检索结果-内蒙古大学图书馆

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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印度洋偶极子研究进展回顾

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地球科学进展 2021年第6期36卷 579-591页

作者：姜继兰刘屹岷李建平张人禾中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/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 复旦大学大气与海洋科学系/大气科学研究院上海200438

印度洋偶极子是热带印度洋中重要的年际变率之一,对印度洋周边国家乃至全球的气候有着重要的影响,关于其形成机制及气候影响的研究对于气候预测具有重要意义。主要回顾了近10年印度洋偶极子的相关研究进展,包括印度洋偶极子的基本特征... 详细信息

印度洋偶极子是热带印度洋中重要的年际变率之一,对印度洋周边国家乃至全球的气候有着重要的影响,关于其形成机制及气候影响的研究对于气候预测具有重要意义。主要回顾了近10年印度洋偶极子的相关研究进展,包括印度洋偶极子的基本特征、与热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动之间的关系、与亚洲夏季风之间的关系、对全球气候的影响以及全球变暖背景下的变化等。印度洋偶极子与热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动之间的关系体现为二者之间是相互影响的,但不同类型的印度洋偶极子对热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动的影响机制尚不明确,还需进一步的研究。印度洋偶极子与亚洲夏季风之间的关系体现为二者之间存在强烈的相互作用,印度洋偶极子与印度洋东部夏季风环流之间存在相互促进作用,而印度洋偶极子与印度夏季风环流之间的相互作用尚需进一步研究。此外,研究表明全球变暖背景下极端正印度洋偶极子的发生将增多,同时极端印度洋偶极子对我国极端气候事件的发生有着重要影响。以往的研究主要集中于单独的印度洋偶极子或印度洋偶极子和热带太平洋中厄尔尼诺—南方涛动的结合对我国极端气候的影响,而印度洋偶极子与中高纬环流系统或泛热带海洋之间的协同作用对我国极端气候事件的影响还亟需相关研究。对印度洋偶极子的系统性回顾可为未来印度洋偶极子的研究提供一定的科学基础。

关键词：印度洋偶极子厄尔尼诺—南方涛动亚洲夏季风相互作用全球增暖

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一种新型双体无人监测船风力作用下的运动特性变化预报研究

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海洋科学 2017年第8期41卷 70-75页

作者：官晟何志强金久才王岩峰国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 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 中国船舶重工集团公司第七一五研究所浙江杭州310023

小型双体无人监测船运行平稳,甲板尺寸大,吃水浅,在水环境监测、工程测量、巡逻跟踪、水产养殖等领域具有广阔的发展与应用前景。但该类船风阻大,水动力复杂,运动特性在风力作用下变化明显。本文对双体无人监测船的风作用力进行了分析,... 详细信息

小型双体无人监测船运行平稳,甲板尺寸大,吃水浅,在水环境监测、工程测量、巡逻跟踪、水产养殖等领域具有广阔的发展与应用前景。但该类船风阻大,水动力复杂,运动特性在风力作用下变化明显。本文对双体无人监测船的风作用力进行了分析,将风作用项引入其动力学模型。利用该模型,对其主要运动特性进行了仿真预报。仿真结果与现场实测数据具有良好的一致性。该研究结果可以为新型双体无人监测船运动控制算法在不同风作用环境下的适应性调整提供依据,从而提高其海上作业能力与控制精度。

关键词：双体船风力作用运动特性仿真预报

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MASNUM海浪模式的代码现代化优化

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海洋科学进展 2017年第4期35卷 473-482页

作者：杨晓丹宋振亚周姗刘海行尹训强中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266010 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 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 英特尔亚太研发有限公司上海200241

海洋数值模式当前已经成为海洋研究和预测的核心工具,其高分辨率。多物理过程的发展趋势对数值模式计算速度也提出了越来越高的要求。为了使得海洋数值模式更好的适应计算机基础架构,充分发挥现代化计算机体系的计算特点,提高计算效率,... 详细信息

