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过去2000年典型暖期北半球温度变化特征及成因分析

第四纪研究 2021年第2期41卷 497-509页

作者：易慧郁刘健孙炜毅戴张奇严蜜宁亮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 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061

过去2000年包含了罗马暖期(Roman Warm Period,简称RWP)、中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,简称MCA)和现代暖期(Present Warm Period,简称PWP)这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了... 详细信息

过去2000年包含了罗马暖期(Roman Warm Period,简称RWP)、中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,简称MCA)和现代暖期(Present Warm Period,简称PWP)这3个典型暖期,前人对罗马暖期的关注相对较少。为了更好地对比自然暖期和叠加了人类活动的暖期的温度变化特征及成因,文章利用通用地球系统模式(Community Earth System Model,简称CESM)的过去2000年气候模拟试验资料,在与重建资料和同化资料(Last Millennium Reanalysis,简称LMR)进行对比验证的基础上,对这3个典型暖期北半球的温度变化特征和成因机制进行了初步探讨。结果表明:CESM的全强迫试验能很好地模拟出重建资料与LMR所反映的两个自然暖期(RWP和MCA)以及PWP,PWP相较于RWP和MCA北半球增温幅度明显更大。通过对比单因子敏感性试验结果发现,RWP时期主要受土地覆盖变化的影响,同时太阳活动、火山活动强迫对地表增温有一定调节作用;而MCA时期的火山活动频率相比RWP时期更小,且太阳活动稳定,此时土地覆盖的调节作用相比RWP时期减弱;PWP时期在温室气体强迫驱动下,地表温度增加显著,其贡献远超过火山活动、太阳活动两个外强迫因子,此时土地利用/覆盖强迫对增温显示出负向影响,同时北极涛动增强,进一步加剧PWP时期的增温。

关键词：过去2000年气候模拟典型暖期温度变化成因机制

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过去千年3个特征时期东亚冬夏季风关系的模拟研究

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第四纪研究 2021年第2期41卷 536-549页

作者：朱信国严蜜宁亮刘健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 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 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室陕西西安710061 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

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验(Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME)数据,对过去千年(公元850~2005年)3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风... 详细信息

使用美国大气研究中心开展的过去千年集合模拟试验(Community Earth System Model-Last Millennium Ensemble,简称CESM-LME)数据,对过去千年(公元850~2005年)3个重要的特征时期——中世纪气候异常期、小冰期和现代暖期的东亚冬、夏季风关系,尤其是年代-多年代尺度上的关系进行了对比研究。结果表明:在年代和多年代尺度上,由自然外强迫主导的中世纪气候异常期和小冰期及人类活动主导的现代暖期,东亚冬、夏季风均呈负位相变化形势,但影响二者关系的机制在3个时期并不相同。研究发现,太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,简称PDO)可能是造成前两个特征时期东亚冬、夏季风反位相变化的主要原因,大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,简称AMO)的作用相对较小。现代暖期AMO的作用有所加强,与PDO的作用相当,同时夏季风环流对PDO和AMO的响应较前两个时期强,且响应特征有所不同,这可能与人类活动有较大关系。另外在人类活动作用下,季风指数的定义方法可能会对季风关系的研究结果产生影响,这是未来预估研究中需要留意的地方。

关键词：东亚夏季风东亚冬季风特征时期过去千年

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电机故障监测系统的振动信号采集上位机设计

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自动化与仪表 2021年第2期36卷 11-15页

作者：王斌丁军航官晟青岛大学自动化学院青岛266071 自然资源部第一海洋研究所青岛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青岛266237 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室青岛266061 青岛大学山东省生态纺织协同创新中心青岛266071 山东省工业控制技术重点实验室青岛266071

该文介绍了一种应用于电机故障监测的振动信号采集系统。针对所用数据采集卡的配套软件使用复杂、功能不足等问题,在Windows系统Visual Studio 2019开发环境下,基于C#语言和采集卡的API函数,重新开发采集卡上位机软件,实现了对电机振动... 详细信息

