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台风“利奇马”(1909)登陆青岛时黄海北部一次海雾过程的观测分析

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海洋学报 2024年第4期46卷 34-46页

作者：王倩时晓曚张苏平山东省气象防灾减灾重点实验室山东济南250031 青岛市气象台山东青岛266003 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室/海洋−大气相互作用与气候山东省重点实验室山东青岛266100

利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式,分析了2019年9号台风“利奇马”影响黄海北部期间发生的一次海雾过程,结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的... 详细信息

利用多种观测数据、再分析数据和后向追踪模式,分析了2019年9号台风“利奇马”影响黄海北部期间发生的一次海雾过程,结果表明台风影响下的环流形势是此次海雾形成并影响沿海的决定性因素。来自黄海南部的暖湿气团在台风中心右侧较冷的海面凝结成雾,台风中心右侧区域的偏南气流不仅使黄海南部的暖湿空气不断向北输送,为海雾的形成和发展提供充足的水汽,而且其从黄海西岸带来的暖气团和台风中心区域的下沉气流在雾区上空形成了显著逆温层,在大气边界层内形成了“上稳下湍”的层结结构,也有利于海雾在岸滨及内陆地区的维持和发展。而台风后部水平风转向和台风中心外围增强的水平风加强了大气边界层底部的垂直风切变,从而导致湍流混合增强和大气边界层稳定度下降,这是引发海雾消散的重要原因。

关键词：海雾台风大气边界层结构黄海

基于深度学习的南海东北部亚中尺度过程识别与分析研究

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海洋与湖沼 2024年

作者：金宇涛缪明芳张志伟中国海洋大学三亚海洋研究院海南省海洋立体观测与信息重点实验室三亚海洋实验室中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室/深海圈层与地球系统前沿科学中心

亚中尺度过程是海洋学研究的前沿热点领域，从高分辨率资料中实现亚中尺度信号的快速提取对开展亚中尺度动力学研究具有重要意义。为此，根据亚中尺度过程的物理特性，提出一种基于深度学习的自动识别方法，构建了基于U-Net网络的海洋... 详细信息

亚中尺度过程是海洋学研究的前沿热点领域，从高分辨率资料中实现亚中尺度信号的快速提取对开展亚中尺度动力学研究具有重要意义。为此，根据亚中尺度过程的物理特性，提出一种基于深度学习的自动识别方法，构建了基于U-Net网络的海洋亚中尺度过程识别网络(submesoscale processes automatic identification network， SM-Net)，该网络采用视觉几何组网络作为主干特征提取网络并引入改进的混合注意力模块以提升识别能力。基于高分辨率MITgcm模式数据，通过SM-Net准确识别出南海东北部全年的亚中尺度过程，并分类为冷涡、暖涡和锋面。南海东北部亚中尺度冷涡、暖涡和锋面均多发生于冬季，夏季的发生频率较低，但吕宋海峡的亚中尺度过程全年均较为活跃。除吕宋海峡外，亚中尺度冷涡夏季多发生于台湾岛西南海域、吕宋岛西南海域和吕宋岛沿岸，冬季多发生于南海北部陆坡陆架区；亚中尺度暖涡夏季多发生于吕宋岛沿岸，冬季在南海北部陆坡陆架区较为活跃；亚中尺度锋面的时空特征与冷涡相似，但黑潮流经区域的发生频率更高。亚中尺度过程罗斯贝数和动能的时空特征与发生频率具有较好的一致性，暖涡的动能、罗斯贝数和直径均弱于冷涡。上述识别方法在南海的成功运用，为应用SWOT (surface water and ocean topography)卫星数据研究亚中尺度过程提供了一定参考。

关键词：亚中尺度过程自动识别深度学习语义分割南海东北部

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海底峡谷浊流汇流后含沙量与速度变化研究

海洋地质与第四纪地质 2024年第4期44卷 78-87页

作者：张子涵任宇鹏陶威许国辉靳梓堃中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室青岛266100 山东省海洋环境地质工程重点实验室青岛266100

高速的浊流具有强大的破坏力,威胁着海底结构物的安全。海底峡谷是浊流向深海运动的重要通道,其中许多海底峡谷具有多条分支峡谷,而分支峡谷与主干峡谷浊流发生汇流后,含沙量、速度可能会增加,进而破坏力增强。本文通过室内水槽试验和... 详细信息

