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海洋学报 2020年第5期42卷 150-158页

作者：艾润冰谢涛刘彬贤赵立方贺南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 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 天津海洋中心气象台天津300074

为定量探究影响冰层侧向融化的主导因素,并简化冰层侧向融化速率参数化方案,在实验室模拟了无风、静水、无辐射、纯热力学条件下纯水冰的融化过程,测量了冰层的侧向融化量,并记录了融化期间实验室气温、冰面皮温、水温及冰温等要素。观... 详细信息

为定量探究影响冰层侧向融化的主导因素,并简化冰层侧向融化速率参数化方案,在实验室模拟了无风、静水、无辐射、纯热力学条件下纯水冰的融化过程,测量了冰层的侧向融化量,并记录了融化期间实验室气温、冰面皮温、水温及冰温等要素。观测结果表明,无辐射纯热力学条件下冰层侧向融化整体较均匀,侧向上层和下层融化速率相对中间层较快;相关性分析结果表明,气温与水温、冰温、冰面皮温之间都有很好的线性相关;信息流结果表明,气温是影响冰层侧向融化的最主要因素;最后通过拟合建立了用气温表征冰层侧向融化速率的参数化方案,并与前人的方案进行了比较,结果显示本文参数化方案模拟效果较好,所得标准偏差最小,为0.08 mm/h,达到了简化参数的目的。

关键词：无辐射纯热力学侧向融化信息流参数化方案

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船载激光雷达测量水体光学参数的仿真模拟研究

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红外与激光工程 2020年第2期49卷 173-180页

作者：孔晓娟刘秉义杨倩李忠平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266001 美国麻省大学波士顿分校美国马萨诸塞州02125

激光雷达能够高效获取海洋光学特性的垂直剖面信息,是海洋光学探测的重要手段之一。利用蒙特卡罗仿真方法,基于Gordon(1982)的机载激光雷达测量水体光学参数模型,研究了船载激光雷达在水中的传输过程和水中光场分布。特别研究考虑了接... 详细信息

激光雷达能够高效获取海洋光学特性的垂直剖面信息,是海洋光学探测的重要手段之一。利用蒙特卡罗仿真方法,基于Gordon(1982)的机载激光雷达测量水体光学参数模型,研究了船载激光雷达在水中的传输过程和水中光场分布。特别研究考虑了接收视场角和望远镜半径等参数的影响,建立了适用于船载海洋激光雷达的模拟系统。在激光雷达的传输等效为太阳光传输后,该模拟系统与常用的HydroLight的模拟进行了比对印证并获得了一致的结果。在此基础上,通过模拟得到的激光雷达回波信号分析了不同激光雷达测量模式及典型水体条件下激光雷达消光系数α和海水光学参数之间的关系。船载激光雷达结果表明,在窄接收视场角情况下,激光雷达消光系数α趋向于水体光束衰减系数c;在宽接收视场角情况下,α趋近于水体的向下辐照度漫射衰减系数K_d。相比机载观测,船载观测的α趋近K_d的速度变缓。在垂直分层水体中,激光雷达在下层水体中测量的α值会向上层水体的α值偏移。该结果为研究海洋激光雷达测量参数与海洋光学参数之间的关系提供了进一步的认知。

关键词：海洋激光雷达蒙特卡罗模拟激光雷达消光系数垂直剖面

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基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化

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海洋学报 2020年第9期42卷 119-133页

作者：田丰林朱新升刘巍韩妍娇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 青岛市计量技术研究院山东青岛266100 哈尔滨市勘察测绘研究院黑龙江哈尔滨150010

本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous... 详细信息

本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别,同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部,以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互,能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲,性能由高到低依次为:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲,基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差,效果中有较多的杂乱的短线,同时涡旋边界较小,局限于涡旋核心区;基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升,杂乱的短线较少,涡旋相对完整,但由于数据分辨率不够高的原因,在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状;基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好,涡旋完整、饱满。同时,因为首先进行了涡旋边界的重构,将涡旋边界矢量化,涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言,这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法,同时由于传输函数的加入,其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。