该文介绍了一种应用于电机故障监测的振动信号采集系统。针对所用数据采集卡的配套软件使用复杂、功能不足等问题,在Windows系统Visual Studio 2019开发环境下,基于C#语言和采集卡的API函数,重新开发采集卡上位机软件,实现了对电机振动信号的采样、波形显示、数据存储,以及在高速采集模式下的信号异常报警功能。通过电机振动信号采集试验,对软件的相关功能进行测试,证明该软件功能正常,运行稳定,性能较好,满足电机故障监测的需求。

关键词：故障监测上位机信号采集 C#

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短生命周期海洋涡旋的时空分布特征

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海洋学报 2019年第9期41卷 94-104页

作者：徐茗陈戈彭琳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266100

中尺度涡旋在海洋中分布广泛,是海洋动力、营养物质等混合和输运的重要途径。统计发现海洋中超过80%的涡旋生命周期不超过1个月,属于本文定义的短生命周期涡旋。本研究采用统计、对比等方法,对全球尺度,较短生命周期涡旋的时空分布特征... 详细信息

中尺度涡旋在海洋中分布广泛,是海洋动力、营养物质等混合和输运的重要途径。统计发现海洋中超过80%的涡旋生命周期不超过1个月,属于本文定义的短生命周期涡旋。本研究采用统计、对比等方法,对全球尺度,较短生命周期涡旋的时空分布特征进行了分析。研究表明,短生命周期涡旋与大洋中环流系统密切相关,其最易发生在暖流和寒流的交汇处以及运动方向相反的两种环流的交汇处,且在除30°S^30°N的热带地区外均表现为气旋式略多于反气旋式。低纬地区,短生命周期涡旋在每年的冷季数量较多,而高纬地区与之相反。除存在大规模东向环流的海域,短生命周期涡旋一般向西迁移,同时气旋式涡旋略倾向于赤道偏转,反气旋式略倾向于极地偏转。短生命周期涡旋的平均位移和平均迁移速率呈相似的赤道对称分布规律。

关键词：中尺度涡旋短生命周期时空特征迁移

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柱形内波观测浮标的设计与稳定性分析

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海岸工程 2021年第4期40卷 261-268页

作者：刘浩陈亮王火平连伟琪曲志平熊学军中海石油深海开发有限公司广东深圳518000 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 青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

通过海面浮标实现内波流观测数据的实时传输,对于海洋油气开发的内波流预警安全保障具有非常重要的意义。安装在海面浮标上的海流观测设备(如ADCP)对浮标姿态有较高要求,本文设计了48种不同尺寸的柱形观测浮标,采用Solid Works软件和ANS... 详细信息

通过海面浮标实现内波流观测数据的实时传输,对于海洋油气开发的内波流预警安全保障具有非常重要的意义。安装在海面浮标上的海流观测设备(如ADCP)对浮标姿态有较高要求,本文设计了48种不同尺寸的柱形观测浮标,采用Solid Works软件和ANSYS Workbench 2020软件,分析比较了在外界载荷相同的情况下,不同外形参数柱形观测浮标的横摇变化情况。分析结果表明:①在保证充足浮体浮力情况下,当浮体高度为1.3 m时,对于所有浮体样品直径,柱形观测浮标在1~20 s周期波浪影响下,其横摇角度均可不超过20°。②当直径不小于0.6 m时,对于所有浮体样品高度,其横摇角度在周期为1~20 s的波浪下均不超过20°;当浮体直径为0.7 m时,柱形观测浮标最稳定,其横摇角度最大不超过10°。③对于48种不同尺寸柱形观测浮标,浮体高度为1.2~1.3 m,浮体直径为0.6~0.7 m时,柱形观测浮标最为稳定。④当浮体高度为1.4 m或1.5 m,直径为0.4 m时,由于高频波浪影响,其最大横摇角度甚至会超过90°,这与柱形观测浮标固有频率与波浪频率发生共振有关。研究结果对于小型浮标设计和表面浮标观测剖面流具有重要的参考意义。

