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北太平洋深海温盐流场数值模拟及其季节变化特征分析
1
作者 庄展鹏 王刚 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第3期537-551,共15页
深海环流研究有助于提高对全球气候变化、海洋生态系统等的深入认知。由于实测资料的缺乏,目前数值模拟仍是主要研究手段。基于自主研发的σ-Z-σ混合坐标MASNUM海洋环流模式,开展了关于深海环流特征分析的北太平洋气候态数值模拟研究。... 深海环流研究有助于提高对全球气候变化、海洋生态系统等的深入认知。由于实测资料的缺乏,目前数值模拟仍是主要研究手段。基于自主研发的σ-Z-σ混合坐标MASNUM海洋环流模式,开展了关于深海环流特征分析的北太平洋气候态数值模拟研究。σ-Z-σ混合坐标系发挥Z坐标和σ坐标的优势,实现对局部网格的灵活加密,是提高深海环流模拟精度的有效方法之一。采用WOA18、MIMOC和BOAArgo三套网格化实测资料对模拟结果进行评估,对比结果表明深海温盐场模拟结果整体上与实测资料非常接近;流场模拟结果虽然与实测资料计算得到的地转流相比存在一定偏差,但其中的深层西边界流、反气旋环流结构等分布特征较实测月平均资料更加明显,更接近于以往研究中的流场实测结果。基于数值模拟的深海环流特征分析结果显示,深层温度和盐度均值不存在明显的季节性变化,而温度和盐度均值异常的季节性变化显著,特别是温度均值异常在春夏季存在明显升高;水平和经向流函数在不同月份相差不大,表明其季节性变化不明显。 展开更多
关键词 气候态数值模拟 北太平洋深海环流 季节性变化 σ-Z-σ混合坐标
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涌浪影响海洋飞沫生成的实验研究
2
作者 马洪余 刘展池 +1 位作者 陈胜 戴德君 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第3期684-692,共9页
海洋飞沫在海气之间的动量、热量以及物质交换过程中发挥着重要作用。海洋飞沫的参数化估计依赖于海洋飞沫生成函数,然而现有海洋飞沫生成函数对相同风速下海洋飞沫生成量的估计值相差高达6个数量级。在已有的研究中,海洋飞沫生成函数... 海洋飞沫在海气之间的动量、热量以及物质交换过程中发挥着重要作用。海洋飞沫的参数化估计依赖于海洋飞沫生成函数,然而现有海洋飞沫生成函数对相同风速下海洋飞沫生成量的估计值相差高达6个数量级。在已有的研究中,海洋飞沫生成函数多数只考虑了风速的作用,波浪的作用往往被忽略,这是导致海洋飞沫估计量相差很大的原因之一。本文利用风-浪-流多功能实验水槽和海上观测平台,开展了有、无涌浪情况下海洋飞沫生成量的对比实验,研究涌浪对海洋飞沫生成量的影响。水槽实验结果表明,单纯吹风实验海洋飞沫生成量为5.49×10^(4)m^(-2)·s^(-1),当考虑涌浪时,海洋飞沫生成量最大降到1.39×10^(4)m^(-2)·s^(-1),海洋飞沫生成量减少近3/4。即与风浪同向的涌浪抑制了波浪破碎的产生,从而减少了海洋飞沫生成量,并且在本实验中波高基本相同,随着波长的增加,即波陡的减少,海洋飞沫生成量也随之减少。外海观测数据同样显示涌浪可以使得海洋飞沫生成量减少,两类实验证实涌浪可以抑制海洋飞沫的生成。本研究结果有助于海洋飞沫参数化方案的改进。 展开更多
关键词 海洋飞沫 涌浪 波长 波陡
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安达曼海南部内孤立波生成与传播的三维数值模拟
3
作者 张培超 王刚 +2 位作者 戴德君 乔方利 黄传江 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期452-465,共14页
