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基于俯冲带动力学参数评估琉球海沟对我国东南沿岸的海啸威胁

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地球科学 2024年第2期49卷 403-413页

作者：李宏伟徐志国史健宇王宗辰杨怀玮国家海洋环境预报中心北京100081 自然资源部海洋灾害预报技术研究重点实验室北京100081

为了提升我国沿海海啸防灾减灾能力,加强民众海啸风险防范意识,系统地分析了琉球海沟俯冲带地震所引发海啸对我国大陆东南沿岸及台湾东部的潜在威胁,基于逻辑树与蒙特卡洛随机模拟的概率性方法对其海啸风险进行定量评估.考虑到琉球海沟... 详细信息

为了提升我国沿海海啸防灾减灾能力,加强民众海啸风险防范意识,系统地分析了琉球海沟俯冲带地震所引发海啸对我国大陆东南沿岸及台湾东部的潜在威胁,基于逻辑树与蒙特卡洛随机模拟的概率性方法对其海啸风险进行定量评估.考虑到琉球海沟历史地震记录稀少,基于俯冲带的动力学参数对该区域潜在地震的最大震级进行了修正.与此同时,结合前人对该区域的古海啸研究成果建立了海啸源参数逻辑树,分析了评估结果的不确定性.研究结果表明,2000年重现期下台湾东部宜兰县和花莲县周边的最大海啸波幅可以达到2~3 m;上海和浙江舟山的最大海啸波幅也能达到0.6 m和0.8 m左右.由于琉球海沟历史上没有灾害性海啸,其对东南沿岸和台湾东部的海啸威胁难以量化评估,模拟结果为今后该地区的海啸防御提供了理论依据.

关键词：琉球海沟地震海啸动力学参数危险性评估

基于HY-2卫星数据的热带气旋风速和气压反演

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遥感学报 2024年第6期28卷 1588-1601页

作者：张有广贾永君林明森马小峰国家卫星海洋应用中心北京100081 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081

基于HY-2卫星数据提出了主被动微波遥感联合观测热带气旋海面高风速和海面气压的方法。在海面风速观测方法中,利用与雷达高度计同步观测的校正辐射计获取的亮度温度信息来修正雷达高度计观测中受到的降雨影响,以此提升高风速观测能力。... 详细信息

基于HY-2卫星数据提出了主被动微波遥感联合观测热带气旋海面高风速和海面气压的方法。在海面风速观测方法中,利用与雷达高度计同步观测的校正辐射计获取的亮度温度信息来修正雷达高度计观测中受到的降雨影响,以此提升高风速观测能力。校正辐射计观测的降雨和海面粗糙度信息能够真实的反映在亮度温度中,结合雷达高度计观测的海面粗糙度信息,把校正辐射计观测亮温中的海面粗糙度信息剥离,将剩余的降雨信息等效为风速补偿到雷达高度计的原有海面风速观测中,进而得到海面高风速。在上述研究基础上,依据热带气旋期间气压差与风速差的比例关系,计算出中心气压。通过与预报和机载观测数据比对的结果表明:该方法能够实现热带气旋期间高风速的观测,HY-2卫星与预报数据和机载观测数据的均方根误差分别为1.3 m/s和1.0 m/s;海面气压均方根误差分别为5.5 hPa和4.6 hPa。同时,文中方法对于中低风速和中低风速条件下的海面气压也具备观测能力。

关键词：遥感 HY-2卫星热带气旋海面风速海面气压反演方法

海洋空间规划视角下的渤海海上风电用海兼容性研究

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海洋湖沼通报 2024年

作者：康琬超滕欣张盼盼赵奇威孟雪王秀娜国家海洋技术中心自然资源部海洋空间资源管理技术重点实验室

在国家推进实现“双碳”目标的重大战略决策背景下，提高海洋资源利用效率、引导调控海洋空间配置、优化海上风电用海空间，是海上风电产业有序发展的重要保障。文章基于海洋空间规划视角，采用相关性分析、综合分析和空间分析等方法，... 详细信息

在国家推进实现“双碳”目标的重大战略决策背景下，提高海洋资源利用效率、引导调控海洋空间配置、优化海上风电用海空间，是海上风电产业有序发展的重要保障。文章基于海洋空间规划视角，采用相关性分析、综合分析和空间分析等方法，研究了渤海海上风电与所在功能区内外用海兼容性。研究表明，在所在功能区内，渤海中部海域适合海上风电与波浪能用海兼容用海；在所在功能区外，海上风电可在农业围垦区、养殖区、增殖区、渔业基础设施区、港口区、航道区、锚地区、工业用海区、城镇用海区、固体矿产区、盐田区、风景旅游区和文体休闲娱乐区兼容选址；在此基础上，得到海上风电用海兼容选址适宜地点。

