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加利福尼亚海湾及其邻近海域亚中尺度现象的地震海洋学研究

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地球物理学报 2022年第8期65卷 3040-3053页

作者：梁智超宋海斌范文豪杨顺海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092

亚中尺度过程连接了中尺度与小尺度过程,在上层海洋物质垂向交换和能量传输方面起到重要的作用.在加利福尼亚湾及其邻近海域2002年采集的地震剖面上观测到了亚中尺度的涡丝,锋面和涡旋结构.理论的涡丝垂向结构为一对偶极子次级环流,由... 详细信息

亚中尺度过程连接了中尺度与小尺度过程,在上层海洋物质垂向交换和能量传输方面起到重要的作用.在加利福尼亚湾及其邻近海域2002年采集的地震剖面上观测到了亚中尺度的涡丝,锋面和涡旋结构.理论的涡丝垂向结构为一对偶极子次级环流,由中间的高密度下沉流和两侧的低密度幅聚相向流构成,密度结构呈人字形分布的多个相向倾斜密度锋.地震剖面上中尺度涡的亚中尺度涡丝由多组相对的叠瓦状倾斜反射体构成,验证了涡丝内部密度锋的理论垂向结构.同时我们观察到亚中尺度涡旋的垂向结构及其涡丝结构,其涡丝在地震剖面上呈现为近水平的括号状反射,这种形态可能与旋涡星系的旋臂结构有一定相似性.随后计算了地震斜率谱和相对谱能量分布,通过亚中尺度涡旋和其它区域在不同波数段的能量强度差异,探讨了亚中尺度涡对能量耗散过程的影响.

关键词：亚中尺度地震海洋学涡丝结构加利福尼亚湾

地震海洋学方法在海洋混合参数提取中的研究与应用--以南海内波和地中海涡旋为例

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地球物理学报 2015年第7期58卷 2473-2485页

作者：拜阳宋海斌董崇志刘伯然陈江欣耿明会海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092 国家海洋局海底科学重点实验室国家海洋局第二海洋研究所杭州310012 中国科学院油气资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

混合是海洋中普遍存在的一种海水运动形式,对多个海洋学分支的研究具有重要的影响.随着物理海洋学的研究重心从大尺度向中小尺度现象过渡,近年来混合问题的研究重心也逐渐转向了中小尺度现象.内波与中尺度涡都是非常重要的中小尺度物理... 详细信息

混合是海洋中普遍存在的一种海水运动形式,对多个海洋学分支的研究具有重要的影响.随着物理海洋学的研究重心从大尺度向中小尺度现象过渡,近年来混合问题的研究重心也逐渐转向了中小尺度现象.内波与中尺度涡都是非常重要的中小尺度物理海洋学现象,对海洋能量在不同尺度中的级联发挥着重要的作用.本文基于地震海洋学研究了海洋混合参数的提取方法,并以南海内波和地中海涡旋为例进行了计算和分析.结果显示,南海内波在200～600m深度范围内所引起的混合可达10^-2.79 m^2·s^-1左右,比大洋的统计结果10^-5 m^2·s^-1高出两个数量级以上.而地中海涡旋所引起的湍流混合率可达10^-3.44 m^2·s^-1左右,与大洋统计结果相比高出1.5个数量级左右,并且地中海涡旋下边界的混合要强于上边界,这一特征与前人的研究一致,另外涡旋上边界之上以及侧边界的外侧也具有非常高的混合率.

关键词：混合内波中尺度涡地震海洋学经验模态分解

中美洲海域第二模态内孤立波的地震海洋学研究

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地球物理学报 2021年第1期64卷 195-208页

作者：范文豪宋海斌龚屹张锟孙绍箐海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092

以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多是第一模态内孤立波,本文利用地震海洋学方法首次在中美洲太平洋沿岸海域发现了第二模态内孤立波群.通过叠前偏移观察该第二模态内孤立波群细结构的变化,发现位于陆坡上的第二模态内孤立波ISW... 详细信息

以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多是第一模态内孤立波,本文利用地震海洋学方法首次在中美洲太平洋沿岸海域发现了第二模态内孤立波群.通过叠前偏移观察该第二模态内孤立波群细结构的变化,发现位于陆坡上的第二模态内孤立波ISW4在大约50 s的采集过程中,出现反射同相轴分叉、合并以及密跃层中心深度变化.利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算的这些第二模态内孤立波视相速度在0.5 m·s^-1左右,其视传播方向都是沿地震测线从SW到NE(44°N方向,0°指向北).通过对视相速度误差相对较小的三个第二模态内孤立波(ISW1、ISW3和ISW5)的视相速度进行分析,发现总体上第二模态内孤立波视相速度随着水深的增加而增加,另外一般情况下具有较大最大振幅的第二模态内孤立波的视相速度较大.

