检索结果-内蒙古大学图书馆

地球物理学报 2022年第3期65卷 924-938页

作者：黄谟涛邓凯亮吴太旗欧阳永忠陈欣熊雄刘敏王许海军研究院天津300061 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广州510300 91001部队北京100830

直接积分模型是计算地球外部扰动重力的主要数学工具,将全球积分模型改化为局域积分模型是实现地球外部重力场赋值的前提条件.相比表层积分模型和向上延拓积分模型,Stokes积分模型要求的输入信息种类最少,故在减轻数据保障压力方面具有... 详细信息

直接积分模型是计算地球外部扰动重力的主要数学工具,将全球积分模型改化为局域积分模型是实现地球外部重力场赋值的前提条件.相比表层积分模型和向上延拓积分模型,Stokes积分模型要求的输入信息种类最少,故在减轻数据保障压力方面具有比较明显的优势.在实施Stokes积分模型工程化应用过程中,我们发现扰动重力径向分量积分模型从地球外部逼近边界面时存在比较严重的数值不连续性问题,本文研究并指出了存在该问题的内在原因,同时提出了保持该模型连续性的修正方法;针对三分量计算模型存在的积分奇异性问题和传统改化方法存在的理论缺陷,提出综合采用移去恢复运算和积分恒等式转换技术,同时依据实测数据保障条件,分步实施扰动重力三分量全球积分模型改化的技术流程和方法,推出了三分量积分模型的分步改化公式,提出了补偿传统改化模型缺陷的修正公式.以超高阶地球位模型EGM2008作为检核参考位场,开展模型对比计算数值试验,分别对本文推出的扰动重力三分量不同阶段改化模型的计算精度进行了分析检验和评估,验证了采用严密改化模型的必要性和有效性.

关键词：地球外部扰动重力模型改化不连续性奇异积分积分恒等式精度评估

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南海内波研究前沿与热点

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 564-580页

作者：郑全安陈亮熊学军胡筱敏杨光兵马里兰大学大气海洋科学系美国马里兰州学院市20742 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 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

内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是... 详细信息

内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是全球海洋中超强内波多发海区之一。长期现场观测表明,吕宋海峡以西海域内孤立波振幅高达150~200 m,且终年发生。因此,南海是目前海洋内孤立波观测与研究热点海域。本文以2015年至2021年间发表的论文为依据,评述南海内波研究新进展,认为7 a来研究成果取得质的提升。第一,实现了由卫星为主要手段2D观测到以卫星与潜标同步3D观测为主要手段的提升。由此催生出振幅240 m超强内孤立波、中尺度涡对内波的调制作用、重现周期23 h内孤立波、浅海内孤立波裂变现象、深海盆内波及动能级串等创新成果。第二,研究区开始呈现向中部深海盆扩展趋势。迄今为止,南海内波观测与研究集中在吕宋海峡以西和北部陆架,现已出现向中部深海盆扩展趋势。第三,海洋探测高新技术应用于南海内波观测与研究,取得了突破性成果。由卫星高度计沿轨海面高度场二维平面波分解技术得出的南海M2内潮辐射图,解决了多年争论不休的南海北部内波生成机制和生成源地问题。人工智能技术成功应用于建立南海邻近的边缘海内波传播预报模式。模式预报的一个潮周期之后内波波峰线位置与后续卫星图像上显示的位置之间的平均相关系数达95%,平均距离均方根差为3 km。快速深潜剖面浮标技术应用于南海北部深海盆,得出0~3 500 m全水深内波波段(周期为0.1~1.8 d)波动引起的水温起伏幅度垂直分布。高分辨水下声成像技术,包括人工地震技术和回声探测仪,成功应用于南海北部陆架内波观测与研究。其中回声探测仪图像空间分辨率达10 cm,清楚显示出内孤立波波包精细结构,可精确测得水平尺度仅为2 m的孤立波特征半宽度。可以预期,大量科学研究成果的积累,特别是采用人工智能技术建立内波传播预报模式的成功实例,必将为开发南海内波精准预报模式奠定基础。

关键词：内波孤立波裂变内潮辐射图水下声成像南海

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印度尼西亚海域潮流能数值模拟与评估

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海洋科学进展 2025年第2期43卷 367-380页

作者：贺超超夏长水董昌明南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 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 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080