安达曼海内孤立波频发且振幅较大,对海洋生态、海上活动等有重要影响。本文采用非静力近似的MIT通用环流模式(MITgcm),并结合遥感影像研究了安达曼海南部内孤立波的生成与传播过程。数值模拟结果表明,格雷特海峡、尼科巴群岛之间的水道... 安达曼海内孤立波频发且振幅较大,对海洋生态、海上活动等有重要影响。本文采用非静力近似的MIT通用环流模式(MITgcm),并结合遥感影像研究了安达曼海南部内孤立波的生成与传播过程。数值模拟结果表明,格雷特海峡、尼科巴群岛之间的水道、苏门答腊岛北部陆坡以及苏门答腊岛东北部陆坡是安达曼海南部内孤立波的4个主要生成源地,与遥感影像结果一致。本文还利用敏感性数值实验探究了二维模拟、潮流强度、地形结构等对该海域内孤立波生成与传播的影响。数值实验中,安达曼海内孤立波传播速度在2.3~2.6 m/s,振幅最大可达70 m,背景潮流越强,所生成的内孤立波列中内孤立波的数量越多、振幅越大,但相邻内孤立波之间的时间间隔变短。局地地形敏感性研究还发现双海脊能增强内孤立波的振幅和流速,并且对生成的内孤立波数量有较大影响。 展开更多
关键词 安达曼海 内孤立波 非静力近似
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基于FIO-COM的复杂海洋环境下的声传播效应研究
4
作者 杨春梅 李润 +3 位作者 刘宗伟 姜莹 吕连港 李显阳 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期578-589,共12页
海洋声学预报系统将海浪-潮流-环流耦合的海洋模型FIO-COM(Coupled Ocean Model)与水下声场传播模型协同连接。在此基础上,本文利用海表面高度异常数据识别和预测海洋中尺度结构的位置和演变,并生成相应的中尺度海洋环境下的声学参数,... 海洋声学预报系统将海浪-潮流-环流耦合的海洋模型FIO-COM(Coupled Ocean Model)与水下声场传播模型协同连接。在此基础上,本文利用海表面高度异常数据识别和预测海洋中尺度结构的位置和演变,并生成相应的中尺度海洋环境下的声学参数,可用于分析各种包含海洋中尺度结构在内的复杂海洋环境下的声传播效应。利用该系统计算并分析了冲绳海槽、黑潮锋面和北太平洋冷涡等实际海洋环境下的声传播效应,研究结果表明:相对于水体声速场的结构变化,冲绳海槽地形对声传播的影响更为显著,海槽外侧的声源在穿越海槽传播时,大部分声能量陷落在海槽底部,很难到达海槽对面;不考虑地形的影响,黑潮锋表面较高的水温能够导致近海面水域声能量减弱,相对于距离无关水体环境,声传播损失增大约5~10 dB;北太平洋冷涡使得声能量提前汇聚,进而改变汇聚区的宽度、强度和位置。 展开更多
关键词 声学预报 海洋模型 中尺度结构 声传播效应
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锚系阵列结合水下滑翔机观测策略研究——以南海中部为例
5
作者 罗强 王冠琳 +2 位作者 滕飞 徐腾飞 王岩峰 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第1期118-132,共15页
南海复杂的地形与水动力环境给观测带来了挑战,结合多种观测手段优势互补组成海洋观测网是南海观测未来的发展方向。本文选取锚系阵列与水下滑翔机这2种主要的定点观测和移动观测手段,以南海中部为例,设计锚系阵列与水下滑翔机的布放站... 南海复杂的地形与水动力环境给观测带来了挑战,结合多种观测手段优势互补组成海洋观测网是南海观测未来的发展方向。本文选取锚系阵列与水下滑翔机这2种主要的定点观测和移动观测手段,以南海中部为例,设计锚系阵列与水下滑翔机的布放站位,并基于区域海洋数值模式构建数据同化系统,设计观测系统模拟实验,进而通过对比不同方案下锚系阵列和水下滑翔机站位温盐数据的同化结果,探讨两者相结合的观测策略。在0~1000 m水深,模拟实验结果表明:受限于站位数量及分布位置,仅利用锚系阵列观测数据对温盐的同化精度改善有限;水下滑翔机观测数据的加入使得改进较为明显,对温度同化的改进主要体现在100~500 m,对盐度同化的改进则主要体现在100~250 m,这也分别对应初始温盐同化结果的均方根误差峰值深度区间;水下滑翔机初始布放站位与运动方式也会对实验结果产生影响,对于南海中部区域,水下滑翔机水平向右运动采样对温度的同化效果更好,在初始布放站位附近循环采样对盐度和海面高度异常同化效果更好。观测系统模拟实验结果可为南海未来的海洋观测网设计提供参考。 展开更多