关键词：地震海洋学第二模态内孤立波中美洲太平洋沿岸结构特征传播特征

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南海海盆东北部内孤立波的地震海洋学研究

地球物理学报 2020年第7期63卷 2644-2657页

作者：范文豪宋海斌张锟许鹤翰龚屹孙绍箐海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092 台湾大学海洋研究所中国台北

以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多在东沙岛附近,本文在南海海盆东北部首次利用地震海洋学方法发现了海盆中的内孤立波.通过叠前偏移观察该内孤立波细结构的变化,发现内孤立波波形在采集时间段内整体较稳定,内孤立波浅层反射相... 详细信息

以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多在东沙岛附近,本文在南海海盆东北部首次利用地震海洋学方法发现了海盆中的内孤立波.通过叠前偏移观察该内孤立波细结构的变化,发现内孤立波波形在采集时间段内整体较稳定,内孤立波浅层反射相对深层变化较大.通过改进前人的方法,利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算内孤立波视相速度.该方法比直接使用共偏移距道集拟合的共中心点-炮点对曲线线性更好,其计算的内孤立波视相速度为0.82m·s^-1,内孤立波视传播方向为从NW向SE(172°N方向,0°指向北).

关键词：地震海洋学内孤立波南海海盆结构特征传播特征

地震海洋学方法在研究南海东北部海水水体结构中的应用

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地球物理学报 2010年第8期53卷 1852-1858页

作者：郑红波阎贫中国科学院边缘海地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301

反射地震方法一般用于地下地质结构的探测.本文采用南海东北部的一条地震测线记录,通过对水体反射信号的处理,获取了该测线上海水的声速剖面,并获得了海水水体结构的直观图像.在反射地震剖面上,可以看出南海东北部上层海水结构较为稳定... 详细信息

反射地震方法一般用于地下地质结构的探测.本文采用南海东北部的一条地震测线记录,通过对水体反射信号的处理,获取了该测线上海水的声速剖面,并获得了海水水体结构的直观图像.在反射地震剖面上,可以看出南海东北部上层海水结构较为稳定,没有明显的水体侵入痕迹,但中、深层海水中内波较为发育,这与物理海洋学上的研究结果是一致的.本文通过设计合理的数据模型说明了地震海洋学这种方法的可行性,并对地震海洋学的工作方法和方向上提出了一些意见和建议.

关键词：地震海洋学温盐结构南海东北部内波

南海东北部内孤立波包的地震海洋学和遥感研究

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地球物理学报 2021年第2期64卷 597-611页

作者：邝芸艳王亚龙宋海斌关永贤范文豪龚屹张锟海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092 广州海洋地质调查局广州510075 同济大学国家海底科学观测系统项目办公室上海200092

在南海东北部东沙环礁附近,内孤立波被大量地观测报道.在该地区内孤立波的传播和演化过程仍然存在许多待解决的问题.利用改进的地震海洋学处理方法对2009年夏的一段海洋勘探地震测线进行了重新处理,获得了50 m水深之下的水层反射图像,... 详细信息

在南海东北部东沙环礁附近,内孤立波被大量地观测报道.在该地区内孤立波的传播和演化过程仍然存在许多待解决的问题.利用改进的地震海洋学处理方法对2009年夏的一段海洋勘探地震测线进行了重新处理,获得了50 m水深之下的水层反射图像,发现了包含8个内孤立波的下沉型内孤立波包.遥感仪器中分辨率成像光谱仪(MODIS)图像在该段地震测量的3 h内,捕捉到同一个内孤立波包,经处理分析,获得前5个内孤立波的清晰图像.本文采用了两种方法计算内孤立波相速度,方法一是利用不同的叠前共偏移距道集剖面估算内孤立波的视相速度,并根据MODIS图像上内孤立波的传播方向对其进行校正;方法二是利用地震与MODIS图像联测直接获得传播相速度.将这两种方法得到的相速度分别进行对比,发现它们在数值大体一致.地震海洋学剖面可直接获得内孤立波包中8个内孤立波的特征参数,包括振幅、视半高宽和视波间距.该内孤立波包的最大振幅为117 m,最大视半高宽为1020 m,最大视波间距为4100 m.由于地震采集船和内孤立波之间存在类多普勒效应,且二者前进方向存在夹角,所以利用地震与MODIS图像联测得到的传播相速度,结合MODIS图像所推断的内孤立波传播方向对视半高宽和视波间距进行校正.首波的半高宽与遥感估算的特征半波宽的比值是1.75,接近理论比值的1.763;校正后的真波间距和遥感量测波间距数值基本一致.最后,结合地震观测前后的遥感图像和潮流数据推断这一内孤立波包为Type-b型.结果表明,将地震海洋学和遥感方法结合,可以更好地研究内孤立波的特征.