海洋数值模式当前已经成为海洋研究和预测的核心工具,其高分辨率。多物理过程的发展趋势对数值模式计算速度也提出了越来越高的要求。为了使得海洋数值模式更好的适应计算机基础架构,充分发挥现代化计算机体系的计算特点,提高计算效率,本文提出了一种简单易行且有效的代码现代化优化方案,并以MASNUM海浪模式为例进行了测试。首先利用诊断工具Intel Vtune Amplifier XE和Intel Trace Analyzer Collector,对模式的性能和负载均衡性进行了分析;之后,针对热点函数,在单节点上制定了4个优化步骤,包括编译器选项优化,串行和标量优化,向量化和OpenMP并行优化。结果表明,经过优化后,单节点内模式的计算速度可以提高1.95倍,多节点的模式强扩展性呈线性。这表明本文提出的代码现代化方案是一种行之有效的优化方法。

关键词： Intel分析工具代码现代化优化海洋数值模式海浪模式高性能计算

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基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化

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海洋科学 2023年第9期47卷 12-27页

作者：田丰林王昊刘巍马颖陈戈中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心山东青岛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266000

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋... 详细信息

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(Ω准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。

关键词：涡旋可视化传输函数时空连续迹线流线

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中沙群岛海域春夏交季温盐分布特征

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海洋科学进展 2022年第3期40卷 408-422页

作者：王勇智鞠霞杜军刘长建王德武周润生薛文静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 自然资源部南海调查技术中心广东广州510500 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

中沙群岛主要由中沙大环礁和黄岩岛组成,其温盐分布对于本区渔业生产、航海保障和水下通讯等具有重要意义。尤其是春夏之交的季节转换时期,该海域水温和盐度及其相应的跃层特性存在显著的季节变化,掌握其季节变化特征具有重要现实意义... 详细信息

中沙群岛主要由中沙大环礁和黄岩岛组成,其温盐分布对于本区渔业生产、航海保障和水下通讯等具有重要意义。尤其是春夏之交的季节转换时期,该海域水温和盐度及其相应的跃层特性存在显著的季节变化,掌握其季节变化特征具有重要现实意义。本文基于2019年5月(南海春夏季风转换期)中沙大环礁、黄岩岛和2020年6月(夏季风爆发期)中沙大环礁海域大面站调查数据分析,发现中沙大环礁海域水温和盐度分布特征在夏季风爆发前后具有显著的差异性,2个航次的温跃层分布也呈现出较大不同,2019年5月黄岩岛海域温盐中上层分布与中沙大环礁相似,但底层有所差异,跃层深度也较大。2020年6月中沙大环礁内水体升温较快,各层水温均高于2019年5月,其中以底层水体升温最为显著;2019年5月中沙大环礁内水温水平梯度较大,且随着水深加大水平梯度也越大,2020年6日水平温度梯度逐渐减小。2个航次的盐度分布与水温分布较为相似。结合调查时段的海表热通量变化和卫星高度计资料分析认为,2019年5月中沙大环礁西南部海洋吸热高于东北部,故表层水温西南高东北低;2020年6月至7月环礁西南部海洋吸热低于东北部,故表层水温西南低东北高。由于中尺度涡的作用,中沙大环礁区域局部产生低温高盐或高温低盐水,并导致2020年6月中沙大环礁大部分海域的温跃层加深。

关键词：中沙大环礁温度温跃层中尺度涡

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CFOSAT散射计风场资料同化在台风预报中的应用

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海洋科学进展 2021年第4期39卷 492-507页

作者：孙佳琪杜建廷华锋陈耀登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 南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044

采用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其三维变分同化模块WRF-3DVar,开展了中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)散射计风场资料同化及数值预报试验研究,对比分析了同化常规观测资料及进一步同化CFOSAT散射计风场资料后对台风“白鹿”预报效果的影响。结果表明:与不进行资料同化相比,同化常规观测资料使台风路径预报平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)降低20 km以上,中心最低海平面气压平均绝对误差降低3%以上,但中心最大风速没有明显改善;同化CFOSAT卫星散射计风场资料后,台风路径和强度的预报效果得到进一步改善,与不进行资料同化相比,台风路径预报的平均绝对误差降低30 km以上,中心最低海平面气压平均绝对误差降低约7%,中心最大风速的预报平均绝对误差降低幅度超过20%。

关键词：资料同化中法海洋卫星散射计风场台风预报

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水下滑翔机内波观测方法

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海洋科学进展 2018年第2期36卷 171-179页

作者：刘曙光熊学军张宏伟宗正天津大学机械工程学院天津300072 天津大学机构理论和装备设计教育部重点实验室天津300072 国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 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