基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式构建了模拟区域为(95°~135°E,10°S~10°N)、水平分辨率为(1/24)°的潮波数值模式,模拟了印度尼西亚海域8个主要分潮(M_(2)、S_(2)、N_(2)、K_(2)、K_(1)、O_(1)、P... 详细信息

基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式构建了模拟区域为(95°~135°E,10°S~10°N)、水平分辨率为(1/24)°的潮波数值模式,模拟了印度尼西亚海域8个主要分潮(M_(2)、S_(2)、N_(2)、K_(2)、K_(1)、O_(1)、P_(1)和Q_(1))。将模拟的6个月潮位结果与36个验潮站水位调和常数进行比较,振幅平均均方根误差与相对误差分别为6 cm、18.1%,迟角分别为18.96°、13.6%。继续使用S_TIDE函数分别提取了8大分潮潮流流速,计算了平均流速、能流密度、理论蕴藏量以及有效流时等体现潮流能丰富度的变量,分析了印度尼西亚海域潮流能强度以及分布情况。进一步筛选出13个潮流能较为丰富的水道,并且按照最大潮流流速将其划分为9个潮流能资源丰富区(A1、A2、A6、A8、A9、A10、A11、A12和A13水道)、2个较丰富区(A3、A5水道)以及2个可利用区(A4、A7水道)。由于水深较大会增加开发难度而排除A4水道(179.2m)、A7水道(143.2 m),为保证海峡的通航功能而排除A1水道,因较丰富区的开发可能带来经济效益不足而排除A3、A5水道。最后确定8个具有较大开发价值的水道为A2、A6、A8、A9、A10、A11、A12和A13水道。

关键词：潮流能印度尼西亚海域数值模拟调和分析

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水下滑翔机中尺度过程空间采样运动仿真

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水下无人系统学报 2022年第4期30卷 474-484,513页

作者：秦悦王冠琳官晟王岩峰丁军航青岛大学自动化学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛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 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛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 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071

海洋中尺度过程包括涡旋、锋面和内波等现象,是海洋中一类重要的动力过程,在全球气候变化、海洋能量热量和物质输送过程中起着重要作用。对此类过程的观测与研究,在海洋资源勘测、海洋生物探索以及军事等领域也有着较为重要的现实意义... 详细信息

海洋中尺度过程包括涡旋、锋面和内波等现象,是海洋中一类重要的动力过程,在全球气候变化、海洋能量热量和物质输送过程中起着重要作用。对此类过程的观测与研究,在海洋资源勘测、海洋生物探索以及军事等领域也有着较为重要的现实意义。水下滑翔机已成为近年来观测中尺度过程的重要工具之一。文中以海燕-Ⅱ自主式无人水下滑翔机作为研究对象,首先,根据动量和角动量定理建立了其六自由度动力学模型;然后,利用Simulink仿真对该模型进行了验证,由仿真结果可知,所提出的动力学模型能够较好地实现运动仿真;最后,针对几种中尺度过程不同的探测要求,设计了水下滑翔机的运动方案,并进行了空间采样运动的仿真,仿真结果可为日后实际观测应用提供参考和优化参数。

关键词：水下滑翔机中尺度过程海燕-Ⅱ 空间采样运动仿真

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俯冲循环组分对大洋地幔不均一性的定量约束

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地球科学 2022年第7期47卷 2616-2630页

作者：胡航余星韩喜球自然资源部第二海洋研究所自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 上海交通大学海洋学院上海200240

大洋地幔内部存在广泛的不均一性,其成因可有多种模式,其中俯冲循环作用对地幔组成的变化具有重要影响.为明确各循环组分对亏损地幔的改造作用及其在富集源区中的相对贡献,系统总结了不同循环组分(远洋沉积物、俯冲洋壳、陆壳)的平均微... 详细信息

大洋地幔内部存在广泛的不均一性,其成因可有多种模式,其中俯冲循环作用对地幔组成的变化具有重要影响.为明确各循环组分对亏损地幔的改造作用及其在富集源区中的相对贡献,系统总结了不同循环组分(远洋沉积物、俯冲洋壳、陆壳)的平均微量元素特征,计算了各循环组分在俯冲过程中经历的化学变化.基于改造后的循环组分,开展与亏损地幔源区的混合和熔融模拟.结果表明,HIMU型玄武岩可以由纯俯冲洋壳(≤10%)与亏损地幔(≥90%)混合形成的源区,经较低程度熔融(0.5%~1.5%)形成;而EMI型玄武岩可以由俯冲洋壳(≤10%)、俯冲剥蚀的下陆壳物质(≤3%)、亏损地幔(≥90%)混合形成的源区,经较低程度熔融(1%~2%)形成;EMII型玄武岩可以由俯冲洋壳(≤10%)、GLOSS-II(全球俯冲沉积物)或上陆壳物质(≤0.8%)与亏损地幔(≥90%)混合形成的源区,经较低程度熔融(1%~1.5%)形成.

