检索结果-内蒙古大学图书馆

海洋科学进展 2023年第3期41卷 444-455页

作者：刘波谢波涛黄必桂尹训强王志翔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 中海油研究总院有限责任公司北京100028

本文基于卫星遥感的观测海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)数据和自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合数值预报模式(The surface wave-tide-circulation coupled ocean model developed by First Institute of Oceanography,MNR,China,FIO-COM)的预报结果,采用线性回归模型和长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)对SST预报结果进行误差校正。利用2016—2021年的数据开展了一系列对比试验,线性回归模型基于局部线性的假设实现对下一时刻误差的预报,LSTM利用2016—2020年共56个月的历史偏差数据训练模型,使用2021年的数据进行检验。结果表明,线性回归模型和LSTM神经网络都可以改善预报结果,LSTM神经网络相对于线性回归模型的效果更好,SST误差降低70%左右;与线性回归模型相比,经LSTM校正后的各点的偏差的概率密度分布集中在0附近。LSTM方法在统计意义上优于线性拟合且结果更稳定,可进一步推广到海洋数值预报多要素偏差校正。

关键词： SST 偏差校正线性回归 LSTM

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风浪对海气动量通量影响的观测与分析

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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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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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考虑真实海流与变浮力的水下滑翔机运动控制

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探测与控制学报 2024年

作者：李沛王娜王岩峰官晟赵燕豪青岛大学自动化学院山东省工业控制技术重点实验室自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室

以海燕Ⅱ为研究对象，在同时考虑真实海流与海水密度和压强随深度变化而变化的影响下，对水下滑翔机的运动进行仿真分析与控制研究。针对上述影响非线性和时变性的特点，设计了一种模糊神经网络PID控制器以及改进型tanh激活函数，将重... 详细信息

以海燕Ⅱ为研究对象，在同时考虑真实海流与海水密度和压强随深度变化而变化的影响下，对水下滑翔机的运动进行仿真分析与控制研究。针对上述影响非线性和时变性的特点，设计了一种模糊神经网络PID控制器以及改进型tanh激活函数，将重物块的位移距离与尾舵角度作为控制输入量，对水下滑翔机的纵倾与偏航运动进行控制。该方法将模糊控制的非线性控制作用和神经网络的高度自学习能力相结合，对PID参数进行调整，可以更好的适应水下滑翔机在海洋这种复杂的环境下工作。仿真结果表明，与传统PID控制相比，模糊神经网络PID控制器对水下滑翔机的运动控制效果较好，在一定程度上提高了水下滑翔机在海流与变浮力影响下的运动跟踪精度。

关键词：水下滑翔机变浮力海流运动控制模糊神经网络

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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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普里兹湾虎鲸回声定位信号脉冲间隔特征分析

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海洋科学进展 2019年第2期37卷 255-264页

作者：黄龙飞吕连港姜莹刘宗伟杨春梅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学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 国家海洋局海洋环境科学与数值模拟功能实验室山东青岛266061

根据2017年中国第33次南极科考期间获取的普里兹湾虎鲸声信号观测资料,采用Teager能量算子法对虎鲸回声定位信号进行了检测,并分析了其脉冲间隔的统计特征。对115段回声定位信号的参数分析结果显示:脉冲间隔的范围为10.5～183.5 ms,均... 详细信息

根据2017年中国第33次南极科考期间获取的普里兹湾虎鲸声信号观测资料,采用Teager能量算子法对虎鲸回声定位信号进行了检测,并分析了其脉冲间隔的统计特征。对115段回声定位信号的参数分析结果显示:脉冲间隔的范围为10.5～183.5 ms,均值与标准差分别为67.5和27.6 ms。进一步分析,发现脉冲间隔数值的变化具有显著的规律性,根据拟合表达式可以将信号分成5种类型:加速型、减速型、匀速型、先减速后加速型、先加速后减速型。其中减速型的总体占比最高,为58.3%;其次为匀速型与加速型,分别为20.0%,14.8%;其余2类占比最低,均仅为3.5%。普里兹湾虎鲸回声定位信号脉冲间隔规律性变化可能是虎鲸调节其信号以适应活动海域多海冰环境的结果。此外,加速型、减速型、匀速型与先减速后加速型、先加速后减速型的脉冲间隔参数存在较大差异,且后2种类型的-3 dB带宽以及峰值频率与脉冲间隔存在显著的负相关关系,这表明虎鲸在发出后两种类型的回声定位信号时处理的情况与前3种类型相比可能更为复杂与特殊。

关键词：普里兹湾虎鲸回声定位信号 Teager能量算子脉冲间隔

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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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