关键词：涡旋可视化中尺度涡传输函数

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北海狮水下声信号类型分析

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海洋科学进展 2020年第1期38卷 182-188页

作者：姜莹吕连港刘宗伟黄龙飞杨志国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动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 自然资源部国家深海基地管理中心山东青岛266237

以水族馆内圈养的北海狮为研究对象,利用长达29 h的连续被动声学观测数据,对北海狮水下声信号类型进行了研究。共检测出22 689个水下声信号,对时长、最小频率、最大频率和峰值频率这4个声学参数采用聚类分析方法将信号分为10种类型:单脉... 详细信息

以水族馆内圈养的北海狮为研究对象,利用长达29 h的连续被动声学观测数据,对北海狮水下声信号类型进行了研究。共检测出22 689个水下声信号,对时长、最小频率、最大频率和峰值频率这4个声学参数采用聚类分析方法将信号分为10种类型:单脉冲(SP)、哨声(WS)、咕咕声(GG)、咚咚声(DS)、狗吠声(BK)、吼叫声(WY)、嗡嗡声(BZ)、撞击声(BG)、单频声(SF)以及咩咩声(BT)。该分类方式涵盖了北海狮92.6%的水下发声。北海狮水下声信号时长的均值为5~1 244 ms,峰值频率一般小于10 kHz。10种类型信号的占比各有不同,BK,BT和BG信号的比例较高;SP,WS和BZ信号的比例次之;DS,WY,SF和GG信号的比例较低。对北海狮水下声信号类型的分析能帮助了解北海狮的声行为特征,对野外北海狮的声学观测具有重要的指导价值。

关键词：北海狮水下声信号信号类型信号特征信号占比

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东海黑潮PN和TK断面流量的多时间尺度变化特征

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海洋科学进展 2020年第3期38卷 400-411页

作者：许达马超鞠霞中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266237 自然资源部第一海洋研究所海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061

根据日本海洋数据中心提供的1972—2017年PN断面共181个航次和1987—2010年TK断面共92个航次的CTD调查资料,利用动力高度法估算了这2个断面的流量,分析了其季节、年际和长期变化特征。主要结果表明,PN断面流量季节变化为冬、春和夏季大... 详细信息

根据日本海洋数据中心提供的1972—2017年PN断面共181个航次和1987—2010年TK断面共92个航次的CTD调查资料,利用动力高度法估算了这2个断面的流量,分析了其季节、年际和长期变化特征。主要结果表明,PN断面流量季节变化为冬、春和夏季大而秋季小,TK断面流量季节变化为冬、夏季大而春、秋季小,二者共同点为最大(小)流量均出现在夏(秋)季。PN断面年平均流量的年际变化不明显,但冬季和夏季流量分别具有准3 a和准2 a的显著变化周期;TK断面年平均流量具有准4 a和准6 a的显著变化周期,冬季流量具有准4 a和准7 a的显著变化周期,但夏季流量无显著变化周期。此外,PN断面流量在1976年附近出现了一次较大幅度的增加。PN断面流量具有较大的长期增加趋势,增长率约为0.3 Sv/a,在1972—2017年增加了约13 Sv,结合NCEP海面风应力资料,结果显示,北太平洋更高纬度带(35°N和40°N)的风应力旋度对PN断面流量的影响更强。

关键词：黑潮流量 PN断面 TK断面多时间尺度变化

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过去2000年3个典型暖期北半球季风降水的模拟研究

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第四纪研究 2021年第2期41卷 510-521页

作者：戴张奇刘健孙炜毅易慧郁南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院江苏南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室山东青岛266237

理解北半球季风降水在暖期的变化特点及其对外强迫的响应对现代社会经济发展至关重要。文章基于通用地球系统模式(CESM)过去2000年气候模拟试验结果和气候同化资料(LMR),探究罗马暖期、中世纪气候异常期和现代暖期北半球季风降水的特征... 详细信息