关键词 锚系阵列 水下滑翔机 南海 观测系统模拟实验
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基于MobileViT的海洋浮游生物自动分类
6
作者 赵金凯 宁春林 +4 位作者 王为民 袁国正 纪永刚 方越 李超 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第1期214-230,共17页
随着海洋生态环境研究的不断深入,对浮游生物群落结构时空变化观测的需求日益增长。然而,目前基于人工智能的浮游生物分类算法,如多层卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN),在捕捉浮游生物多样性形态方面存在局限,效率和准... 随着海洋生态环境研究的不断深入,对浮游生物群落结构时空变化观测的需求日益增长。然而,目前基于人工智能的浮游生物分类算法,如多层卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN),在捕捉浮游生物多样性形态方面存在局限,效率和准确率均较低。为解决这一难题,本文提出一种浮游生物分类算法,该算法以轻量化视觉转换模型(Mobile Vision Transformer,MobileViT)为基础架构,使用深度可分离卷积替代标准卷积以减少参数的数量,有效减少模型复杂度;同时,利用局部感知注意力机制降低了注意力计算的复杂度,从而提高了模型的计算效率。本文使用2018年在南太平洋海域采集的剖面浮游生物个体图像,构建了一个包含9个浮游生物类别的数据集。基础分类模型应用于人工分类验证集时,加权平均准确率达到了92.04%。为进一步提升分类性能,本文在模型尾部应用分步概率滤波器消除错误分类,加权平均精确率提高到了96.93%。此外,本文使用同海域另一剖面的浮游生物个体图像作为测试集,对改进后的模型进行了测试,结果显示,该模型在测试集上的top1准确率达到了93.77%,为海洋浮游生物的分类工作提供了一种更加高效、准确的方法。 展开更多
关键词 浮游生物分类 MobileViT 卷积神经网络 概率滤波器
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中国第十次北极物理海洋学科学考察综述 被引量：6
7
作者 陈红霞 魏泽勋 +14 位作者 何琰 杨绍琼 龚强 钟文理 崔廷伟 崔凯彪 吕连港 俞启军 张彬彬 徐腾飞 杨廷龙 林丽娜 周鸿涛 焦晓辉 李豪 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期327-338,共12页
2019-08-10—09-27,自然资源部第一海洋研究所牵头实施完成了中国第十次北极科学考察,该航次采用的考察船为“向阳红01”科学考察船,这是我国首次利用非破冰船抵达北极海域执行科考任务。本航次在中央航道区域、楚科奇海、白令海等我国... 2019-08-10—09-27,自然资源部第一海洋研究所牵头实施完成了中国第十次北极科学考察,该航次采用的考察船为“向阳红01”科学考察船,这是我国首次利用非破冰船抵达北极海域执行科考任务。本航次在中央航道区域、楚科奇海、白令海等我国传统北极考察海域,以及东白令海陆架和西北太平洋新拓展的海域,进行了包括重点海域断面调查、锚碇潜标长期观测、多水下滑翔机协同观测、抛弃式和走航观测等在内的物理海洋学综合考察。其中,在白令海东部进行的断面观测和水下滑翔机协同编队观测均系中国首次,拓展了中国在北极的观测范围,提高了中国调查和监测北极环境的能力。本文概述了这次考察在物理海洋学方面的主要考察成果,并总结了航次完成的亮点工作。 展开更多
关键词 中国第十次北极科学考察 物理海洋学 北冰洋 东白令海陆架 西北太平洋
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“联合国海洋科学促进可持续发展十年”:内容与评述 被引量：11
8
作者 管松 于莹 乔方利 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期155-164,共10页
