在海底布设的海底地震仪(OBS)能比较清晰地记录到海底的环境噪音,而台风可以直接或间接的产生在海底传播的弹性波,从而影响海底的环境噪音,并在较大程度上影响OBS的数据记录。本文通过分析台风对工作区的整个影响过程中OBS记录数据的振幅变化,再选择合适的滤波方式,首次发现台风产生的风浪及涌浪在短周期海底地震仪的记录数据上有良好的表现特征,指出了台风对海底环境噪音的另一种可能的影响方式,并由此得出:1)台风产生的风浪和涌浪对海底环境噪音的影响模式不同;2)风浪和涌浪所加强的海底环境噪音的范围和程度不同;3)短周期OBS可以比较清晰的记录涌浪信息,其周期主要是6—8 s,且能量稳定(简称“8秒现象”)。这三点结论为后期的海洋地震研究和海洋学其他研究提供经验与借鉴。
利用POM模式和空间插值法构造的同化方案对南海北部的航次观测资料进行了数据同化模拟。结果表明, 数据同化有效兼顾了模式模拟和航次观测, 在一定程度上纠正了模式模拟值相对于真实数据的误差; 同化结果与模拟结果相比更接近观测值, 在航次断面及其附近海域同化结果误差较小; 另一方面, 由于航次资料站点相对较少, 在无观测数据的海域模式同化不是很理想, 有待改进。此方法可为南海大型航次及其他资料同化提供一个再分析资料的实验性参考。
热液硫化物现场调查所需的船舶动力定位系统给水下定位数据带来较大的噪声干扰, 而调查的现场决策与后续研究均对水下定位数据提出更高的要求。针对现有的Posidonia 6000超短基线水下定位系统, 快速有效地剔除受干扰的异常定位数据对热液硫化物调查研究具有积极的意义。本文从超短基线解算过程数据(x, y, z三维分量)入手, 根据现场作业水深、滑轮偏角, 建立异常定位数据的三维剔除模型; 根据三维各自的时间系列分布图, 采用合理的数据结构与算法, 实现对异常定位数据的交互式剔除。本研究成果能快速有效地剔除异常定位数据, 为热液硫化物调查的现场决策和各搭载传感器的后续资料研究提供更准确的水下定位数据。
OPeNDAP (Open-source Project for a Network Data Access Protocol)代表开放源代码的网络数据访问协议。OPeNDAP协议提供一种通过网络请求和提供数据的方法, 让所有用户使用熟悉的程序直接存取需要的数据。文章介绍了OPeNDAP常用服务器, 描述了基于OPeNDAP的南海物理海洋科学数据共享平台的设计与搭建: 采用GDS(GrADS Data Server)、Dapper、THREDDS(Thematic Realtime Environmental Distributed Data Services)等服务器来实现海风数据、海流数据、海浪数据、Argo数据和潮位数据等南海物理海洋数据的OPeNDAP服务, 最后介绍目前提供的OPeNDAP服务形式。希望借助OPeNDAP来实现分布、异构环境下南海物理海洋数据的网络无缝共享之目标。
台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处, 台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁, 所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要。中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成; 同时, 为确保观测体系的准确性和规范性, 还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式。在近海水文观测数据的分析方面, 尝试应用新的数学分析方法, 如通过EMD (empirical mode decomposition)方法探讨风暴潮水位变化, 利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息, 以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式。此外, 近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质。
文章采用国内外普遍适用于船载声学多普勒流速剖面仪(shipboard acoustic doppler current profilers, SADCP)数据滤潮处理的时空拟合最小二乘法(简称最小二乘法), 对台湾海峡南部浅滩2004—2013年夏季(6—9月)所获取的SADCP数据进行正压潮、流分离。结果表明: 最小二乘法获得的平均流和基于原始数据格点化后矢量平均取得的平均流流向均趋于东北向, 并且具有大致相同的强、弱流区空间分布形态, 但最大流速稍有差异, 分别为0.48m•s-1和0.36m•s-1; 此外, 强流区(流速~0.3m•s-1)流幅狭窄, 流轴分别约束在东山至龙海外海30m等深线附近和台湾浅滩南部地形骤变区域; 而弱流区(流速<0.1cm•s-1)集中分布于台湾浅滩中部。进一步研究表明, 2种平均流所估算的海流通量的计算结果比较接近, 可达到(0.74±0.25)×106m3·s-1。SADCP数据分离所得M2分潮流显示: 台湾浅滩至东山一线为强潮区, 最大可能流速出现在台湾浅滩(约0.67m•s-1); 等潮时线分布符合前进波特征, 在潮波传导方向上由西南向东北依次推迟(约2h); 东山近海存在一条呈NW—SE走向的椭圆率正负分界线, 分界线以南潮流椭圆顺时针旋转, 以北则逆时针旋转。
