟自然资源部重点实验室山东青岛266061

海洋数值模式是精准海洋环境预报的核心手段。随着计算分辨率的不断提高,海洋数值模式对计算性能的要求也越来越高。为了提高模式计算性能,充分发挥现代计算机的特点,选取海洋环流模式NEMO开展了代码现代化优化方案在海洋环流模式中的... 详细信息

海洋数值模式是精准海洋环境预报的核心手段。随着计算分辨率的不断提高,海洋数值模式对计算性能的要求也越来越高。为了提高模式计算性能,充分发挥现代计算机的特点,选取海洋环流模式NEMO开展了代码现代化优化方案在海洋环流模式中的应用研究。首先使用Intel性能分析工具对模式的计算性能进行了分析;随后,针对热点函数,开展了编译选项优化、标量串行代码优化、SIMD优化、内存带宽优化以及多进程扩展。结果显示:经过以上优化步骤,在不增加任何硬件成本的前提下,模式整体性能可提升31%,且在多进程下表现出了较好的负载均衡性。这表明,本研究采用的优化策略是一种切实可行的方法。在此基础上,进一步对代码现代化过程中出现的显著影响计算效率的问题,如大量指针的使用阻止矢量化、循环嵌套过多、内存带宽占用过高等,开展了分析和讨论,为未来模式的设计和改进提供了参考和建议。

关键词：代码现代化海洋环流模式 NEMO Intel性能分析工具 SIMD

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南中国海试验区海浪模式的长时效预报检验

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2021年第9期51卷 8-14页

作者：曹川川陈戈杨杰中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室/“观澜号”海洋科学卫星工程部山东青岛266237

基于“观澜号”科学卫星机载观测试验的应用需求,本文在南海试验区(15°N—25°N,110°E—120°E)利用Jason-3高度计观测的有效波高(SWH),对第三代海浪模式Simulating Wave Nearshore(SWAN)、WAVEWATCHⅢ(WW3)以及WAve ... 详细信息

基于“观澜号”科学卫星机载观测试验的应用需求,本文在南海试验区(15°N—25°N,110°E—120°E)利用Jason-3高度计观测的有效波高(SWH),对第三代海浪模式Simulating Wave Nearshore(SWAN)、WAVEWATCHⅢ(WW3)以及WAve Model(WAM)的长时效预报产品进行精度检验。通过2020年3月数据的匹配与分析,发现北海预报中心业务化运行的SWAN和WW3模式在试验区具有120 h的有效预报能力,且两者的预报效果相当。其连续5 d预报SWH的相关系数高于0.73和0.76,偏差值(Bias)低于±0.10和±0.20 m,均方根误差(RMSE)在0.50 m以内。欧洲中期天气预报中心(ECMWF)运行的WAM模式有最高的第一天预报精度,相关系数高达0.91,Bias与RMSE分别为0.00和0.29 m,但第2天(48 h)预报的精度低于SWAN与WW3,预报第3天(72 h)的结果已不具备参考价值。本研究明确了当前业务预报模式长时效预报的准确性,可为规划“观澜号”卫星南海机载试验的飞行策略提供参考,为校正海浪对干涉成像高度计动力测高的影响提供数据支撑。

关键词：海浪模式长时效预报 Jason-3高度计精度检验

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海洋内孤立波预警监测识别技术及其在流花16-2油田群开发中的应用

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海洋工程 2021年第2期39卷 162-170页

作者：王火平陈亮郭延良曹柳忠胡筱敏熊学军中海石油(中国)有限公司深圳分公司深水工程建设中心广东深圳518067 自然资源部第一海洋研究所海洋环境与数值模拟研究室山东青岛266061 海洋试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061

我国南海内孤立波发生频繁,由于其振幅大、流速强、能量集中等特点,已成为深海油气开发海上安装工程必须考虑的重大风险之一。依托现场守护船,提出一种内波流结构单体式监测、识别技术,采用KdV方程实现内波流预警,并成功应用于流花16-2... 详细信息

我国南海内孤立波发生频繁,由于其振幅大、流速强、能量集中等特点,已成为深海油气开发海上安装工程必须考虑的重大风险之一。依托现场守护船,提出一种内波流结构单体式监测、识别技术,采用KdV方程实现内波流预警,并成功应用于流花16-2油田群开发项目海管管线终端(PLET)安装、浮式生产储卸油装置(FPSO)锚系及水下管缆回接、空气潜水等高风险作业的内波流预警安全保障中,同时基于此次内波流预警监测结果对该海域的内波生成源和生成机制进行了探讨。应用期间采用该技术共监测、识别并发布内波预警450次。应用结果表明,约93%的内波预警时刻误差在10 min以内,平均误差为±3.90 min。统计分析结果表明,该海域的内孤立波主要来源于巴士海峡而非局地的潮地相互作用,大致可以分为两类:一类是直接产生于巴士海峡,西传至该海域;另一类是局地产生,主要是由巴士海峡产生的内波西传至陆坡浅化分裂生成或是由巴士海峡产生的内潮西传至陆坡由于非线性变陡机制产生。该内波流监测技术在流花16-2油田群开发项目的成功应用,可为南海其他类似项目提供直接的借鉴。

关键词：南海内孤立波内波流预警 KdV方程油气开发工程应用

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基于CMIP5模式与Argo观测数据的海洋有效重力势能分析

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海洋学报 2020年第5期42卷 65-76页

作者：牛凡王涛廖光洪河海大学海洋学院江苏南京210098 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

