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海洋涩度函数的研究及应用进展

地球物理学报 2023年第6期66卷 2461-2469页

作者：周生启朱明权王岩郭双喜黄鹏起鲁远征中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 香港科技大学海洋科学系港澳海洋研究中心中国香港999077 中国科学院大学北京100049 三亚海洋生态环境工程研究院海南三亚572025

在海洋中,涩度作为一个热力学参量,具有被动和示踪的性能,表示海水发生了温盐变化,但密度却没能显示的信息.相比于温度-盐度组合,密度-涩度组合在描述海洋动力过程和水团特性更为方便.通过结合涩度已有的理论框架和它在海洋研究中的应... 详细信息

在海洋中,涩度作为一个热力学参量,具有被动和示踪的性能,表示海水发生了温盐变化,但密度却没能显示的信息.相比于温度-盐度组合,密度-涩度组合在描述海洋动力过程和水团特性更为方便.通过结合涩度已有的理论框架和它在海洋研究中的应用情况,针对如下要点进行了回顾和总结:(a)引入涩度概念的缘由,不同的涩度函数定义和存在的争议;(b)涩度在大洋水团分析中有广泛的应用,可作为研究海洋动力学和环流的示踪参量,用于分析大气对海洋的能量注入,温盐结构,水团入侵和生物迁移等.以期进一步推动涩度动力学研究和拓展涩度在海洋不同领域中的应用.

关键词：涩度海洋热力学水团分析多尺度运动过程

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南海北部底层对流不稳定性研究

空气动力学学报 2022年第2期40卷 199-207,I0004页

作者：屈玲郭双喜鲁远征岑显荣黄鹏起周生启中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 湖北省地质局地球物理勘探大队武汉430056 佛山科学技术学院工业设计与陶瓷艺术学院佛山528000

底层对流不稳定对海洋底层能量输运和湍流混合有重要影响。为评估底层对流不稳定对能量输运的贡献,基于 2018 年 9 月 20 日南海东北部东沙群岛海域(20.895 3 °N,117.180 8 °E,水深 385 m)37 h 锚定潜标高时空分辨率观测数据,对观测... 详细信息

底层对流不稳定对海洋底层能量输运和湍流混合有重要影响。为评估底层对流不稳定对能量输运的贡献,基于 2018 年 9 月 20 日南海东北部东沙群岛海域(20.895 3 °N,117.180 8 °E,水深 385 m)37 h 锚定潜标高时空分辨率观测数据,对观测站位海洋底层水体的温度结构特征进行了分析,研究了对流底层厚度变化,及其对海洋底层能量输运和湍流混合的贡献。结果表明,观测站位对流底层出现的概率约为总观测时间的 56%,其厚度平均值为 6.17 m。底层平流为下坡流时,对流底层出现的概率约为 50%,其厚度相对较小,均小于 10 m;而为上坡流时,对流底层出现的概率约为70%,其厚度显著增大,可达到 40 m。对流不稳定驱动的垂向热通量 E_(B)和传热效率 Nu 具有间歇性特征,观测时间内E_(B)平均值为 0.41 W/m^(2),Nu 平均值为 249.91,且对流热通量远高于底层流速剪切通量。对流底层湍流热扩散率和涡扩散率的评估结果表明,随着底层湍流混合强度的增强,对流不稳定对底层湍流混合的贡献率逐渐减小。

关键词：对流底层热通量剪切通量涡扩散率湍流热扩散率

首次发现全球海洋底混合层厚度中值为47米 003

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基于浮标观测的南海西沙群岛潟湖区潮流特征研究

中国海洋报

作者：赵宁徐海黄鹏起

本报讯（记者赵宁通讯员徐海黄鹏起）近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室研究员周生启团队提出一种计算海洋底混合层厚度的集合法，首次评估全球混合层厚度空间分布并初步探讨其影响因素。相关科研成果发...

本报讯（记者赵宁通讯员徐海黄鹏起）近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室研究员周生启团队提出一种计算海洋底混合层厚度的集合法，首次评估全球混合层厚度空间分布并初步探讨其影响因素。相关科研成果发表于国际期刊《大气与海洋技术杂志》和《?

