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两种型式的波能装置-浮式防波堤水动力性能比较研究

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海洋学报 2023年第6期45卷 122-133页

作者：纪巧玲陈国强山东科技大学交通学院山东青岛266590

波能装置-浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成,兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置,能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置-浮式防波堤的结构型式,其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构,... 详细信息

波能装置-浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成,兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置,能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置-浮式防波堤的结构型式,其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构,在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势。本文针对导桩锚泊的非对称式方箱-三角形挡浪板和方箱-垂直挡浪板两种浮体结构型式,通过数值模拟的方式,对比分析其水动力特性和波能俘获特性。数值模型基于黏性流体理论,以Navier-Stokes方程为控制方程,并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用,探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能(消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性)变化趋势。结果表明,在近岸波浪条件下(5~8s),垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪(5~6s),而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪(6~7.5s)。随着水深增大,波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势。在主浮体吃水相同的情况下(排水量不同),两种结构的透射系数基本一致;而在排水量相同(主浮体吃水不同)的情况下,垂直挡板结构型式的防波效果更好,三角挡板结构型式波能俘获性能要优于垂直挡板结构型式。

关键词：波能装置-浮式防波堤结构型式水动力性能波能俘获消波性能

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伶仃洋叶绿素a时空变化及动力因子分析

伶仃洋叶绿素a时空变化及动力因子分析

作者：曾滇婷广东海洋大学

学位级别：硕士

河口作为河流与海洋的过渡带,其生态环境和水质状况引起人们的广泛关注。伶仃洋是华南最大的河口湾,揭示叶绿素a水文气象多要素的共同驱动作用,对近海水质监测和生境治理具有重要意义。因此,本文利用2019年1月-7月在伶仃洋三个连续站位... 详细信息

河口作为河流与海洋的过渡带,其生态环境和水质状况引起人们的广泛关注。伶仃洋是华南最大的河口湾,揭示叶绿素a水文气象多要素的共同驱动作用,对近海水质监测和生境治理具有重要意义。因此,本文利用2019年1月-7月在伶仃洋三个连续站位观测得到的海表叶绿素a浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、溶解氧数据以及同期的卫星遥感资料,利用功率谱、小波分析和集成经验模态分解等方法分析了伶仃洋海表叶绿素a的时间变化和空间差异,探讨动力环境因子对叶绿素a浓度的影响。结果表明:(1)伶仃洋表层叶绿素a浓度存在明显季节变化。遥感观测显示枯季(1月-3月)叶绿素a浓度西北部湾顶高,东南部湾口低,平均浓度为3.07μg·L;洪季(4月-7月)分布则反向,湾口叶绿素a浓度比湾内高,且平均浓度增大为5.42μg·L,。三个站位现场观测的海水表层叶绿素a浓度比卫星数据普遍低1.04～2.41μg·L,但季节变化特征相同。观测站位叶绿素a最高值出现在东槽L2站位的2月份,月平均浓度达2.98μg·L。叶绿素a的季节变化与温盐相关,受季风和径流控制。(2)现场观测时间序列分析显示,伶仃洋叶绿素浓度变化存在0.25 d、0.5 d、1 d、15 d和30 d的周期变化,与相应周期的潮流(特别是沿通道方向潮流)存在明显的相位关系。在0.5 d周期的半日潮波段,叶绿素a通常滞后于潮流。在1 d的全日潮波段,L1站和L2站枯季多同相位,洪季则多反相位;L3站则基本同相位。在15 d的半月周期波段,叶绿素a多滞后或反位相于流速变化。径流、风速和风向等会引起叶绿素a与潮流相位关系的转换。此外,叶绿素a在2～10 d的周期波段也存在高能量分布,与风速的变化有关,通常滞后于风速0～7 d。(3)观测期间伶仃洋共发生13次叶绿素a异常高值事件。每次持续时间为2～10d,期间浓度增加0.86～4.78μg·L,增长率为65.58%～627.82%。叶绿素a异常高值事件的发生通常伴随着气温上升、气压下降、水温上升和溶解氧浓度增加。要素分析显示,叶绿素a异常增加事件主要受强降雨、强流和强风的影响,其中有7次是由珠江径流带来高温低盐水引起的,5次是由降雨导致的,1次是由南海盐水入侵造成。枯季风速对叶绿素a变化的影响较大,洪季温盐和流速的影响较大。