关键词：地幔不均一性俯冲洋壳俯冲沉积物亏损地幔部分熔融地球化学

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下放式海洋观测中同轴铠装缆自缠绕/打结原因浅析及解决方案

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海岸工程 2023年第3期42卷 231-240页

作者：云升军郭延良熊学军于龙自然资源部第一海洋研究所山东青岛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 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛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

结合CTD/LADCP(Conductivity-Temperature-Depth/Lowed Acoustic Doppler Current Profiler)观测实例,从作业海况、水下单元架构、水下姿态三方面分析研究下放式海洋观测中同轴铠装缆自缠绕/打结状况发现,仪器观测架在布放过程中存在旋... 详细信息

结合CTD/LADCP(Conductivity-Temperature-Depth/Lowed Acoustic Doppler Current Profiler)观测实例,从作业海况、水下单元架构、水下姿态三方面分析研究下放式海洋观测中同轴铠装缆自缠绕/打结状况发现,仪器观测架在布放过程中存在旋转现象,旋转产生的扭力作用于同轴铠装缆;扭力得不到释放,在海况较差的情况下极易造成同轴铠装缆的自缠绕/打结。为解决这些问题,本文进一步提出了一套实用的改进方案,在既保证能够在较差海况下作业、又不减少观测仪器的前提下,改进仪器观测架和同轴铠装缆的连接结构,同时增加机械转环及附属结构。观测实践证明,该方案可以有效避免与CTD/LADCP观测类似的下放式观测中同轴铠装缆因自缠绕造成的“打结”现象的出现,大大提高了现场观测效率,保证了仪器安全和数据顺利传输。该技术源自基本海洋观测实践,可为广大海洋调查工作者提供有益的借鉴。

关键词： CTD LADCP 同轴铠装缆转环自缠绕打结

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基于梯度依赖最优插值的黑潮−亲潮交汇区中尺度涡实时内部结构构建试验

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海洋学报 2024年第10期46卷 25-36页

作者：张梦莉张春玲范家慧闯子维上海海洋大学海洋科学与生态环境学院上海201306 自然资源部海洋生态监测与修复技术重点实验室上海200125

伴随涡旋演变运动的内部水体结构的实时变化,一直是深入研究中尺度涡生态效应的重要影响因素之一。本文以黑潮−亲潮交汇区的3个涡旋为例,基于卫星高度计与Argo剖面资料,利用梯度依赖最优插值方法进行了涡旋实时内部结构的构建试验,并通... 详细信息

伴随涡旋演变运动的内部水体结构的实时变化,一直是深入研究中尺度涡生态效应的重要影响因素之一。本文以黑潮−亲潮交汇区的3个涡旋为例,基于卫星高度计与Argo剖面资料,利用梯度依赖最优插值方法进行了涡旋实时内部结构的构建试验,并通过与卫星观测、现场调查,以及数值模拟等数据的对比验证,系统评估了该方法在构建涡旋实时结构的可靠性和有效性。结果表明,基于构建结果计算的3个涡旋表层地转流的速度量级与卫星观测的速度量级相一致;基于构建结果计算的地转流与ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)实测数据相比,发现涡心位置与ADCP观测的速度转向位置一致;构建结果等密度线的起伏形状和振幅均与对应的XCTD(Expendable Conductivity-Temperature-Depth,XCTD)现场观测相吻合;此外,数值模式数据与构建得到的涡心和涡旋平均半径基本一致。故,梯度依赖最优插值方法是一种很有希望表示涡演化过程中实时内部特征的技术。

关键词：实时演变中尺度涡梯度依赖最优插值内部结构

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基于震级上限估计的渤海海啸危险性与共振特征研究

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海洋通报 2023年第5期42卷 481-495页

作者：孙立宁史健宇左丽明王平王培涛高义卢伟王宗辰国家海洋环境预报中心(自然资源部海啸预警中心) 北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081 河北省水文工程地质勘查院河北石家庄050021