理解北半球季风降水在暖期的变化特点及其对外强迫的响应对现代社会经济发展至关重要。文章基于通用地球系统模式(CESM)过去2000年气候模拟试验结果和气候同化资料(LMR),探究罗马暖期、中世纪气候异常期和现代暖期北半球季风降水的特征及其成因机制。结果表明:在这3个典型暖期中,北半球季风降水都呈现增加的趋势,其降水异常场的空间分布是相似的,但是3个暖期的季风降水强度截然不同,罗马暖期和中世纪气候异常期降水强度相似,而现代暖期季风降水强度明显强于前两个暖期,其降水异常值约为前两个暖期的1.2倍。3个暖期的降水增多均由热力作用主导,其中罗马暖期和中世纪气候异常期主要受到太阳辐射增强而引起的热力作用增强的影响,火山活动微弱导致的动力作用增强也有一定的贡献;而在现代暖期,太阳辐射和火山活动对于热力、动力的贡献与前两个暖期相似,但是温室气体增多引起热力、动力作用显著增强,从而导致现代暖期总的热力、动力作用都明显高于前两个暖期。

关键词：北半球季风降水罗马暖期中世纪气候异常期现代暖期热力动力过程

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基于IDW的埕岛海域水下三角洲地形演变

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海洋科学进展 2020年第4期38卷 697-707页

作者：蒋伟达孙永福刘绍文董立峰宋玉鹏南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 海岸与海岛开发教育部重点实验室江苏南京210023 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266061

为研究埕岛海域水下三角洲地形演变,利用1958—2014年间埕岛海域7个不同时期水深点的数据,采用不同插值方法开展适用性比较,确定选用反距离加权法进行数据插值,生成研究海域范围内7期水深地形图。通过栅格计算对不同时期的水深地形进行... 详细信息

为研究埕岛海域水下三角洲地形演变,利用1958—2014年间埕岛海域7个不同时期水深点的数据,采用不同插值方法开展适用性比较,确定选用反距离加权法进行数据插值,生成研究海域范围内7期水深地形图。通过栅格计算对不同时期的水深地形进行研究,分析比较了各个时期的地形特征,总结出区域内地形演变规律。研究表明,埕岛海域内整体地形呈西南高东北低走势,3~12 m等深线间水下岸坡地带地形最为复杂且变化剧烈,走河期淤积中心不断向东北方向推进,最大淤积厚度超过12 m,废弃后侵蚀中心逐步向岸移动,且后期侵蚀速率明显降低,形成了“陡-缓-陡”的地形特征。

关键词：埕岛海域反距离加权法插值地形演变

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中国第十次北极物理海洋学科学考察综述

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海洋科学进展 2021年第3期39卷 327-338页

作者：陈红霞魏泽勋何琰杨绍琼龚强钟文理崔廷伟崔凯彪吕连港俞启军张彬彬徐腾飞杨廷龙林丽娜周鸿涛焦晓辉李豪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 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 天津大学机械工程学院天津300072 北京蔚海明祥科技有限公司北京100097 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中山大学广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519080 太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 中国极地研究中心上海200136 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 浙江大学海洋学院浙江舟山316021 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012

2019-08-10—09-27,自然资源部第一海洋研究所牵头实施完成了中国第十次北极科学考察,该航次采用的考察船为“向阳红01”科学考察船,这是我国首次利用非破冰船抵达北极海域执行科考任务。本航次在中央航道区域、楚科奇海、白令海等我国... 详细信息

2019-08-10—09-27,自然资源部第一海洋研究所牵头实施完成了中国第十次北极科学考察,该航次采用的考察船为“向阳红01”科学考察船,这是我国首次利用非破冰船抵达北极海域执行科考任务。本航次在中央航道区域、楚科奇海、白令海等我国传统北极考察海域,以及东白令海陆架和西北太平洋新拓展的海域,进行了包括重点海域断面调查、锚碇潜标长期观测、多水下滑翔机协同观测、抛弃式和走航观测等在内的物理海洋学综合考察。其中,在白令海东部进行的断面观测和水下滑翔机协同编队观测均系中国首次,拓展了中国在北极的观测范围,提高了中国调查和监测北极环境的能力。本文概述了这次考察在物理海洋学方面的主要考察成果,并总结了航次完成的亮点工作。