关键词：珠江口叶绿素a 季节变化潮周期极端事件

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基于表观光谱反演黄东海水体固有光学量研究

光谱学与光谱分析 2011年第5期31卷 1403-1408页

作者：张民伟董庆唐军武宋庆君数字地球重点实验室中国科学院对地观测与数字地球科学中心北京100101 遥感科学国家重点实验室中国科学院遥感应用研究所北京100101 国家海洋技术中心天津300112 国家卫星海洋应用中心北京100081

水色遥感反演算法中半分析模型的建立需要已知水体固有光学量,文章基于现场实测数据建立了由遥感反射率反演固有光学量模型。对2003年春季黄东海航次所测数据进行了介绍,详细阐述了遥感反射率、颗粒物后向散射和吸收系数的测量方法。基... 详细信息

水色遥感反演算法中半分析模型的建立需要已知水体固有光学量,文章基于现场实测数据建立了由遥感反射率反演固有光学量模型。对2003年春季黄东海航次所测数据进行了介绍,详细阐述了遥感反射率、颗粒物后向散射和吸收系数的测量方法。基于生物光学模型,利用单纯形优化算法由遥感反射率来反演水体固有光学量,并将反演结果与实测数据进行了比较,除水之外物质吸收系数的均方根相对误差小于33%,颗粒物后向散射系数则小于30%,对引起误差的原因进行分析表明,本研究方法能够为黄东海水体固有光学量的反演提供一条有效途径,为遥感数据应用于黄东海水体生物光学特性的研究提供一个参考模型。

关键词：固有光学量表观光学量水色遥感优化

基于高斯混合聚类和LightGBM算法的印度洋次表层温度反演研究

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青岛科技大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 116-126页

作者：汤贵艳朱善良周伟峰杨树国青岛科技大学数理学院数学与交叉科学研究院青岛市人工智能海洋技术创新中心山东青岛266061

海洋次表层的热力结构对于海洋环流和全球气候变化具有重要的意义。提出一种新的融合高斯混合模型(gaussion mixture model, GMM)和轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine, LightGBM)算法的海洋次表层温度(ocean subsurface... 详细信息

海洋次表层的热力结构对于海洋环流和全球气候变化具有重要的意义。提出一种新的融合高斯混合模型(gaussion mixture model, GMM)和轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine, LightGBM)算法的海洋次表层温度(ocean subsurface temperature, OST)反演模型,利用海表温度(sea surface temperature, SST)、海表盐度(sea surface salinity, SSS)、海表高度(sea surface height, SSH)、海表风场(sea surface wind, SSW)的水平分量(USSW)和垂直分量(VSSW)等多源海表参数对印度洋海域的次表层热力结构进行反演,并采用均方根误差和决定系数对模型进行验证。结果表明:所提出的模型可以准确反演印度洋海域的OST分布特征和季节变化规律。在此基础上,设计了不同海表参数输入组合的3种对比实验来定量分析不同海表参数对LightGBM模型的影响。结果表明:所有海表参数对模型都有积极作用,但5个输入参数(SST、SSS、SSH、USSW和VSSW)的LightGBM模型反演效果最好,3个输入参数(SST、SSS和SSH)和2个输入参数(SST和SSH)的LightGBM模型次之。另外,与已有的极限梯度增强(extreme gradient boosting, XGBoost)反演模型相比,5个输入参数的LightGBM模型具有更好的模拟能力。