高速的浊流具有强大的破坏力,威胁着海底结构物的安全。海底峡谷是浊流向深海运动的重要通道,其中许多海底峡谷具有多条分支峡谷,而分支峡谷与主干峡谷浊流发生汇流后,含沙量、速度可能会增加,进而破坏力增强。本文通过室内水槽试验和数值模拟,研究了分支峡谷中的浊流汇流到主干峡谷中含沙量和速度的变化,并与仅有主干峡谷浊流的情景进行了对比。研究发现,发生汇流时,浊流的高度、含沙量和速度在头部均有增加,在汇流发生过后会有所减小,但含沙量和速度仍大于不发生汇流时的情况。本文试验结果可为有分支峡谷发生浊流汇流的现场监测位置及项目、速度推算提供指引。

关键词：海底峡谷浊流汇流速度含沙量

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跨大洋水声传播建模与绕射效应

地球物理学报 2024年第8期67卷 3253-3264页

作者：魏士俨杨燕明阮海林自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室福建厦门361005

跨大洋水声传播通常指传播距离超过一万公里、低频声波与深海海洋环境大尺度、连续相互作用的物理过程,是超远程水声探测的理论基础.水平绕射是指主要由水体声速变化引起的累积效应,是跨大洋水声传播中非常重要的物理现象.跨大洋水声传... 详细信息

跨大洋水声传播通常指传播距离超过一万公里、低频声波与深海海洋环境大尺度、连续相互作用的物理过程,是超远程水声探测的理论基础.水平绕射是指主要由水体声速变化引起的累积效应,是跨大洋水声传播中非常重要的物理现象.跨大洋水声传播水平绕射会引起声传播路径、到达信号方位角和声传播损失的巨大变化,导致因地形遮挡所产生的“声影区”变为“声照亮区”,有利于水声事件的跨大洋水声传播和信号的超远程检测.为了克服传统柱坐标系下水声传播模型空间分辨率逐渐变差的缺点,本文首先在直角坐标系下构建了一种跨大洋三维水下声传播模型,可实现近、远程声场空间分辨率不变的声场仿真.然后在美国声学学会标准斜坡地形等基准问题下,通过比较镜像解和仿真结果以验证该模型的精度.最后以2022年1月15日的汤加海底火山喷发为实例,开展了火山T波传播建模仿真,实现了从太平洋跨越到大西洋的水声场快速计算.声场计算范围超过16000 km.结果表明,太平洋火山所激发的T波在南美洲大陆的南端产生了绕射,能够经非大圆路径到达大西洋中部并为阿松森岛的水听器三联体H10N所探测到.通过对比不同波导条件下的声场模型仿真结果,发现在南极附近海域声速的变化是产生声水平绕射效应的主要原因.定量比较结果表明,当考虑水体声速变化的累积效应时,在水平距离10000~16500 km范围的垂直剖面内声传播损失降幅可达60 dB以上,在850 m深度的水平面内声传播损失降幅也达到60 dB以上.水体声速变化引起的绕射效应是水声观测系统能够接收到跨大洋传播声信号的根本原因.

关键词：跨大洋水声传播绕射效应汤加火山

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基于分布式光纤声传感火车噪声属性的车型识别及运行规律

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2850-2862页

作者：郑兴鹏邢磊张汉羽徐团伟刘怀山吴时国中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 海南省生态环境地质调查院海口570206 青岛市海洋地球物理勘探技术重点实验室山东青岛266100 中国科学院深海科学与工程研究所海南省海底资源与探测技术重点实验室海南三亚572000 中国科学院半导体研究所传感技术国家重点实验室北京100083

火车运行时产生强烈的移动噪声传播至地下空间,形成一种绿色环保、强能量的人工地震波.由于载荷系统形态基本固定,火车运行时间规律,震源重复性高,这种火车震源被广泛应用于轨道安全监测、近地表成像和城市地下空间探测等领域.分布式光... 详细信息

火车运行时产生强烈的移动噪声传播至地下空间,形成一种绿色环保、强能量的人工地震波.由于载荷系统形态基本固定,火车运行时间规律,震源重复性高,这种火车震源被广泛应用于轨道安全监测、近地表成像和城市地下空间探测等领域.分布式光纤声传感是一种新兴的地震采集技术,拥有密集采样、布设简单、抗电磁干扰能力强等优点,近年来在城市交通事件微震监测、裂隙探测和地下空间成像领域逐步应用.本研究基于分布式光纤声传感技术获得的秦皇岛试验场火车移动噪声数据,拾取了30个火车交通事件,开展火车噪声视速度、波形和频谱、能量时空变化的属性分析.结果表明:试验区光纤传感的火车噪声具有明显的属性差异,低速度重载荷的火车比高铁引起的地震振幅更大、能量更强,低速火车产生的噪声包含了丰富的低频信息;根据已知的视速度、振幅属性、时频属性,划分了4种类型的火车,并揭示了它们的进出站规律.本研究拓展了分布式光纤传感的应用场景,证明分布式光纤声传感有望应用于不同车型的通勤监测.

