检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：地球科学 2023年第7期53卷 1563-1571页

作者：陈胜薛宇欢杨宝山俞永庆乔方利自然资源部第一海洋研究所青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室青岛266061 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司东营257000

针对长期以来中高风速下风浪对风应力的作用认识不足的问题,本文基于渤海南部海域的塔基海洋气象观测平台,利用高频湍流观测系统获取了纯风浪条件下的海气动量通量资料,分析并揭示了风速大于10m s^(-1)情况下的风浪对风应力的调制作用.... 详细信息

针对长期以来中高风速下风浪对风应力的作用认识不足的问题,本文基于渤海南部海域的塔基海洋气象观测平台,利用高频湍流观测系统获取了纯风浪条件下的海气动量通量资料,分析并揭示了风速大于10m s^(-1)情况下的风浪对风应力的调制作用.结果表明:冷空气影响下,西北和东北来风导致的风浪状态不同,引起的风应力以及拖曳系数均有所不同.风应力随风速的升高而增大,在西北风近20m s^(-1)时达到最大值,而拖曳系数在西北向风速最大时和东北向风浪有效波高最大时的极值基本一致.拖曳系数在10~15m s^(-1)风速范围内随风速升高而变大,在15m s^(-1)时达到饱和,这一临界风速小于其他观测结果.进一步研究表明风生湍流应力偏离观测值,偏离程度依赖于风速和风浪状态,大风、大浪引起的偏差更大.波致应力可以修正风生湍流应力与观测值之间的负偏差,根据修正后的风应力计算的拖曳系数整体趋势上与观测值接近.

关键词：渤海塔基平台中高风速纯风浪风应力波致应力

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基于中法海洋卫星的全球海面波致应力的季节变化

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中国科学：地球科学 2023年第12期53卷 2969-2978页

作者：任静陈胜尹训强刘建强徐莹乔方利中国海洋大学海洋与大气学院青岛266100 自然资源部第一海洋研究所青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室青岛266061 国家卫星海洋应用中心北京100081

由于全球尺度风和海浪谱的同步观测资料匮乏,利用实测海浪谱对全球波致应力和包含海浪作用的风应力特征研究极少,特别是季节变化特征的研究.中法海洋卫星(China France Oceanography Satellite,CFOSAT)首次实现了全球海面风和海浪谱的... 详细信息

由于全球尺度风和海浪谱的同步观测资料匮乏,利用实测海浪谱对全球波致应力和包含海浪作用的风应力特征研究极少,特别是季节变化特征的研究.中法海洋卫星(China France Oceanography Satellite,CFOSAT)首次实现了全球海面风和海浪谱的同步观测,为研究这一难题提供了坚实的资料基础.本文利用CFOSAT为期一年的风、浪同步观测资料,结合海浪边界层模型分析了全球海面波致应力及风应力的季节变化特征.波致应力根据海浪的不同形态分为风浪致应力和涌浪致应力.结果表明,波致应力与涌浪指数呈现出明显的反相关关系;大的涌浪指数,对应的涌浪致应力占比会大,使得风应力减小;反之,风浪致应力起主导作用,使得风应力增大.从北半球春季到冬季,南半球的西风带海域风浪致应力占主导;而在赤道附近海域,涌浪致应力占主导.进一步分析表明,南半球的风浪致应力的季节变化不明显,而北半球夏季的风浪致应力明显要小于其他季节;南半球涌浪致应力的绝对值从北半球春季到冬季呈现出先减小后增大的趋势.考虑波致应力后的风应力增减百分比在春秋季节表现出南北半球大致对称现象,而夏冬季节呈现不对称特征.波致应力会显著调节风应力,使得纬向平均的风应力变化可达±30%,这在全球尺度上进一步揭示了海浪对风应力的重要调制作用.

关键词：中法海洋卫星波致应力风应力季节特征

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浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度的影响

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海洋学报 2020年第5期42卷 22-30页

作者：陈思宇乔方利黄传江宋振亚中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 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

上层海洋在全球气候系统中起着至关重要的作用。对上层海洋层结及混合的模拟偏差一直是海洋和气候数值模式发展中悬而未决的问题。本文首先评估了CMIP5中45个模式对上层海洋层结模拟的偏差,确认了冬季亚热带地区海洋模式垂向混合偏强。... 详细信息