关键词：高斯混合模型轻量级梯度提升机机器学习海洋次表层温度

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营养盐负荷对浮游植物水华影响的模型研究

水科学进展 2008年第3期19卷 345-351页

作者：刘浩潘伟然中国科学院烟台海岸带可持续发展研究所山东烟台264003 厦门大学海洋系福建厦门361005

运用一个耦合的生物物理模型模拟了渤海初级生产力,浮游植物生物量和氮磷含量的季节变化特征,模拟结果与实测值吻合较好。在模型验证的基础上,进一步考察了两种营养盐负荷——河流和沉积物对渤海生态系统动力过程的影响,发现河载营养盐... 详细信息

运用一个耦合的生物物理模型模拟了渤海初级生产力,浮游植物生物量和氮磷含量的季节变化特征,模拟结果与实测值吻合较好。在模型验证的基础上,进一步考察了两种营养盐负荷——河流和沉积物对渤海生态系统动力过程的影响,发现河载营养盐对渤海生态体系的影响主要集中在河口水域,而限制沉积物中的营养盐进入水体则能显著抑制渤海范围内藻类水华的爆发。

关键词：生态模型浮游植物营养盐负荷水华渤海

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伶仃洋夏季叶绿素a时间变化特征及分析

热带海洋学报 2022年第2期41卷 16-25页

作者：曾滇婷李君益谢玲玲叶小敏周达广东海洋大学海洋与气象学院近海海洋变化与灾害预警实验室广东湛江524088 陆架及深远海气候资源与环境广东省高校重点实验室广东湛江524088 国家卫星海洋应用中心北京100081 国家海洋技术中心天津300112 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081

文章使用2019年7月5日—20日在珠江河口伶仃洋定点连续观测的海表面叶绿素a质量浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、遥感降雨量数据和中等分辨率成像光谱仪可见光波段影像,利用小波分析和集成经验模态分... 详细信息

文章使用2019年7月5日—20日在珠江河口伶仃洋定点连续观测的海表面叶绿素a质量浓度、海表面气温、气压、风速、风向、海表温度、盐度、流速、流向、遥感降雨量数据和中等分辨率成像光谱仪可见光波段影像,利用小波分析和集成经验模态分解方法分析了观测期间内伶仃洋海表面叶绿素a的时间变化特征及其影响因子。分析结果表明,观测期间海水表层叶绿素a质量浓度的变化范围为0.44~1.75μg·L^(-1),平均值为0.80μg·L^(-1),其变化周期主要为6h、12h和24h。其与相对应周期的潮流存在明显的相位关系,并且在降雨后两者的相位关系发生了转换。7月5日—12日,叶绿素a与潮流基本呈反相位关系,涨急时叶绿素a质量浓度低,落急时叶绿素a质量浓度较高,浓度相差约为0.3μg·L^(-1)。珠江流域在7月8日—13日发生了一次强降雨过程,降雨前后海水表层叶绿素a质量浓度在6h、12h和24h周期波段的振幅由0.02~0.09μg·L^(-1)增加到0.15μg·L^(-1)左右。同时,降雨对珠江河口的叶绿素a质量浓度造成了一个持续80h的增加过程,浓度增加了0.3μg·L^(-1)。发生降雨后,7月13日—20日期间潮流滞后于叶绿素a约6h,水位最高时叶绿素a质量浓度最低,水位最低时叶绿素a质量浓度最高。由以上结果可以看出,降雨不仅引起了河口区叶绿素a质量浓度的增加,还造成了叶绿素a和潮流间相位关系的转换。

关键词：珠江河口伶仃洋叶绿素a质量浓度潮周期降雨量

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季风期间南海低空大气波导统计分析

电波科学学报 2012年第2期27卷 268-274页

作者：成印河赵振维张玉生广东海洋大学海洋与气象学院海洋科学系广东湛江524088 中国电波传播研究所山东青岛266017

根据1998年南海季风试验期间南海部分探空站、‘科学1号’和‘实验3号’观测的每天4次的高分辨率探空资料,引入截止波长判断式,统计分析了南海季风期间较强大气波导发生规律及时空分布特征。结果表明:季风期间南海较强大气波导的发生概... 详细信息