关键词：分布式光纤声传感火车震源交通事件噪声属性

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南海北部陆架区第二模态内孤立波观测分析

海洋通报 2024年

作者：黄必桂张琪谭海月黄晓冬中海油研究总院有限责任公司中国海洋大学三亚海洋研究院海南省海洋立体观测与信息重点实验室中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室

南海北部陆架区内孤立波在复杂地形和多尺度背景过程影响下具有丰富的传播特性和垂向模态结构，加剧了海上石油平台施工和作业的难度。为深化对南海北部高模态内孤立波特征的认知，利用2021年秋季在295 m水深处布放的一套潜标观测资料... 详细信息

南海北部陆架区内孤立波在复杂地形和多尺度背景过程影响下具有丰富的传播特性和垂向模态结构，加剧了海上石油平台施工和作业的难度。为深化对南海北部高模态内孤立波特征的认知，利用2021年秋季在295 m水深处布放的一套潜标观测资料，分析了陆架区典型第二模态内孤立波精细结构与不稳定性。典型第二模态内孤立波属于“凸型”内孤立波，它在10 min内引起上层海洋等温线上凸19.4 m，下层海洋等温线下沉31.8 m，并诱发出东向和南向流；中层等温线分布非常稀疏，存在最大达0.39 m/s的西向流速和0.41 m/s的北向流速。通过不稳定分析，发现中层层结较弱，理查德森数降低至1/4以下，达到了剪切不稳定的必要条件。垂直方向上，内孤立波垂向本征模态在75 m和205 m深度上分别具有1 个节点。基于敏感性试验，发现陆架区第二模态内孤立波精细结构与不稳定性对温跃层深度变化更加敏感，秋冬季较深的温跃层有利于剪切不稳定在第二模态内孤立波中触发。

关键词：南海北部陆架区内孤立波潜标观测精细结构不稳定分析

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超深水区基准面延拓驱动的反射波形反演成像

石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 790-799页

作者：王璇王腾飞程玖兵武泗海朱峰刘玉柱同济大学海洋与地球科学学院上海200092 海洋地质国家重点实验室上海200092

远离大陆架的海洋油气勘探与开发具有高风险、高投入的特征,对构造成像和储层预测精度要求很高,传统的基于射线理论的速度建模方法难以满足精细成像的需求。超深水探区地震观测受巨厚水层的影响,导致记录时间较长、数据规模和模型空间巨... 详细信息

远离大陆架的海洋油气勘探与开发具有高风险、高投入的特征,对构造成像和储层预测精度要求很高,传统的基于射线理论的速度建模方法难以满足精细成像的需求。超深水探区地震观测受巨厚水层的影响,导致记录时间较长、数据规模和模型空间巨大,因此难以大规模应用基于波动理论的速度建模方法。为此,提出基准面延拓驱动的反射波形反演成像技术。该技术利用基准面延拓剥离水层影响,消除地震波在水中的传播效应,降低数据规模、压缩模型空间、缓解速度—深度多解性,使全波形反演在深海区的实际应用成为可能。考虑到超深水探区有限炮检距难以记录到穿透较深的初至波,无法利用初至波进行波形反演更新速度,因此选用反射波形反演对延拓后数据进行速度建模,以便得到高精度速度模型和成像结果。理论模型合成数据和南海A区块实际数据处理结果表明,该技术能够大规模缩减数据量,并提高高精度速度建模的效率,可在超深水油气勘探中发挥积极作用。

关键词：超深水拖缆基准面延拓反射波形反演逆时偏移速度建模

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台湾海峡水沙数值模拟与地貌冲淤分析

海洋学报 2024年第4期46卷 90-105页

作者：钟皓周洁琼吴自银赵荻能曹振轶朱超自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 上海交通大学海洋学院上海200030 卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012

台湾海峡是我国最大的海峡,也是东海和南海进行物质和能量交换的主要通道。海峡内地形变化剧烈,海洋动力环境复杂,加上两侧众多山溪性河流携带大量泥沙流入海洋,是研究动力沉积作用的理想场所。目前,由于缺乏海峡整体的高分辨率地形以... 详细信息