为了找到逆转海洋健康状况衰退的有效途径,联合国决定自2021年启动“联合国海洋科学促进可持续发展十年”(以下简称“海洋十年”)计划。2020年12月31日获得联合国大会审议通过的《“海洋十年”实施计划》以“构建我们所需要的科学、打... 为了找到逆转海洋健康状况衰退的有效途径,联合国决定自2021年启动“联合国海洋科学促进可持续发展十年”(以下简称“海洋十年”)计划。2020年12月31日获得联合国大会审议通过的《“海洋十年”实施计划》以“构建我们所需要的科学、打造我们所希望的海洋”为愿景,描绘了“海洋十年”的预期成果、挑战与目标,以及实施、治理、协调、筹资、监督与审查等机制。“海洋十年”被联合国喻为“一生一次”的计划,是联合国发起的海洋大科学综合性顶层计划,它将通过激发和推动海洋科学领域的变革,在全球和国家层面构建更加强大的基于科技创新的治理体系来实现海洋的可持续发展。这将深刻改变人类对海洋的认知与行为模式,深刻影响乃至引导海洋秩序的演化过程,也会对海洋区域合作整体布局产生较大影响。建议我国以“海洋命运共同体”理念为指导,积极参与“海洋十年”,作为深度参与全球海洋治理的核心抓手,尽快组建“海洋十年”国家委员会,制定中国行动方案,与国际社会一道推进海洋的可持续发展。 展开更多
关键词 海洋十年 实施计划 海洋创新 可持续发展 联合国
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基于水下滑翔机观测的印度洋东南海域环境噪声风关特性 被引量：1
9
作者 王金成 潘海东 +1 位作者 王冠琳 王岩峰 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期160-169,共10页
基于“海燕”水下滑翔机在印度洋东南海域实测的环境噪声数据和海面风速再分析数据:分析了此海域4~20 kHz内环境噪声时频特性;验证了滑翔机深度不会显著影响环境噪声的风关特性测量;定量计算了噪声谱级与海面风速的相关系数;利用最小二... 基于“海燕”水下滑翔机在印度洋东南海域实测的环境噪声数据和海面风速再分析数据:分析了此海域4~20 kHz内环境噪声时频特性;验证了滑翔机深度不会显著影响环境噪声的风关特性测量;定量计算了噪声谱级与海面风速的相关系数;利用最小二乘拟合得到各中心频率噪声谱级与风速的线性函数关系。结果表明:在小于4 kHz的频段内,因受所搭载温盐深仪CTD(Conductivity, Temperature, Depth)泵的噪声影响,噪声谱级与海面风速的相关系数在0.2以下;在大于4 kHz的频段内,环境噪声谱级与海表面风速变化趋势一致性较好,且在6~10 kHz频段内相关系数为0.8左右;在5~20 kHz频段内,噪声谱级与风速拟合呈线性函数关系,并且随着中心频率增高,倍频程损失平均为5 dB左右;在10 kHz处,拟合斜率最大,噪声谱级对海面风速变化的敏感度最高。 展开更多
关键词 海洋环境噪声 水下滑翔机 海面风速 相关系数 线性拟合
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不同层结条件下海浪生湍流混合特征分析及其对上层海洋的影响
10
作者 庄展鹏 袁业立 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期437-451,共15页
上层海洋混合过程的动力学研究和数值模拟一直是海洋和气象学家关注的重点之一,其中上层海洋垂向混合参数化方案的不准确直接影响海洋模式的模拟效果。风生海浪对海气相互作用以及上层海洋的内部混合都起到极为重要的作用。本文基于包... 上层海洋混合过程的动力学研究和数值模拟一直是海洋和气象学家关注的重点之一,其中上层海洋垂向混合参数化方案的不准确直接影响海洋模式的模拟效果。风生海浪对海气相互作用以及上层海洋的内部混合都起到极为重要的作用。本文基于包含垂向层结效应的海浪生湍流混合系数理论模型,开展不同层结条件下海浪生湍流混合系数的分布变化特征分析。构建了一维理想解析实验和准全球算例,结果表明,在100 m以浅的上层海洋中,混合层深度与上述混合系数呈现较为显著的负相关关系,当跃层或混合层深度较大时能够显著增强垂向混合过程,进而使表层暖水下降至更深的位置,加深混合层深度模拟结果。主要原因是由于深跃层条件下表层的层结效应较弱,因而对混合的抑制作用较小。此外,在准全球算例中海浪生湍流混合方案可显著提高海洋环流模式对上层海洋温度结构的模拟能力,模式对跃层处WOA13实测数据的模拟精度最高可提升60%以上。 展开更多