关键词：海洋观测浮标内波横摇纵摇 AQWA软件

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深圳地区多普勒测风激光雷达的湍流观测

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大气与环境光学学报 2021年第5期16卷 383-391页

作者：刘佳鑫云龙邵士勇程雪玲宋小全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 深圳市环境监测中心站广东深圳518049 中国科学院合肥物质科学研究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 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 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

激光雷达可以快速实现对大气风场的非侵入测量,获得精确三维风矢量。为验证测风激光雷达观测湍流的可行性并获得湍流观测特征,利用相干多普勒激光雷达在深圳杨梅坑进行湍流观测实验。依据Reynolds分解原理,应用小波分解获取湍流脉动并... 详细信息

激光雷达可以快速实现对大气风场的非侵入测量,获得精确三维风矢量。为验证测风激光雷达观测湍流的可行性并获得湍流观测特征,利用相干多普勒激光雷达在深圳杨梅坑进行湍流观测实验。依据Reynolds分解原理,应用小波分解获取湍流脉动并分析大气的湍流运动特征。结果表明:观测地日平均湍流强度呈现“单峰单谷”结构,与实验期间气温的变化呈现较高相关性;湍流动能引起垂直方向上的输送主要集中在日间12:00后,与湍流耗散率的相关系数达0.77;湍流功率谱密度在惯性副区内基本符合Kolmogorov“-5/3”定律。研究结果验证了测风激光雷达可以较为精确地估算湍流参数。

关键词：多普勒测风激光雷达大气湍流小波分解湍流动能

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基于全球导航卫星系统和铱星通讯的表面漂流浮标设计及其试验性应用

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海洋技术学报 2021年第4期40卷 8-15页

作者：陈红霞杨望笑林丽娜窦银科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 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

本文基于可以同时接收包括北斗、GPS和GLONASS在内的全球导航卫星系统的定位模块和铱星远程通讯模块,介绍了长航时、适用于全球水域和极地冰区的表面漂流浮标设计和组成,并对其测流性能进行了理论分析。通过中国第10次北极科学考察队在... 详细信息

本文基于可以同时接收包括北斗、GPS和GLONASS在内的全球导航卫星系统的定位模块和铱星远程通讯模块,介绍了长航时、适用于全球水域和极地冰区的表面漂流浮标设计和组成,并对其测流性能进行了理论分析。通过中国第10次北极科学考察队在北极楚科奇海和白令海的试验性应用表明,相比目前常用的Argos表面漂流浮标,该浮标具有数据传输频率和有效性高、定位精度和流速反演高、功耗低和寿命周期长、适用于高海况和海冰密集度高的恶劣海域,并可进行后期功能拓展等特点。这一浮标技术的研究对于支撑我国极地观测网和全球海洋视测网建设可以起到重要作用。

关键词：表面漂流浮标全球导航卫星系统北极科学考察楚科奇海白令海

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胶州湾秋季文石饱和度分布及控制因素分析

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海洋科学进展 2019年第2期37卷 315-324页

作者：李劳钰孙霞王宗兴辛明韦钦胜高立宝薛亮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 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237

基于2017-10-18航次在胶州湾调查获取的水文、碳化学和叶绿素a(Chl a)等数据与资料,分析了秋季该海域文石饱和度(Ω_(arag(现场)))的分布状况,探讨了影响其空间分布的主要控制因素。结果显示,秋季航次期间胶州湾表层Ω_(arag(现场))为1... 详细信息