台湾海峡是我国最大的海峡,也是东海和南海进行物质和能量交换的主要通道。海峡内地形变化剧烈,海洋动力环境复杂,加上两侧众多山溪性河流携带大量泥沙流入海洋,是研究动力沉积作用的理想场所。目前,由于缺乏海峡整体的高分辨率地形以及相关实测水文数据,以整个台湾海峡为研究区域的动力沉积模拟尚不多见。本文基于高分辨率地形和相关水文数据,建立了台湾海峡水动力数值模型,耦合泥沙输运模块,模拟台湾海峡的动力沉积过程,并用现场观测资料对模型进行了验证。动力模拟结果表明,台湾海峡的潮流流场由南、北两个潮波控制,具有明显的时间和空间特征,潮流流速夏季大于冬季,海峡中部小于南北两侧,北侧小于南侧。基于冲淤模拟结果,将台湾海峡划分为淤积区、侵蚀区、冲淤平衡区三大类共计7个沉积分区,淤积区沉积速率最大可达5 cm/a,主要集中在台湾浅滩北部,侵蚀区冲刷速率为2~5 cm/a。结合模拟结果,本文建立了台湾海峡沉积输运模式与“源-汇”格局模式,阐述了台湾海峡冲淤变化的动力学机制和“源-汇”过程。

关键词：台湾海峡数值模拟水动力泥沙输运地貌演变

贻贝筏式养殖区两类端足目生物分布特征及其与环境因子关系

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水生生物学报 2024年第7期48卷 1159-1169页

作者：朱帅麟单晓鸾刘明智印瑞杨凡蒋日进张秀梅浙江海洋大学海洋与渔业研究所舟山316021 浙江省海洋水产研究所农业农村部重点渔场渔业资源科学观测实验站浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室舟山316021 山东省乳山市海洋经济发展中心乳山264500 浙江海洋大学水产学院舟山316022

根据2022年8月(夏季)和2023年2月(冬季)枸杞岛贻贝筏式养殖区现场调查数据,对两类端足目生物(钩虾、麦秆虫)资源密度分布特征、空间生态位及其与环境因子的关系进行系统分析。结果显示:(1)夏季钩虾平均丰度(6.65±3.17)×10^(4) ind./m^... 详细信息

根据2022年8月(夏季)和2023年2月(冬季)枸杞岛贻贝筏式养殖区现场调查数据,对两类端足目生物(钩虾、麦秆虫)资源密度分布特征、空间生态位及其与环境因子的关系进行系统分析。结果显示:(1)夏季钩虾平均丰度(6.65±3.17)×10^(4) ind./m^(2)小于麦秆虫平均丰度(27.51±21.50)×10^(4) ind./m^(2),其中,钩虾主要分布于养殖区近岸侧,麦秆虫主要分布于养殖区离岸侧。钩虾平均质量密度(69.07±37.13)g/m^(2)小于麦秆虫平均质量密度(752.22±707.03)g/m^(2),钩虾、麦秆虫质量密度均呈现自养殖区中心至外围逐渐增大趋势,两参数最小值均出现于GQ3站位;冬季钩虾平均丰度(0.24±0.17)×10^(4) ind./m^(2)略大于麦秆虫平均丰度(0.02±0.04)×10^(4) ind./m^(2),与夏季相似,钩虾主要分布于养殖区近岸侧,麦秆虫主要分布于养殖区离岸侧,但分布区域逐渐向养殖区中部移动。钩虾平均质量密度(10.92±13.07)g/m^(2)大于麦秆虫平均质量密度(1.27±2.57)g/m^(2),不同于夏季,冬季钩虾、麦秆虫质量密度大致呈现自养殖区中部至外围逐渐减小趋势。(2)两类端足目生物两季空间生态位宽度范围为0.78—2.08,其中,夏季钩虾空间生态位宽度值最高(2.08),冬季麦秆虫空间生态位宽度值(0.78)最低,原因可能是钩虾生理结构更为完善,游泳能力与资源利用能力更强;两类端足目生物空间生态位重叠范围为0.37—0.72,夏季重叠值(0.72)高于冬季(0.37),可能是由于夏季钩虾、麦秆虫丰度高,且拥有相似的栖息环境与摄食习性,两者具有较强的竞争关系。(3)两类端足目生物与环境因子相关性分析结果表明:温度、pH、氨氮与硝酸盐是影响钩虾、麦秆虫分布特征的主要因子。研究旨在为贻贝筏式养殖区多营养层级养殖模式构建和现代化海洋牧场建设提供一定参考资料。

关键词：分布特征空间生态位环境因子钩虾麦秆虫

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