关键词 海浪生湍流混合 垂向层结条件 海洋环流数值模拟 跃层深度
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2019年夏季楚科奇海混合层特征分析 被引量：1
11
作者 孙永才 林丽娜 +1 位作者 魏泽勋 刘娜 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第1期93-105,共13页
为探究2019年夏季楚科奇海混合层的形成机制,采用多源高分辨率CTD数据,利用固定阈值法确定混合层深度(Mixed Layer Depth,MLD),并通过相关性分析和多元线性回归研究影响MLD的主要因素。研究表明,在该区域,采用0.1kg/m^(3)的阈值标准能... 为探究2019年夏季楚科奇海混合层的形成机制,采用多源高分辨率CTD数据,利用固定阈值法确定混合层深度(Mixed Layer Depth,MLD),并通过相关性分析和多元线性回归研究影响MLD的主要因素。研究表明,在该区域,采用0.1kg/m^(3)的阈值标准能更准确地估算MLD。从层化指数来看,盐度在楚科奇海的密度形成中占主导地位,对MLD的影响较大。本研究还发现,在3个海区风、动量通量和浮力通量对MLD影响的比较中,楚科奇海北部海区混合层深度分别受风和动量通量的影响最显著,而南部海区混合层深度受浮力通量的影响最显著。此外,在3个海区中北部海区动量通量和浮力通量的协同作用对MLD的贡献率最大。在不同区域,层化和风对MLD的影响程度不同,在楚科奇海北部,风对MLD的影响远大于层化,贡献率分别为38%和9%。除楚科奇海北部外的2个区域,风和层化对MLD的贡献几乎相等。 展开更多
关键词 楚科奇海 混合层特征 浮力通量 动量通量 层化
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考虑真实海流与变浮力的水下滑翔机运动控制
12
作者 李沛 王娜 +2 位作者 王岩峰 官晟 赵燕豪 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第3期135-141,共7页
以海燕Ⅱ水下滑翔机为研究对象,在同时考虑真实海流与海水密度和压强随深度变化而变化的影响下,对水下滑翔机的运动进行仿真分析与控制研究。针对上述影响非线性和时变性的特点,设计了一种模糊神经网络PID控制器以及改进型tanh激活函数... 以海燕Ⅱ水下滑翔机为研究对象,在同时考虑真实海流与海水密度和压强随深度变化而变化的影响下,对水下滑翔机的运动进行仿真分析与控制研究。针对上述影响非线性和时变性的特点,设计了一种模糊神经网络PID控制器以及改进型tanh激活函数,将重物块的位移距离与尾舵角度作为控制输入量,对水下滑翔机的纵倾与偏航运动进行控制。该方法将模糊控制的非线性控制作用和神经网络的高度自学习能力相结合,对PID参数进行调整,可以更好地适应水下滑翔机在海洋这种复杂的环境下工作。仿真结果表明,与传统PID控制相比,模糊神经网络PID控制器对水下滑翔机的运动控制效果较好,在一定程度上提高了水下滑翔机在海流与变浮力影响下的运动跟踪精度。 展开更多
关键词 水下滑翔机 变浮力 海流 运动控制 模糊神经网络
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南海陆坡区第一模态内孤立波能量与能通量特征研究 被引量：1
13
作者 高健男 陈亮 +1 位作者 熊学军 荣林泰 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第1期47-61,共15页