上层海洋在全球气候系统中起着至关重要的作用。对上层海洋层结及混合的模拟偏差一直是海洋和气候数值模式发展中悬而未决的问题。本文首先评估了CMIP5中45个模式对上层海洋层结模拟的偏差,确认了冬季亚热带地区海洋模式垂向混合偏强。随后,基于自然资源部第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM v1.0),分别开展了1986-2005年期间包含和关闭海浪垂向混合情况下的数值实验,分析浪致混合对亚热带冬季海洋混合强度模拟的影响及机制。发现浪致混合使得气候模式中亚热带海域冬季的海洋层结增强,增强的层结使上层海洋更加稳定。首次揭示了增加浪致混合反而降低了海洋总体的垂向混合率:浪致混合使北半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的227 cm^2/s降低到有浪实验的178 cm^2/s,降低了21.6%;南半球冬季亚热带海域混合率从无浪实验的189 cm^2/s降低到有浪实验的165 cm^2/s,降低了12.7%。进一步分析发现,浪致混合主要是通过增加冬季亚热带海域上层海洋的热含量从而强化了海洋的层结,最终改善了气候模式对上层海洋混合的模拟。

关键词：混合强度浪致混合数值模式冬季亚热带

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台风陆架波对南海北部夏季沿岸流的影响

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海洋科学进展 2023年第3期41卷 435-443页

作者：陈海亮汪峰苗艳红孙佳李玲莉鞠霞郭延良熊学军深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518172 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

为揭示台风过程对南海北部沿岸流场的影响,本文利用2015年7月至8月华南沿海现场观测和数值同化数据,分析研究了“灿鸿”“浪卡”和“苏迪罗”三个台风过程引起的南海北部沿海陆架波过程。结果显示,台风过程会在近岸形成自台湾海峡以北... 详细信息

为揭示台风过程对南海北部沿岸流场的影响,本文利用2015年7月至8月华南沿海现场观测和数值同化数据,分析研究了“灿鸿”“浪卡”和“苏迪罗”三个台风过程引起的南海北部沿海陆架波过程。结果显示,台风过程会在近岸形成自台湾海峡以北沿华南沿岸至琼州海峡的向SW方向传播的陆架波流,平均传播速度为38.4 km/h,产生的SW向海流平均可达30~50 cm/s,引起的最大增水超过50 cm。台风陆架波的影响与台风强度和位置有关,台风越强、距离研究区域越近,所产生的影响越大。研究成果有助于加强陆架海洋环境对台风的响应过程及其物理机制的科学认识,可为华南沿海以及南海陆坡等地区的工程全潮测验结果典型性分析提供重要参考和依据。

关键词：华南沿海台风陆架波全潮测验红海湾

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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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基于平均声速测量的声速剖面实时重构方法

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 602-610页

作者：王旭刘宗伟甘忠良姜莹杨春梅吕连港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 山东省海洋海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 崂山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 中国人民解放军92859部队天津300061

针对传统的声速剖面重构方法往往不具备实时性的问题,本文提出了一种基于平均声速测量的声速剖面实时重构方法。首先,基于历史数据进行特征分解并选择经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)的阶次;其次,利用实测的水下某深... 详细信息

针对传统的声速剖面重构方法往往不具备实时性的问题,本文提出了一种基于平均声速测量的声速剖面实时重构方法。首先,基于历史数据进行特征分解并选择经验正交函数(Empirical Orthogonal Function, EOF)的阶次;其次,利用实测的水下某深度的声速和该深度至海面的平均声速,通过求二元一次方程组的最小范数解得到EOF重构系数;最后,结合历史声速剖面重构全海深声速剖面。使用西太平洋海域的再分析数据对该方法进行了仿真验证,结果表明:采用该方法重构的声速剖面与真实声速剖面拟合效果较好,平均均方根误差约为1.31 m·s-1。本文所提方法可为水下航行器实时重构声速剖面提供技术支撑。

关键词：实时重构经验正交函数平均声速最小范数解

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基于Argos漂流浮标资料的南海及邻近海域次中尺度涡识别及特征分析

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 490-500页

作者：崔虎山孙佳郭延良熊学军山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 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

次中尺度涡作为连接中尺度涡和微小湍流之间的纽带,对海洋中能量串级和物质输运具有重要的影响。为研究南海及邻近海域次中尺度涡的分布特征和变化规律,本文开发了一种基于拉格朗日漂流轨迹几何特征的次中尺度涡识别方法,并对全球浮标... 详细信息

次中尺度涡作为连接中尺度涡和微小湍流之间的纽带,对海洋中能量串级和物质输运具有重要的影响。为研究南海及邻近海域次中尺度涡的分布特征和变化规律,本文开发了一种基于拉格朗日漂流轨迹几何特征的次中尺度涡识别方法,并对全球浮标计划中2000年至2022年进入研究海域的1 685个Argos漂流浮标轨迹数据进行了分析,共识别得到11 988个次中尺度涡。研究海域次中尺度涡的半径和生命周期呈正相关,多在3 km和24 h以内,反气旋涡与气旋涡数量之比约为5∶1。次中尺度涡高频出现于南海北部,由吕宋海峡西北部沿陆坡向西南方向递减。在中南半岛南部,次中尺度气旋涡相对更为活跃。研究海域次中尺度涡季节变化信号明显,冬、夏季相对活跃,春、秋季较少。