关键词：

来源： cnki报纸评论

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海洋学报 2022年第9期44卷 55-62页

作者：朱明权岑显荣鲁远征郭双喜屈玲黄鹏起方文东陈举周生启中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 佛山科学技术学院工业设计与陶瓷艺术学院广东佛山528225 湖北省地质局地球物理勘探大队湖北武汉430056 中国科学院南海海洋研究所海南西沙海洋环境国家野外科学观测研究站广东广州510301 中国科学院大学北京100049

本文利用南海西沙群岛潟湖区29 d的全水深浮标观测资料研究了潟湖区内正压潮和内潮的基本特征,采用深度平均方法分析海流的适用性,并讨论潟湖区内潮的主要来源。深度平均流的动能谱显示全日潮流占主导,其动能占整体海流动能的41%。对比... 详细信息

本文利用南海西沙群岛潟湖区29 d的全水深浮标观测资料研究了潟湖区内正压潮和内潮的基本特征,采用深度平均方法分析海流的适用性,并讨论潟湖区内潮的主要来源。深度平均流的动能谱显示全日潮流占主导,其动能占整体海流动能的41%。对比分析深度平均流和Tpxo7.2模式预测的全日、半日潮流的调和常数,两者均表明全日正压潮流受地形调制,主轴方向为西北-东南向,而半日正压潮流主轴方向为东-西向。两种方法得到的全日正压潮流大-小潮存在半个相位(6~7 d)的差异,进一步分析发现全日正压潮和全日内潮潮龄不同,存在部分相互抵消,且全日内潮大潮发生时间在深度上存在差异,推测由于缺少海表和海底的测量数据,导致深度平均方法得到的全日正压潮仍然包含全日内潮信号。调和分析结果表明,全日内潮的动能中相干部分占比高达91%,说明潟湖区的全日内潮是正压潮与局地岛礁地形相互作用产生,而从远场传播而来的可能性很小。

关键词：潟湖内潮相干内潮正压潮

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非线性变参数无人船艏向H_∞鲁棒控制

控制与决策 2024年第5期39卷 1507-1516页

作者：黄宴委黄鹏福州大学电气工程与自动化学院福州350116

针对水流冲击引起无人船(unmanned surface vehicle,USV)转艏呈现非线性特点,建立基于转艏运动的非线性变参数(nonlinear parameter-varying,NPV) USV模型,并提出一种NPV H_∞艏向控制方法,以提高艏向调节的快速性和鲁棒性.首先,考虑低... 详细信息

针对水流冲击引起无人船(unmanned surface vehicle,USV)转艏呈现非线性特点,建立基于转艏运动的非线性变参数(nonlinear parameter-varying,NPV) USV模型,并提出一种NPV H_∞艏向控制方法,以提高艏向调节的快速性和鲁棒性.首先,考虑低展弦比机翼理论能较好地描述船体受水流冲击的特点,建立基于水动力阻尼的非线性Fossen模型.通过忽略横荡速度和横流阻力将动力学模型简化为操纵动力学模型,并引入艏向角,建立NPV艏向模型.其次,构造与艏向控制系统状态和纵荡速度变参相关的Lyapunov函数,推导出满足艏向闭环控制系统H_∞鲁棒稳定的非线性控制器求解条件,该条件是一个非线性矩阵不等式(nonlinear matrix inequality,NLMI).由于NLMI难以求解,根据平方和(sums of squares,SOS)理论,用多项式矩阵代替NLMI中的非线性矩阵,并将NLMI转化为可使用SOS工具求解的多项式线性矩阵不等式.仿真结果表明,NPV H_∞控制器在艏向调节时具有较快的系统响应和更高的准确性.

关键词：无人船艏向控制水动力阻尼非线性变参数 H_∞鲁棒控制平方和

南海北部台风和中尺度暖涡对近惯性振荡的影响

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海洋学报 2020年第1期42卷 1-11页

作者：于璐莎翟荣伟鲁远征郭双喜屈玲岑显荣张康黄鹏起尚晓东周生启中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广东广州510301 中国科学院大学北京100049 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301

基于2014年8-9月南海北部东沙群岛附近海域两个临近站位(站位A,20.736°N,117.745°E,水深1 249 m;站位B,20.835°N,117.56°E,水深848 m)的潜标数据,研究了台风过境所激发的近惯性振荡的特征,分析了中尺度暖涡对近惯性频率的调制及其... 详细信息