关键词：地震海洋学 MODIS图像内孤立波包内孤立波相速度内孤立波的特征

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海底冷泉的地震海洋学初探

地球物理学报 2017年第2期60卷 604-616页

作者：陈江欣宋海斌关永贤杨胜雄拜阳耿明会国土资源部油气资源和环境地质重点实验室中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266071 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071 海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092 国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广州510760

海底冷泉活动在全球大陆边缘海域广泛分布.与传统利用高频声学方法探测海底冷泉羽状流不同,本文利用常规多道反射地震(地震海洋学)方法对海底边界附近水体进行成像,结合盆地流体逸散结构特征,圈定活动冷泉流体活动发育位置,分析其地震... 详细信息

海底冷泉活动在全球大陆边缘海域广泛分布.与传统利用高频声学方法探测海底冷泉羽状流不同,本文利用常规多道反射地震(地震海洋学)方法对海底边界附近水体进行成像,结合盆地流体逸散结构特征,圈定活动冷泉流体活动发育位置,分析其地震反射特征和流体活动特征.研究表明,活动冷泉流体渗漏、逸散活动在多道反射地震剖面上一般呈羽状、扫帚状和不规则状几何形态,内部反射杂乱,反射振幅偏弱,但也有振幅增强的情况出现,这可能是由于含有较多泥质和细粒颗粒物悬浮.所造成的.冷泉活动一般与盆地内部泥底辟、流体管道、断层和裂隙、气烟囱、海底麻坑和泥火山等流体逸散结构相关,反映了地层内部流体自深部向浅部运移,在海底渗漏、逸散形成了活动冷泉.但分析结果仍需要进一步实地观测和理论模拟等相关研究确认.

关键词：地震海洋学冷泉天然气渗漏麻坑泥火山

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南海北部雾状层分布和特征的地震海洋学研究

地球物理学报 2018年第2期61卷 636-648页

作者：耿明会宋海斌关永贤陈军海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092 国土资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局广州510760

利用地震海洋学方法在南海北部陆架和上陆坡区域发现了15个雾状层.这些雾状层的延伸长度从几千米到几十千米,厚度十几米到一百米,其顶界所处水深在135m至715.5m范围之间.雾状层在地震海洋学剖面上表现为强反射特征.不同于其他传统声学... 详细信息

利用地震海洋学方法在南海北部陆架和上陆坡区域发现了15个雾状层.这些雾状层的延伸长度从几千米到几十千米,厚度十几米到一百米,其顶界所处水深在135m至715.5m范围之间.雾状层在地震海洋学剖面上表现为强反射特征.不同于其他传统声学或光学方法,地震海洋学方法分辨率高,且能在短时间内对整个水体进行成像,可以记录到雾状层的时空变化特征,实现对雾状层的"四维"观测.南海北部上陆坡区域是内孤立波浅化、能量耗散集中的区域,在此过程中内孤立波会导致较大的波致流速,侵蚀海底使得表面沉积物再悬浮,进入水体,形成和维持雾状层的存在.

关键词：雾状层地震海洋学内孤立波沉积物再悬浮南海北部

海底边界层异常(地震海洋学)反射地震特征的地球物理分析

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地球物理学报 2016年第6期59卷 2148-2161页

作者：陈江欣拜阳关永贤杨胜雄宋海斌刘伯然国土资源部油气资源和环境地质重点实验室中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266071 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266071 海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092 国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广州510760 国家海洋局第三海洋研究所厦门361005

通过对南海北部与西部大量反射地震剖面海水层部分进行再处理,与以往地震海洋学主要关注海水层内部的反射结构不同,本文重点对海底附近水体的各种复杂反射地震特征进行分类、分析与总结.与传统对海底边界层的定义不同,我们将海底边界附... 详细信息

通过对南海北部与西部大量反射地震剖面海水层部分进行再处理,与以往地震海洋学主要关注海水层内部的反射结构不同,本文重点对海底附近水体的各种复杂反射地震特征进行分类、分析与总结.与传统对海底边界层的定义不同,我们将海底边界附近的水体称之为海底边界层.本文利用传统地震相分析方法,分析海底边界层各种复杂反射地震结构的几何形态、内部反射结构、连续性、振幅以及视频率特征,结合过去相关的地震海洋学研究成果、海底边界层理论与其它各种海底附近作用/过程,不仅对中尺度涡旋、内孤立波和背风波在地震剖面上的反射地震特征进行了归类与分析,并推断最新发现的一些反射地震特征可能揭示的各种海洋作用/过程,例如不同的地震相特征可能反映了海底湍流边界层,海底沉积物再悬浮,天然气渗漏羽状流和麻坑内部异常上升流相关海底界面作用过程.结果分析表明,地震海洋学方法不仅能够对海洋内波、涡旋等物理海洋现象进行研究,同时也能够对海底附近各种复杂海洋作用/过程进行成像,从而拓展了地震海洋学的研究领域,一定程度上也能为过去不能有效对海底边界面发生的各种冷泉热液活动、生物和沉积等作用过程进行现场观测提供新的探测方法和研究视角.

关键词：地震海洋学沉积动力学地震相麻坑南海