根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损... 详细信息

根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损失的风险。在该海啸源情景下,渤海海盆内易激发长期的水位自由振荡,部分区域水位振荡可持续20 h以上,振荡波幅的大小与海啸首波波幅相当或更大。基于快速傅里叶变换方法对海啸波进行频谱分析,部分长周期频谱成分满足区域固有共振特征。因此,渤海内一旦发生海啸,不仅要关注海啸首波可能造成的灾害性影响,还要密切关注海啸首波到达后,可能产生的长时间、长周期的海啸波共振以及往复式海啸流造成的影响。

关键词：震级上限渤海海啸危险性海啸共振

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可见光激发下模拟海水中四环素光降解的机制和路径

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环境科学 2023年第6期44卷 3260-3269页

作者：许恒韬付小航丰卫华王挺自然资源部第二海洋研究所浙江省近岸海洋工程环境与生态安全重点实验室杭州310012 浙江工商大学环境科学与工程学院杭州310012

为了探明海水体系中多相光催化降解污染物的机制和路径,研究了在可见光激发下不同介孔TiO_(2)光催化降解纯水和模拟海水中四环素(TC)的过程,明确了不同盐离子对光催化降解过程的影响.结合自由基捕获实验,电子自旋共振(ESR)光谱和中间产... 详细信息

为了探明海水体系中多相光催化降解污染物的机制和路径,研究了在可见光激发下不同介孔TiO_(2)光催化降解纯水和模拟海水中四环素(TC)的过程,明确了不同盐离子对光催化降解过程的影响.结合自由基捕获实验,电子自旋共振(ESR)光谱和中间产物分析研究了光降解污染物的主要活性物种和模拟海水中TC降解途径.结果表明,模拟海水中TC光催化过程会受到显著抑制,手性介孔TiO_(2)催化剂对TC光降解反应速率相比其在纯水体系降低了70%左右,而非手性TiO_(2)光催化剂在海水体系中几乎不能降解TC.模拟海水中阴离子对光降解过程影响较小,但Mg^(2+)和Ca^(2+)存在会显著抑制光催化过程.无论在纯水还是模拟海水中,可见光激发后催化剂产生的活性物种都是空穴为主,因此模拟海水中降解路径与纯水体系中相同.盐离子不会抑制活性物种的产生,但Mg^(2+)和Ca^(2+)会富集在TC分子中电负性强的原子周边,阻碍空穴等对TC分子中电负性强原子的攻击,从而抑制了光催化降解效率.

关键词：介孔TiO_(2)光催化剂可见光响应四环素(TC) 海水降解路径

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犀丽湾海滩演化分析及修复方案比选研究

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海洋环境科学 2025年第2期44卷 276-283页

作者：宋伟龙孙永根张志卫陈超豪自然资源部第一海洋研究所海岸带科学与海洋发展战略研究中心山东青岛266061 自然资源部海岸带科学与综合管理重点实验室山东青岛266061 钦州市海洋环境监测预报中心广西钦州535000

为提升犀丽湾海滩的稳定性、优化其亲海空间,本文基于犀丽湾海滩不同年份的水深测量数据及历史资料,分析了犀丽湾海滩的冲淤演变特征,并采用MIKE21软件的Litline模块探究了不同修复方案的海滩演变趋势。结果表明,犀丽湾海滩存在明显的... 详细信息

为提升犀丽湾海滩的稳定性、优化其亲海空间,本文基于犀丽湾海滩不同年份的水深测量数据及历史资料,分析了犀丽湾海滩的冲淤演变特征,并采用MIKE21软件的Litline模块探究了不同修复方案的海滩演变趋势。结果表明,犀丽湾海滩存在明显的东侧侵蚀和西侧淤积现象,东侧侵蚀热点区的海滩滩肩下蚀幅度超过2.6 m,其他岸段基本处于冲淤平衡状态,仅局部偶见小范围侵蚀。此外,水下岸坡总体呈“东侧侵蚀、中部淤积和西侧稳定”的特征,局部区域伴有大幅度下蚀;各海滩养护方案的岸线模拟结果对比显示,渐进式人工补沙与拦沙堤相结合的生态修复方案在防治犀丽湾海滩侵蚀和泥沙流失上具有突出效果,有助于优化海滩稳定性和海岸景观,并进一步提升犀丽湾海滩的防灾减灾能力、生态环境质量和亲海空间品质。

关键词：海岸侵蚀数值模拟海滩养护犀丽湾

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