有效重力势能作为重力势能中活跃的部分,能够参与海洋能量循环。本文计算和评估了CMIP5中9个模式的全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能和200~500 m深度范围内的中尺度有效重力势能,并与由BOA_Argo观测数据计算的结果进行比较。分析... 详细信息

有效重力势能作为重力势能中活跃的部分,能够参与海洋能量循环。本文计算和评估了CMIP5中9个模式的全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能和200~500 m深度范围内的中尺度有效重力势能,并与由BOA_Argo观测数据计算的结果进行比较。分析表明,就全球大洋2 000 m以上积分的有效重力势能而言,多数模式的计算结果均大于由Argo观测数据计算的结果。通过比较有效重力势能的空间分布特征,发现在强动力活跃区(特别是黑潮、湾流、南极绕极流区),模式与观测相差较大,其差别主要来源于观测与模式中扰动密度的差异。此外,在黑潮和南大洋区域,涡动能和有效重力势能具有较高的时间相关性,而在北大西洋湾流区域,两者的相关性较低;功率谱分析显示中尺度有效重力势能与涡动能都存在显著的半年和年变化周期。

关键词：重力势能有效重力势能涡动能 CMIP5模式 Argo观测

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基于多普勒激光雷达的边界层内湍流参数估算

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中国激光 2021年第11期48卷 164-173页

作者：靳翔宋小全刘佳鑫云龙邵士勇中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 深圳市环境监测中心站广东深圳518049 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数C_(n)^(2)和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分... 详细信息

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数C_(n)^(2)和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分析了时空变化特征,研究了各参数变化对C_(n)^(2)的具体影响。折射率结构常数C_(n)^(2)与垂直速度方差σ_(a)^(2)有较强的相关性,相关系数-般在0.7以上。在白天湍流充分混合发展的情况下,湍流动能耗散率ε与C_(n)^(2)相关系数一般达到0.5以上,C_(n)^(2)、σ_(a)^(2)及ε的相关性体现了湍流在水平和垂直两个方向变化的一致性。这表明在缺乏温度压强数据情况下,基于温度压强模型估算C_(n)^(2)是可行的。基于误差分析,温度梯度对C_(n)^(2)的贡献率达28.84%.温度对C_(n)^(2)的贡献率达30.12%,这要求在计算过程中尽量获取准确的温度廓线。结果对研究深圳地区地气系统能量、物质交换和天气变化等具有借鉴意义。

关键词：大气光学大气湍流激光雷达折射率结构常数湍流动能耗散率

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多普勒激光雷达多波束测风精度及获取率分析

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光学学报 2021年第10期41卷 1-8页

作者：宋小全龙文睿云龙卢超尹嘉萍中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 深圳市环境监测中心站广东深圳518049 深圳市国家气候观象台广东深圳518040 青岛镭测创芯科技有限公司山东青岛266101

相干多普勒激光雷达作为观测风场信息的有效探测工具,广泛应用于不同场景的风场以及大气观测。2019年8月,研究人员利用相干多普勒激光雷达在深圳市石岩综合气象观测基地连续开展了13 d的风廓线观测实验。分析了多普勒波束扫描模式下五... 详细信息

相干多普勒激光雷达作为观测风场信息的有效探测工具,广泛应用于不同场景的风场以及大气观测。2019年8月,研究人员利用相干多普勒激光雷达在深圳市石岩综合气象观测基地连续开展了13 d的风廓线观测实验。分析了多普勒波束扫描模式下五波束法、三波束法和二波束法反演结果的异同及这些方法对测风精度和数据获取率的影响。数据比对结果表明,三波束法和二波束法的反演结果与五波束法所得结果有较好的一致性。针对激光雷达实际观测中系统或大气状态如云雾、降水等导致个别波束信噪比较低的问题,需灵活选取波束以反演风场、增加数据获取率,得到的探测高度平均提高量为100~400 m。

关键词：大气光学激光雷达多普勒波束扫描模式精度获取率

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人工智能支持下的中层海洋遥感技术

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前瞻科技 2022年第2期1卷 103-120页

作者：陈戈杨杰吴立新中国海洋大学海洋技术学院中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室

从百米到千米尺度的中层海洋是地球系统中极为关键而又缺乏认知的部分，许多重要的海洋过程都发生于此。在传统海洋学理论和现场观测相对缺乏的背景下，如何“由表及里”地从太空“遥感”中层海洋是一个极具挑战性的科学问题。人工智能... 详细信息

从百米到千米尺度的中层海洋是地球系统中极为关键而又缺乏认知的部分，许多重要的海洋过程都发生于此。在传统海洋学理论和现场观测相对缺乏的背景下，如何“由表及里”地从太空“遥感”中层海洋是一个极具挑战性的科学问题。人工智能搭建了数据科学与海洋科学的新桥梁（称之为“深蓝AI”)，是推动元宇宙时代海洋科学范式变革的有力武器。文章首先阐述了百米海洋的水体运动与千米海洋的垂直层化等基础先验知识，以及卫星遥感、现场观测等技术手段为深蓝AI提供的数据资源；然后从关联统计、物理牵引和数学驱动3个神经网络层面着重论述了为实现中层海洋遥感而构建的深蓝AI普适方法论；最后围绕典型海洋动力过程，阐述了深蓝AI技术在挖掘海洋数据空间共性规律，进而实现“由表及里”的知识发现等方面所具有的独特优势和应用潜力。

关键词：中层海洋遥感深蓝AI 海洋大数据物理牵引神经网络数学驱动神经网络

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