关键词：海洋空间规划海上风电兼容性渤海

极端海况下新型浮式海上平台生存性试验方法研究

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中国测试 2024年第8期50卷 51-60页

作者：李士花路宽王花梅郑慧源国家海洋技术中心天津300112 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

海上平台的安全性越来越受到重视,其安全性在一定程度上取决于安全设计标准和规范。目前针对极端海况下新型浮式海上平台生存性试验方法的有关标准较少。参考国际电工委员技术委员会颁布的IEC TS 62600-103中针对波浪能转换装置在极端... 详细信息

海上平台的安全性越来越受到重视,其安全性在一定程度上取决于安全设计标准和规范。目前针对极端海况下新型浮式海上平台生存性试验方法的有关标准较少。参考国际电工委员技术委员会颁布的IEC TS 62600-103中针对波浪能转换装置在极端海况下的生存性试验标准,在其可操作性和环境条件选取等方面做改进,提出针对新型浮式海上平台的生存性试验方法:选取100年一遇的波浪条件作为基准条件,并以基准波浪条件为中心值,分别选取两组波浪朝向不同、谱形不同、能量不同的对照海况条件,最终形成9组独立的环境条件,用于测试平台针对某一确定波浪海况下的最大响应;确定该波浪条件后,选取100年一遇的风、流条件,进行3组补充测试,分别为风、海流与波浪共向;风与波浪共向且与海流不共向;风、海流、波浪均不共向。并以布放于国家海洋综合试验场威海场区的“国海试Ⅰ”海上试验平台为例,采用数值模拟的方法,研究其在极端海况下的生存性。研究过程验证该生存性试验方法的可行性,提出的试验方法也可为将来相关标准的制定提供参考。

关键词：新型浮式平台极端海况生存性试验方法

大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

利用高阶径向导数带限模型进行重力向下延拓计算

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 442-452页

作者：邓凯亮黄谟涛吴太旗王伟平欧阳永忠陈欣熊雄刘敏王许海军研究院天津300061 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300 国家海洋局南海调查技术中心广东广州510300 91001部队北京100830

泰勒级数展开是实施位场向下延拓解算的主要方法之一。该方法的有效性主要取决于位场延拓参量各阶垂向(或径向)偏导数的求取精度及其可靠性。为了避免使用封闭解析核函数在球边界面出现奇异性带来的不确定性问题,依据各类重力观测经滤... 详细信息

泰勒级数展开是实施位场向下延拓解算的主要方法之一。该方法的有效性主要取决于位场延拓参量各阶垂向(或径向)偏导数的求取精度及其可靠性。为了避免使用封闭解析核函数在球边界面出现奇异性带来的不确定性问题,依据各类重力观测经滤波处理后均表现为一类有限频谱带宽信号的特点,提出将地球外部重力异常泊松积分式的核函数表示为球谐级数展开式,并将其截断为与重力观测值频谱范围相一致的带限求和式,进而通过直接求导方法,推导得到一组与带限核函数相对应的重力异常高阶径向导数带限计算公式,同时对该组公式进行了实用性改化,并将其应用于重力异常向下延拓泰勒级数展开式计算。使用超高阶地球位模型EGM2008设计两个阶段的数值计算检验方案,分别对重力异常高阶径向偏导数带限模型及其泰勒级数展开向下延拓模型的计算精度进行了检核评估,表明新模型具有良好的可靠性和有效性,在解算稳定性和计算精度两个方面都优于其他同类模型。

关键词：重力向下延拓高阶径向导数带限模型封闭解析核函数球谐级数展开截断式泰勒级数展开

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基于天通通信的内孤立波监测系统设计与应用

热带海洋学报 2024年

作者：张新文林冠英李锐祥杨威刘同木周保成银利强丁奕博自然资源部南海调查中心自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室

实时监测是实现内孤立波预警的前提和基础。本文根据内孤立波过程海流的特征,提出了一种基于天通通信的内孤立波监测系统。该系统在浮标端搭载海流计进行剖面海流的实时观测,并将数据进行分帧传输和丢包重传,保证观测数据的可靠实时传输... 详细信息