基于2017-10-18航次在胶州湾调查获取的水文、碳化学和叶绿素a(Chl a)等数据与资料,分析了秋季该海域文石饱和度(Ω_(arag(现场)))的分布状况,探讨了影响其空间分布的主要控制因素。结果显示,秋季航次期间胶州湾表层Ω_(arag(现场))为1.85～2.57,平均值为(2.20±0.24);其分布具有较大的空间差异,低值位于湾的西部和东北部(<2.05),高值位于湾口(>2.45),总体上呈现出由湾口向湾顶逐步降低的趋势。除了通过分析Ω_(arag(现场))与温度、盐度和Chl a的相关性来定性确定Ω_(arag(现场))的主控因素外,我们还通过引入总碱度与溶解无机碳的差值作为Ω_(arag(现场))的指征参数,定量确定了影响Ω_(arag(现场))空间分布的主要过程及其贡献。研究发现,陆源输入是影响胶州湾秋季Ω_(arag(现场))空间分布的最重要因素(>50%),而温度和生物过程的影响相对较小。

关键词：文石饱和度陆源输入海洋酸化胶州湾

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FIO-ESM v2.0模式及其参与CMIP6的方案

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气候变化研究进展 2019年第5期15卷 558-565页

作者：宋振亚鲍颖乔方利自然资源部第一海洋研究所青岛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青岛26623

目前,世界气候研究计划(WCRP)组织的国际耦合模式比较计划(CMIP)已经进入到第六阶段(CMIP6),CMIP6试验的开展也已成为国内外地球系统模式工作组的首要工作之一。自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是以耦合自主开发的海浪模... 详细信息

目前,世界气候研究计划(WCRP)组织的国际耦合模式比较计划(CMIP)已经进入到第六阶段(CMIP6),CMIP6试验的开展也已成为国内外地球系统模式工作组的首要工作之一。自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是以耦合自主开发的海浪模式为特色的地球系统模式。在参与CMIP5的FIO-ESM v1.0的基础上,通过升级分量模式、改进海气通量相关物理过程和提高分辨率等,FIO-ESM v2.0现已完成研发,正在开展CMIP6科学计划的相关试验。文中围绕FIO-ESM v2.0的特色和计划参与CMIP6的情况,介绍了FIO-ESM v2.0的模式框架、包含的特色物理过程以及拟参加的CMIP6科学计划情况,以方便气候研究领域的科学家了解和使用。

关键词： FIO-ESM CMIP6 海浪地球系统模式

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南海北部夏季定点实测波浪统计分析

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海岸工程 2020年第3期39卷 213-223页

作者：卢燕王冠琳王道龙王新怡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

由于波浪要素的变化对海洋工程设施选址、海上作业和安全生产等工作具有重要的参考价值,故对实测波浪数据进行科学的分析是极为重要的。根据南海北部观测站现场实测资料,分析了1997年6月至8月(夏季)该站位附近的波浪特征,并着重分析了9... 详细信息

由于波浪要素的变化对海洋工程设施选址、海上作业和安全生产等工作具有重要的参考价值,故对实测波浪数据进行科学的分析是极为重要的。根据南海北部观测站现场实测资料,分析了1997年6月至8月(夏季)该站位附近的波浪特征,并着重分析了9710号(VICTOR)台风过境波浪特性及波浪谱拟合。为给海洋工程建设提供必要的参考,详细解析了观测期间有效波高按方向出现的频率、平均有效波高和最大有效波高的玫瑰图以及波高、周期联合分布表和波高、波向联合分布表等。统计结果表明,观测期间波浪最大平均有效波高2.77 m,最大有效波高10.66 m,其主波向S,最大平均谱峰周期(Tp)7.9 s;由于台风的影响,这些特征值都发生在1997年8月;并特别指出,9710号台风期间的波浪以风浪为主导,占比64%,台风浪最大有效波高10.66 m,主波向S,谱峰周期10.77 s。经波浪谱分析认为,本观测台风过境期间有效波高高于8 m的波浪谱,可使用波浪JONSWAP谱解析。

关键词：南海北部波浪要素特征 9710号台风 JONSWAP谱

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