在把握水下滑翔机功能特点和内波运动特征的基础上,提出水下滑翔机中性悬停、随体原位观测内波的方法。首先需要对水下滑翔机加装加速度计和深度计,用于记录并辅助控制其运动过程;其次,控制水下滑翔机下潜至目标区域的跃层梯度最大处水... 详细信息

在把握水下滑翔机功能特点和内波运动特征的基础上,提出水下滑翔机中性悬停、随体原位观测内波的方法。首先需要对水下滑翔机加装加速度计和深度计,用于记录并辅助控制其运动过程;其次,控制水下滑翔机下潜至目标区域的跃层梯度最大处水层,通过中性体浮力控制和姿态调节系统实现水平悬停,做到最大化无滑脱随流运动;然后,水下滑翔机在遭遇内波后跟随内波一起运动并进行同步观测;最后,分析观测数据,并基于相应特征选定内波物理模型,建立内波的三维运动学结构模型。该方法是内波直接观测技术的有益探索,对深入发挥水下滑翔机观测效能、把握内波运动学结构和动力学支撑有重要作用。

关键词：水下滑翔机内波中性悬停原位观测运动学结构

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寒潮过程中长兴岛近岸水体后向声散射观测研究

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海洋科学进展 2019年第1期37卷 22-31页

作者：杨壮春杨光兵王红陈亮中海石油深海开发有限公司广东深圳518064 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 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100

2018-01-17—03-11,在大连长兴岛附近海域开展了为期54d的水文和气象连续现场观测,获取了风速、气温、海流、波浪、海冰、以及水体回声强度等多要素观测数据。数据显示观测期间经历了2次完整的大风降温天气过程(寒潮),并且在降温后出现... 详细信息

2018-01-17—03-11,在大连长兴岛附近海域开展了为期54d的水文和气象连续现场观测,获取了风速、气温、海流、波浪、海冰、以及水体回声强度等多要素观测数据。数据显示观测期间经历了2次完整的大风降温天气过程(寒潮),并且在降温后出现了显著的冰情。通过将回声强度数据转化为后向声散射强度,用后向声散射强度数据表征水体悬浮物浓度变化,利用EMD方法分解了后向声散射强度数据,分析了潮流和波浪在海面是否结冰情况下对沉积物再悬浮的影响。结果显示:海面结冰对潮流引起的海底沉积物再悬浮没有明显影响,但海冰却能通过抑制波浪来减弱沉积物的再悬浮。

关键词：再悬浮海冰寒潮波浪潮流

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跨南大洋经向断面的大气垂直剖面特征研究

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海洋科学进展 2021年第2期39卷 255-267页

作者：高立宝郭桂军史久新薛亮曲大鹏宋新新祖永灿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海洋与气候研究中心山东青岛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 江苏海洋大学海洋技术与测绘学院江苏连云港222005

基于中国第29次南极科学考察期间获取的GPS探空观测数据,分析了东南印度洋和西南太平洋经向断面大气垂直结构的基本特征、季节变化和纬向差异。不同断面的大气垂向结构差异显著,但也具有共同特征,4000 m以下低空的气温和湿度明显高于高... 详细信息

基于中国第29次南极科学考察期间获取的GPS探空观测数据,分析了东南印度洋和西南太平洋经向断面大气垂直结构的基本特征、季节变化和纬向差异。不同断面的大气垂向结构差异显著,但也具有共同特征,4000 m以下低空的气温和湿度明显高于高空,而低空风速明显小于高空风速,8000 m以上高空各个观测要素的垂直变化较小,整个断面主要以西风为主,整个垂直剖面湿度异常偏高(偏低)的区域通常对应上升(下沉)气流。给出了3个观测断面的大气锋面位置和类型,P1断面的大气锋面在47°~50°S,P2和P3断面的大气锋面在52°~58°S,P1和P2的锋面属于暖锋,P3的锋面由于气旋的影响分类不明显。东南印度洋大气剖面结构具有明显的季节变化,秋季和春季相比,秋季具有风速小,气温高特征,大气锋面更加偏南。东南印度洋和西南太平洋断面的大气剖面结构差异明显,二者相比,东南印度洋具有风速大、气温高及相对湿度小的特征,但大气锋面位置相同。

关键词：南大洋探空观测大气垂直剖面大气锋面季节变化

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