厄加勒斯反曲(Agulhas Retroflection,AR)区域是印度洋和大西洋进行水体交换和热量传输的重要通道,此处的热输送过程对印度洋和大西洋的热含量变化有显著的影响。本研究基于高分辨率地球模拟器海洋环流模式(OGCM for the Earth Simulato...厄加勒斯反曲(Agulhas Retroflection,AR)区域是印度洋和大西洋进行水体交换和热量传输的重要通道,此处的热输送过程对印度洋和大西洋的热含量变化有显著的影响。本研究基于高分辨率地球模拟器海洋环流模式(OGCM for the Earth Simulator,OFES)模拟的结果,刻画了1980—2017年AR区域(35.0°S—41.2°S)20.0°E断面上的纬向热输送特征,着重评估了热输送(Q_(H))各项分量的贡献,并探讨了流场变化对Q_(H)的影响。结果表明,气候态下年平均Q_(H)为−0.74 PW(负值表示向西),其中,平均流主导的热输送Q_(MEAN)和非线性过程主导的热输送(Q_(NLR))分别为−0.45 PW和−0.29 PW。流场变化主导的热输送(Q_(VEL))与Q_(H)时间序列相关性最高(r=0.59),方差贡献率高达43.24%。进一步的合成分析结果显示,Q_(VEL)的变化主要受到厄加勒斯流(Agulhas Current,AC)和厄加勒斯回流(Agulhas Return Current,ARC)的经向移动、伸缩和强度变化的调控。当西向的Q_(VEL)较小时,西向AC的减弱幅度大于东向ARC的减弱幅度,使Q_(VEL)整体呈现正异常;而当西向的Q_(VEL)增强时,AC和ARC都有所增强,AC向南拓展、流幅宽度增加,从而使西向Q_(VEL)的量值大于东向,Q_(VEL)整体呈现负异常。此外,本研究采用厄加勒斯反曲点来表征AC-ARC环流系统的位置,比较了反曲点的纬向移动和热输送强弱变化之间的对应关系,结果表明,二者在年代际尺度上存在一定的正相关关系。本研究系统展示了AC-ARC环流系统时空变异与跨洋盆热输送的对应关系,证实AC-ARC的环流位置和结构变化都对热输送过程有重要的调控作用,有助于进一步理解AR区域的环流特征及其潜在的气候效应。展开更多
内孤立波(internal solitary wave,ISW)的传播扰动声速场,进而引起声场周期起伏。本文利用数值仿真的研究手段,研究了内孤立波在不同类型的初始发射角度声线的多个声线上转折区域中传播时对声场产生的周期性影响,分析了对于声线掠射角...内孤立波(internal solitary wave,ISW)的传播扰动声速场,进而引起声场周期起伏。本文利用数值仿真的研究手段,研究了内孤立波在不同类型的初始发射角度声线的多个声线上转折区域中传播时对声场产生的周期性影响,分析了对于声线掠射角度、声能量到达时间这两个物理量的起伏频率,发现利用声学参数-时间曲线两点间的斜率与差值的偶次平方的乘积(product of the slope and the even square of the difference between two points of the acoustic parameter-time curve,PSD)处理方法更容易从这两种物理量中提取到显著的声场起伏特征。此外,讨论了高阶PSD参数对声场起伏特征提取效果的影响。结果表明,合适的高阶PSD参数可以提高PSD处理方法对声场起伏特征的提取能力。展开更多
针对水下阵列波达方位(direction of arrival,DOA)估计在少快拍情况下对相邻声源分辨能力差的问题,提出了基于迭代原子范数最小化的均匀圆环阵DOA快速估计方法。所提方法利用模态域处理方法对阵列流形进行预处理,将均匀圆环阵转换为虚...针对水下阵列波达方位(direction of arrival,DOA)估计在少快拍情况下对相邻声源分辨能力差的问题,提出了基于迭代原子范数最小化的均匀圆环阵DOA快速估计方法。所提方法利用模态域处理方法对阵列流形进行预处理,将均匀圆环阵转换为虚拟直线阵,然后通过对角重构估计无噪接收信号协方差矩阵,消除模态域处理引入的非均匀噪声的影响。为了充分利用接收信号稀疏性,同时避免字典网格搜索带来的误差,在模态域引入迭代原子范数最小化稀疏恢复方法,提出均匀圆环阵迭代原子范数最小化(uniform circular array-iterative atomic norm minimization,UCA-IANM)方位估计方法。原子范数最小化稀疏恢复问题一般采用内点法求解,该方法随接收信号快拍数增加,计算量急剧上升,不适用于水下计算资源受限的场景。在交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)的基础上,针对正则化参数难以选择的问题,提出了基于参数优化ADMM的UCA-IANM(UCA-IANM assisted by ADMM with parameter optimization,UCA-IANM-APO)DOA快速估计算法。仿真实验与实测数据分析表明,UCA-IANM-APO DOA快速估计方法的角度分辨能力和估计精度均优于传统DOA估计方法,求解速度较内点法提升了两个数量级。展开更多
文摘内孤立波(internal solitary wave,ISW)的传播扰动声速场,进而引起声场周期起伏。本文利用数值仿真的研究手段,研究了内孤立波在不同类型的初始发射角度声线的多个声线上转折区域中传播时对声场产生的周期性影响,分析了对于声线掠射角度、声能量到达时间这两个物理量的起伏频率,发现利用声学参数-时间曲线两点间的斜率与差值的偶次平方的乘积(product of the slope and the even square of the difference between two points of the acoustic parameter-time curve,PSD)处理方法更容易从这两种物理量中提取到显著的声场起伏特征。此外,讨论了高阶PSD参数对声场起伏特征提取效果的影响。结果表明,合适的高阶PSD参数可以提高PSD处理方法对声场起伏特征的提取能力。
文摘针对水下阵列波达方位(direction of arrival,DOA)估计在少快拍情况下对相邻声源分辨能力差的问题,提出了基于迭代原子范数最小化的均匀圆环阵DOA快速估计方法。所提方法利用模态域处理方法对阵列流形进行预处理,将均匀圆环阵转换为虚拟直线阵,然后通过对角重构估计无噪接收信号协方差矩阵,消除模态域处理引入的非均匀噪声的影响。为了充分利用接收信号稀疏性,同时避免字典网格搜索带来的误差,在模态域引入迭代原子范数最小化稀疏恢复方法,提出均匀圆环阵迭代原子范数最小化(uniform circular array-iterative atomic norm minimization,UCA-IANM)方位估计方法。原子范数最小化稀疏恢复问题一般采用内点法求解,该方法随接收信号快拍数增加,计算量急剧上升,不适用于水下计算资源受限的场景。在交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)的基础上,针对正则化参数难以选择的问题,提出了基于参数优化ADMM的UCA-IANM(UCA-IANM assisted by ADMM with parameter optimization,UCA-IANM-APO)DOA快速估计算法。仿真实验与实测数据分析表明,UCA-IANM-APO DOA快速估计方法的角度分辨能力和估计精度均优于传统DOA估计方法,求解速度较内点法提升了两个数量级。