实时监测是实现内孤立波预警的前提和基础。本文根据内孤立波过程海流的特征,提出了一种基于天通通信的内孤立波监测系统。该系统在浮标端搭载海流计进行剖面海流的实时观测,并将数据进行分帧传输和丢包重传,保证观测数据的可靠实时传输;在云端采用数据接收存储和内孤立波识别功能解耦的设计,在实现内孤立波监测的同时,降低模块间的交互调用,提高系统运行的稳定性。海上工程应用结果表明,该系统运行稳定,浮标端数据采集率达100%,云端有效数据接收率达95.1%,且系统自动化内孤立波监测的功能有效地提高了内孤立波识别效率,保障了目标海域的施工安全。

关键词：内孤立波海洋浮标天通通信数据采集与控制

南海北部历史水文调查资料揭示的上升流现象及形成机制

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海洋学报 2024年第8期46卷 1-18页

作者：夏华永李锐祥自然资源部南海预报减灾中心广东广州510300 自然资源部南海调查技术中心广东广州510300 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300

南海夏季盛行西南季风,琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生,且受到广泛的关注。本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现,除了直达海面的上升流频发区域外,还存在次表层上升流分布形态:强西南季风下,贯穿琼东... 详细信息

南海夏季盛行西南季风,琼东、雷州半岛东部及粤东沿岸海域季节性上升流经常发生,且受到广泛的关注。本文在处理了南海北部的历史水文调查资料时发现,除了直达海面的上升流频发区域外,还存在次表层上升流分布形态:强西南季风下,贯穿琼东、粤西、粤东沿岸的次表层上升流;粤西陆架大区域次表层上升流;珠江口外冲淡水驱动的上升流;粤东海湾陆架底层水入侵及湾内气旋环流。这些分布形态在已有文献中未见报道,或关注不多。除了夏季强西南季风的Ekman输送、风应力旋度产生的Ekman泵吸,南海海盆尺度环流的底边界层Ekman效应可能是次表层贯穿上升流不能忽略的驱动机制。上升流同期的大气环流形态表明,南海北部正风应力旋度Ekman泵吸似乎是粤西陆架次表层上升流的主要驱动机制。正风应力旋度与珠江冲淡水联合驱动了粤西陆架气旋型环流。气旋型环流的辐散利于粤西陆架次表层上升流的形成与维持。在粤东海湾,西南季风驱动的湾内垂向环流,及水平气旋型环流是陆架底层水入侵海湾的主要驱动机制。大亚湾内核电温排水热力羽流利于湾内气旋环流的加强。海湾岬角利于红海湾气旋环流的形成。除了Ekman效应,上升流形成机制还需关注更多的动力因素。

关键词：南海北部上升流珠江冲淡水风应力旋度垂向环流

HY-2D卫星散射计海面风场产品在西北太平洋区域的适用性分析

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海洋预报 2024年第05期 89-98页

作者：刘晓燕张萌林晓娟郝赛彭炜国家海洋环境预报中心自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室自然资源部南海海域海岛中心

基于中国近海浮标数据、欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析资料ERA5和MetOpB卫星散射计ASCAT海面风场数据，对HY-2D卫星散射计反演的风场数据在西北太平洋区域的质量进行了检验评估，用以分析其在该区域的适用性。统计结果表明：HY... 详细信息

基于中国近海浮标数据、欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析资料ERA5和MetOpB卫星散射计ASCAT海面风场数据，对HY-2D卫星散射计反演的风场数据在西北太平洋区域的质量进行了检验评估，用以分析其在该区域的适用性。统计结果表明：HY-2D风场数据与中国近海浮标数据、ERA5数据和ASCAT数据均有较好的一致性，3组检验结果的风速均方根误差分别为0.98 m/s、1.23 m/s和0.58 m/s，误差都很好地控制在2 m/s以内；风向均方根误差分别为18.8°、16.8°和12.8°，误差均控制在20°以内；HY-2D风场数据与ASCAT数据有着最好的一致性。对比HY-2D风场数据和中国近海浮标站点风矢量数据，未发现离岸距离和误差之间的明显规律。在HY-2D风场数据与ERA5和ASCAT的对比结果中，近9成数据的风速绝对误差≤2 m/s、风向绝对误差≤20°。由此可见，HY-2D卫星散射计反演的海面风场数据在西北太平洋区域质量较高，能够较好地满足业务化应用的精度要求。

关键词： HY-2D卫星散射计海面风场西北太平洋适用性 ERA5