根据1998年南海季风试验期间南海部分探空站、‘科学1号’和‘实验3号’观测的每天4次的高分辨率探空资料,引入截止波长判断式,统计分析了南海季风期间较强大气波导发生规律及时空分布特征。结果表明:季风期间南海较强大气波导的发生概率为30%左右,从北到南逐渐增加,波导层结高度逐渐降低,70%以上发生在1km高度之内;大气波导发生概率和层结高度呈现‘低-高-低’的日变化趋势,夜晚发生波导概率较高,深夜波导层结高度最低,比较稳定。

关键词：南海季风试验大气波导统计特征

2019年11月西北太平洋热带气旋生成频数异常偏多的成因分析

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海洋预报 2021年第1期38卷 19-26页

作者：周群黄焕卿张润宇邓小花国家海洋环境预报中心北京100181

基于1979—2019年NCEP-DOE再分析资料、中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集和HadISST全球海温资料等,研究了2019年11月西北太平洋TC生成频数异常偏多的可能原因。结果表明:2019年11月西太平洋副热带高压(WPSH)强度偏强、脊线偏... 详细信息

基于1979—2019年NCEP-DOE再分析资料、中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集和HadISST全球海温资料等,研究了2019年11月西北太平洋TC生成频数异常偏多的可能原因。结果表明:2019年11月西太平洋副热带高压(WPSH)强度偏强、脊线偏北,其南侧偏东气流与越赤道气流交汇形成的西北太平洋热带辐合带偏强偏北、向东延伸,为TC生成创造了低层强的辐合、高层强的辐散、小的风速垂直切变以及对流层中层充足的水汽等有利的大尺度环境条件,导致TC生成频次异常偏多、生成位置偏北偏东。采用EOF方法进行分析,发现11月东亚大槽年际变化的第二模态为南北反位相型分布,对应的第二特征向量(PC2)与WPSH脊线指数具有高度一致性,且与同期西北太平洋上空TC生成频数呈显著的正相关关系。即当11月东亚大槽北部加深而南部变浅时,对应WPSH脊线偏北,TC生成频数偏多,表明深秋季节西风带槽脊活动对西北太平洋TC生成有一定的调制作用。进一步的诊断分析揭示了北太平洋海温异常可能是造成东亚大槽经向偶极子型变异的重要因子。

关键词：热带气旋西太平洋副热带高压东亚大槽

基于KFCM和改进CV模型的海面溢油SAR图像分割

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仪器仪表学报 2012年第12期33卷 2812-2818页

作者：吴一全郝亚冰吴诗婳张宇飞谢乾坤南京航空航天大学电子信息工程学院南京210016 国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室青岛266033 水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学) 厦门361005 中国科学院海洋环流与波动重点实验室青岛266071

图像分割是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像海面溢油检测的关键步骤之一,将核模糊C均值(kernel fuzzy C-means,KFCM)聚类方法及Chan-Vese(CV)模型应用于海面溢油SAR图像分割,为了解决单一KFCM方法分割精度不够高,及传... 详细信息

图像分割是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像海面溢油检测的关键步骤之一,将核模糊C均值(kernel fuzzy C-means,KFCM)聚类方法及Chan-Vese(CV)模型应用于海面溢油SAR图像分割,为了解决单一KFCM方法分割精度不够高,及传统CV模型对初始条件敏感和收敛速度低的问题,提出了一种基于KFCM和改进CV模型的海面溢油SAR图像分割方法。首先利用KFCM算法将海面溢油SAR图像从原始样本空间映射到高维特征空间,得到聚类结果;然后将其作为CV模型的初始条件,以降低CV模型对初始条件的敏感性,并利用图像边缘强度取代传统CV模型中的Dirac函数,以提高模型的收敛速度和对不同SAR图像的适应性。大量实验结果表明,所提出的基于KFCM和改进CV模型的海面溢油SAR图像分割方法具有分割精度高、运算速度快的优点。

关键词：海面溢油检测 SAR图像图像分割核模糊C均值聚类 Chan—Vese模型