关键词：中国第十次北极科学考察物理海洋学北冰洋东白令海陆架西北太平洋

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基于BP神经网络的公交动态行程时间预测方法研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2020年第2期50卷 142-154页

作者：韩勇周林高鹏王舒康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 青岛市交通运输公共服务中心山东青岛266001

公交行程时间的精确预测对于提升公交吸引力具有重要意义。本文基于公交车到离站的历史数据,综合考虑时间周期、站点、站间距离、天气等多个因素,建立了基于BP神经网络的公交车静态行程时间预测模型,以该模型为基础,采用动态迭代的方法... 详细信息

公交行程时间的精确预测对于提升公交吸引力具有重要意义。本文基于公交车到离站的历史数据,综合考虑时间周期、站点、站间距离、天气等多个因素,建立了基于BP神经网络的公交车静态行程时间预测模型,以该模型为基础,采用动态迭代的方法,叠加多个站间行程时间预测结果,进一步构建了面向连续站点的公交车动态行程时间预测模型,实现对跨越多个站点的公交行程时间预测。以青岛市125路公交为例对算法进行测试。在模型的横向对比实验中,本模型预测结果的绝对误差均在50 s以内,平均绝对误差百分比(MAPE)为11.74%,均方根误差(RMSE)为23.15,R2的确定系数为0.905 1,SVM的MAPE、RMSE、R2 误差指标分别为:12.38%、38.33、0.743 6,LR对应的误差指标分别为:12.50%、25.59、0.884 1;在静态模型与动态模型的对比实验中,动态模型预测结果的MAPE为11.75%,RMSE为23.15,静态模型对应误差指标分别为:11.63%、26.74。研究结果表明,基于BP神经网络的公交动态行程时间预测模型比传统的静态预测方法具有更高的预测精度。

关键词：静态模型误差指标站间距离静态预测平均绝对误差行程时间预测动态迭代横向对比

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南极半岛周边海域水团及水交换的研究

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海洋学报 2019年第9期41卷 13-25页

作者：李亚婧李颖魏泽勋自然资源部第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟功能实验室山东青岛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

利用中国第34次南极考察于2018年1–2月在南极半岛周边海域获得的温盐、海流现场观测数据,分析了调查区域主要水团及水交换特征。结果表明,观测区域内主要存在南极表层水、绕极深层水、暖深层水、南极底层水、布兰斯菲尔德海峡底层水。... 详细信息

利用中国第34次南极考察于2018年1–2月在南极半岛周边海域获得的温盐、海流现场观测数据,分析了调查区域主要水团及水交换特征。结果表明,观测区域内主要存在南极表层水、绕极深层水、暖深层水、南极底层水、布兰斯菲尔德海峡底层水。威德尔海的暖深层水、威德尔海深层水通过南奥克尼海台东侧的奥克尼通道、布鲁斯通道和南奥克尼海台西侧的埃斯佩里兹通道进入斯科舍海,其中奥克尼通道的深层海流最强,流速最大可达0.25 m/s,密度较大的威德尔海深层水可以通过此通道进入斯科舍海;布鲁斯通道海流流速约为0.13 m/s,通过此通道的暖深层水位势温度较高;埃斯佩里兹通道海流流速约为0.10 m/s,通过此通道的暖深层水位势温度最低,威德尔海深层水密度最小。在南奥克尼海台东西两侧均观测到南向和北向的海流,但整体上来看,向北的海流和水交换更强。水体进入斯科舍海后,沿着南斯科舍海岭的北侧向西北方向流动,流速约为0.21 m/s。德雷克海峡中的南极绕极流仅有一部分向东进入斯科舍海南部海域,且受到向西流动的暖深层水、威德尔海深层水的影响,斯科舍海南部海域的绕极深层水明显比德雷克海峡中绕极深层水的高温高盐性质弱;受到南极绕极流的影响,南斯科舍海岭北侧的威德尔海深层水比南侧暖。南斯科舍海岭上的水体可能受到北侧绕极深层水、暖深层水,西侧陆架水,东侧冬季水的影响,因此海岭上水体结构较为复杂。

关键词：水团水交换南极半岛威德尔海环流

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