关键词： Argos漂流浮标次中尺度涡涡旋识别南海及邻近海域

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基于声传播损失的南海海域地声参数敏感性分析

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 590-601页

作者：李润杨春梅宋鹏李官保刘宗伟姜莹吕连港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 崂山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 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

以中国南海地声-水声联合调查实验数据为基础,利用多道地震数据偏移成像以及浅地层剖面数据反演获取了一个分层地声模型。通过设定该模型各层地声参数的参考值和变化区间,结合实测的水体声学参数,利用Krakenc耦合简正波模型计算了不同... 详细信息

以中国南海地声-水声联合调查实验数据为基础,利用多道地震数据偏移成像以及浅地层剖面数据反演获取了一个分层地声模型。通过设定该模型各层地声参数的参考值和变化区间,结合实测的水体声学参数,利用Krakenc耦合简正波模型计算了不同地声参数下的声传播损失;分析了理论与实测声传播损失均方根误差随地声参数的变化规律以及均方根误差的区间分布情况。研究结果表明:对于频率100 Hz的声传播,地声模型第一层和第二层沉积层的声速对声传播损失影响最为显著;第一层和第二层沉积层衰减系数、厚度对声场的影响次之;基底对声场的影响最小。本文在接近真实海底的环境下研究了海底各分层结构中地声参数对声场的影响,可为建立海洋环境地声模型提供一定的依据。

关键词：地声模型地声参数耦合简正波声传播损失

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波-流相互作用源函数及其对海浪模拟的影响

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海洋科学进展 2023年第3期41卷 420-434页

作者：王泽宇江兴杰华锋杨永增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 汕头大学理学院广东汕头515063

当前,基于第三代海浪模式的波-流相互作用研究,通常仅考虑背景流场对海浪群速度大小、方向的改变及其所引起的波浪折射效应,忽略了流场对波浪能谱的影响。本文以波-流相互作用源函数为切入点,利用MASNUM海浪模式进行理想实验,阐释了水... 详细信息

当前,基于第三代海浪模式的波-流相互作用研究,通常仅考虑背景流场对海浪群速度大小、方向的改变及其所引起的波浪折射效应,忽略了流场对波浪能谱的影响。本文以波-流相互作用源函数为切入点,利用MASNUM海浪模式进行理想实验,阐释了水平方向上的波-流相互作用对海浪能谱的改变以及对海浪模拟可能造成的影响。结果表明:水平流速梯度量级、水深、波浪成长状态以及流速梯度方向均可以影响波-流相互作用源函数的作用效果,使得有效波高、谱峰波向的模拟结果发生变化。在更符合实际的水平流速梯度量级下,波-流相互作用源函数对有效波高和谱峰波向模拟值的影响非常小;但考虑到涌浪的长距离传播,其对谱峰波向的影响仍可能明显改变涌浪的传播形态。

关键词：波-流相互作用源函数流速梯度海浪数值模拟 MASNUM海浪模式

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南海中南暗沙海域海底环境噪声特性

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海洋科学进展 2023年第2期41卷 335-343页

作者：李显阳刘宗伟史阳姜莹杨春梅王晓燕吕连港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 西北工业大学陕西省水下信息技术重点实验室陕西西安710072 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

为了解南海海底环境噪声特点,2021年3月至12月,在南海中南暗沙海域海底进行了海洋环境噪声观测。统计分析了不同频段噪声的噪声级及其峰度和偏度,结果表明:南海中南暗沙海域海底环境噪声存在季节差异,总体表现为冬季噪声级高于其他季节... 详细信息

为了解南海海底环境噪声特点,2021年3月至12月,在南海中南暗沙海域海底进行了海洋环境噪声观测。统计分析了不同频段噪声的噪声级及其峰度和偏度,结果表明:南海中南暗沙海域海底环境噪声存在季节差异,总体表现为冬季噪声级高于其他季节,而昼夜差异微弱;5 kHz以上频段低噪声级的噪声多,环境安静;8 kHz频段的噪声级随时间的变化趋势与风速随时间的变化趋势一致;热带气旋过境时该海域20 kHz以下的噪声级呈现整体增加的趋势,但不同频率噪声级受热带气旋影响的程度不同,8 kHz频段噪声级受风速变化的影响较大,而200 Hz和20 kHz频段随风速变化的幅度较低。

关键词：环境噪声中南暗沙海域海底噪声季节差异噪声昼夜差异

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