基于2014年8-9月南海北部东沙群岛附近海域两个临近站位(站位A,20.736°N,117.745°E,水深1 249 m;站位B,20.835°N,117.56°E,水深848 m)的潜标数据,研究了台风过境所激发的近惯性振荡的特征,分析了中尺度暖涡对近惯性频率的调制及其对近惯性动能分布和传播的影响。站位A(B)142(175) m以浅,近惯性频率由0.710 1(0.713 3)周/d红移至0.659 2周/d,频率减小了7.2%(7.6%),观测结果与两个站位所处的背景涡度相吻合。中尺度暖涡改变了水体层结状态,两个站位的近惯性动能在不同层结中被改变了0.5~3倍。水体层结对能量的折射作用使得站位B的近惯性动能在深度158~223 m之间衰减较少,而站位A的近惯性动能则随着深度的增加快速减小。站位A和站位B近惯性内波的垂向群速度分别约为15.2 m/d和14.1 m/d。如果忽略近惯性动能的水平辐散,近惯性内波的垂向传播分别造成了两个站位垂向上约47%和38%的近惯性动能衰减。

关键词：南海北部台风近惯性振荡中尺度暖涡层结

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板状碎片对建筑屋面的冲击破坏概率模型

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 717-725页

作者：黄鹏蓝鑫玥同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考... 详细信息

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考虑了在不同风速风向下板状碎片来源、起飞初始条件和建筑相对位置对屋面冲击破坏概率的影响。利用风速15 m·s^(-1)~45 m·s^(-1),风向0°~90°和上游建筑高度8.0 m~12.5 m作为模型的输入,实现了可考虑多因素影响的板状碎片对低矮建筑屋面冲击破坏的概率估计,验证了模型的实用性。该模型计算过程简单,可应用于建筑屋面易损性分析。

关键词：飞掷物冲击破坏概率模型板状碎片建筑屋面强风作用

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无穷维环面上向量场的可约性

中国科学:数学 2024年

作者：黄鹏贵州财经大学数学与统计学院

本文考虑无穷维环面上向量场的可约性问题.在证明中,使用KAM (Kolmogorov-Arnold-Moser)理论的一种变形形式.在KAM迭代步骤中,引进参数q (0 详细信息

本文考虑无穷维环面上向量场的可约性问题.在证明中,使用KAM (Kolmogorov-Arnold-Moser)理论的一种变形形式.在KAM迭代步骤中,引进参数q (0

关键词： KAM理论无穷维环面向量场可约性

基于精细温度观测的南海东北部陆坡-深海盆底层湍流混合

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热带海洋学报 2022年第1期41卷 62-74页

作者：李杨黄鹏起鲁远征屈玲郭双喜岑显荣周生启张佳政丘学林热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 中国科学院大学北京100049

南海是存在强湍流混合的边缘海之一,但前人对南海湍流混合的研究更多关注的是中上层,对底层则鲜有关注。本文基于高分辨率温度传感器于2019年5月在南海东北部22个站位海底上方0.5m处持续观测4.4d的温度数据,分析了2216~3200m深度范围内... 详细信息

南海是存在强湍流混合的边缘海之一,但前人对南海湍流混合的研究更多关注的是中上层,对底层则鲜有关注。本文基于高分辨率温度传感器于2019年5月在南海东北部22个站位海底上方0.5m处持续观测4.4d的温度数据,分析了2216~3200m深度范围内底层海水温度的时间变化特征,并探讨了地形粗糙度和内潮对底层湍流混合的影响。分析结果表明,南海东北部各站位底层海水的温度变化量级约为10^(–4)~10-^(–3)℃;温度变化趋势与正压潮变化趋势不同,温度能谱显示多数站位在全日和半日频带区间出现谱峰,温度变化更多地受斜压潮影响,全日、半日内潮起主要调制作用。陆坡-深海盆过渡区及深海盆底层的湍动能耗散率量级为10^(–10)~10^(–9)m^(2)·s^(–3),涡扩散系数量级为10^(–4)~10^(–3)m^(2)·s^(–1)。观测数据未能显示底层湍流混合与地形粗糙度存在明显的相关性。底层湍流混合的空间分布与过去观测到的南海北部深海盆内潮的南北不对称性分布一致。

关键词：底层温度湍流混合内潮湍动能耗散率涡扩散系数南海东北部