利用中分辨率成像光谱仪MODIS(moderate-resolution imaging spectroradiometer)遥感资料作为数据源, 以海南岛西南部近海海域作为研究区, 利用改进的分列窗算法对研究区海域2005—2014年多时相海表温度进行反演。利用海南岛西南部近海海域观测的12个观测点的实测海洋表面温度对反演温度结果进行精度验证, 相关系数达到了0.9。选择一年内4个季度和10年内海表温度反演的结果, 分别分析海表温度随季节与年度的时空变化分布。结果表明, 利用MODIS多通道改进的分裂窗算法可以较精确地反演海南岛西南部近海海表温度, 分析海表温度的时空变化可为海洋渔业、海洋环境变化及气象监测提供参考。
在马尼拉海沟俯冲带前缘开展了二维海底地震仪(OBS)探测实验, 布置了一条东西走向的深地震测线—— OBS2015-2。以该测线上的2个台站(OBS04和OBS08)为例, 阐述了此次实验所用短周期国产OBS的数据处理流程。包括从原始数据到SAC格式、再到SEGY格式的转换; 同时包括炮点位置校正和OBS位置校正。数据处理结果表明, OBS2015-2测线的数据质量良好, 综合地震剖面显示来自深部的震相(如PsP、Pg、PmP等)信息十分清晰。利用Rayinvr软件正演试算, 进一步确认了震相类型, 特别是来自于输入板块莫霍面的反射震相非常丰富, 为马尼拉俯冲带的输入板块地壳底界面的确定提供了重要的数据基础。
高分一号卫星作为我国首颗对地观测高分辨率卫星, 充分挖掘其在海洋领域的应用潜力具有重要意义。以西沙群岛晋卿岛周边浅海水域为研究区域, 应用国产高分一号卫星多光谱数据, 在开展图像几何校正、大气校正和耀斑校正预处理的基础上, 应用常用的双波段线性和对数比值模型开展晋卿岛周边浅海水深反演, 并利用实测水深数据开展精度评价, 对比分析不同模型反演结果, 探讨影响岛礁浅海水深反演精度的可能因素。研究表明, 双波段线性模型的反演精度要明显优于对数比值模型, 更适合应用于晋卿岛周边浅海水深反演, 其20m以浅水深反演均方根误差为1.8m, 在5m以浅区域的均方根误差为1.14m, 达到了目前浅海水深卫星遥感反演的精度水平。
以海上气枪和陆地人工爆破作为震源, 利用陆地流动地震台站、固定地震台站和海底地震仪(OBS)同步接收信号, 首次在南海北部珠江口区域进行了海陆联合三维地震构造探测。文章详细介绍了此次海陆联测的地震数据采集和观测系统、数据预处理方法和震相识别。固定、流动地震台站和OBS大部分均能较清晰地识别出多种震相, 包括Pg、PcP、PmP、Pn、Sg等深部震相。气枪和人工爆破震源的联合使用以及海陆密集台站的同步接收信号, 有效地提高了海陆过渡带的射线覆盖和交叉程度, 为获取研究区海陆过渡带的地壳精细结构奠定了基础。
基于永兴岛2016年2月份实测涡动原始数据, 用EddyPro软件进行数据后处理, 并对各处理步骤前、后进行定量比较分析, 进一步对通量计算结果进行质量分级评价、足迹分析, 最后对分别使用EddyPro软件和EasyFlux_DL在线计算程序得到通量结果进行比较。结果表明, 野点剔除、坐标旋转、频率补偿和空气密度修正均会影响涡动相关通量的计算结果。野点剔除在动量和感热通量的计算中无明显影响, 在潜热和二氧化碳通量计算中则不可忽略。坐标旋转使动量、潜热和二氧化碳通量分别增加了11.28%、7.36%和18.53%。空气密度效应校正(WPL校正)对二氧化碳通量计算影响显著, 经空气密度修正后降低了7.87%。总体质量评价结果为, 动量、感热、潜热和二氧化碳通量中高质量数据(1~3级)所占比例分别为90.29%、90.22%、88.46%和85.41%。源区分析表明, 72.04%的通量数据落在第一兴趣源区(北至东北方向10°~80°, 平均水深超过10m的海洋下垫面)。EddyPro和EasyFlux两者的整体趋势一致, EddyPro引入更加严格的野点剔除指标, 得到的结果偏小, 但更可靠精确。
基于2015年全年多源遥感数据融合的Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis(OSTIA)海表温度数据, 利用最大温度梯度法, 对广东沿岸(20°—23°N, 110°—118°E)海表温度锋面的季节变化及生消机制进行了分析。广东沿岸温度锋面季节变化明显, 冬季强, 夏季弱;粤东温度锋面常年存在, 粤西温度锋面夏季消失;珠江口区域温度锋面与珠江羽状流的扩散路径有关, 即夏季锋面主轴往东北方向延伸, 秋季往西南方向延伸。对比温度锋面与风速的关系, 发现其形成及消失受季风的影响。通过简单的模型实验, 发现季风通过影响锋面两侧的湍流热通量引起锋面强度的变化: 西南(东北)季风带来的暖湿(干冷)空气减弱(增加)了近岸冷水的潜热释放, 导致冷水区温度上升(下降)大于暖水区, 引起锋面消失(生成)。