对于南海北部内孤立波能量及通量特征的研究,受限于观测数据的缺乏,前人的工作主要针对南海东北部的深水区内孤立波,而对陆坡浅水区内孤立波能量特征研究较少,本文基于南海北部东沙群岛西侧陆坡区潜标观测资料,从结构特征和统计特征两... 对于南海北部内孤立波能量及通量特征的研究,受限于观测数据的缺乏,前人的工作主要针对南海东北部的深水区内孤立波,而对陆坡浅水区内孤立波能量特征研究较少,本文基于南海北部东沙群岛西侧陆坡区潜标观测资料,从结构特征和统计特征两方面对该海域第一模态内孤立波能量与能通量进行分析研究。结果表明:①研究区第一模态内孤立波能量主要分布于海洋上层,垂向空间分布上动能集中于0~100 m深度,在海表面达到最大,而势能更集中于水体50~150 m深度,在海表面为0;动势能比随振幅增大而增大,当振幅小于60 m时,动能与势能数值相似,统计拟合比值约为0.98,当振幅大于60 m时,大部分内孤立波动能大于势能,统计拟合比值约为1.60;观测期间内9月总能量最大,12月平均能量最大。②研究区第一模态内孤立波能通量主要分布于海洋上层且为负值,其中非线性平流项要远小于速度压强项,其统计拟合比值约为0.34;观测期间内8月总能通量最大,12月平均能通量最大。③与海盆区及东沙群岛东侧陆坡区的2套历史潜标观测结果对比可得,内孤立波从海盆区到陆坡区的传播过程中存在极大能量损耗,该海区内孤立波统计拟合动势能比大于东沙群岛东侧陆坡区,这可能由于东侧陆坡区地形更为陡峭使得波形易于陡化,导致动能向势能转化。观测区内孤立波非线性程度总体要小于东侧陆坡区,但比海盆区更强,且该海区存在较强的局地能量耗散。 展开更多
关键词 内孤立波 陆坡区 能量特征分析 能通量特征分析
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南海陆坡区内孤立波传播速度分析
14
作者 吕建帅 姜文正 +3 位作者 赵健 蒋暑民 马洪余 戴德君 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第2期354-366,共13页
研究南海陆坡区内孤立波传播演变过程对于深入认知内孤立波机理、保障海上油气工程安全具有重要意义。本文利用南海东北部陆坡区观测资料,分析了内孤立波传播速度变化特征,对比了基于经典KdV(Korteweg-de Vries)方程的理论传播速度和实... 研究南海陆坡区内孤立波传播演变过程对于深入认知内孤立波机理、保障海上油气工程安全具有重要意义。本文利用南海东北部陆坡区观测资料,分析了内孤立波传播速度变化特征,对比了基于经典KdV(Korteweg-de Vries)方程的理论传播速度和实测传播速度的差异。结果表明,该区域内孤立波以第一模态下凹型内孤立波为主,不同测站共匹配到370个第一模态内孤立波信号,内孤立波的传播方向为274°~322°,实测传播速度介于0.78~1.52 m/s,传播速度表现出夏秋季大、冬春季小的季节变化特征。基于KdV方程的理论传播速度介于0.61~1.43 m/s,与内孤立波实测传播速度的吻合程度为58.1%~99.9%,且不同季节的吻合程度存在差异,春、夏、秋、冬季的吻合程度中位数分别为91.2%、91.5%、86.3%和85.9%。本文评估了经典KdV方程理论在该海域解释内孤立波传播速度的适用性,所得结果可为陆坡海域内孤立波的精准预测提供参考。 展开更多
关键词 内孤立波 传播速度 南海陆坡区域 KDV方程
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一种非系留式潜标剖面运动仿真研究
15
作者 姜清元 官晟 +1 位作者 李淑江 王岩峰 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第2期459-471,共13页
非系留式潜标结合了海床基和Argo浮标的工作模式与作业能力,是一种新型的海洋环境监测平台。为了深入了解非系留式潜标的运动性能,评估其用于高精度海洋观测的可行性,本文首先利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)方... 非系留式潜标结合了海床基和Argo浮标的工作模式与作业能力,是一种新型的海洋环境监测平台。为了深入了解非系留式潜标的运动性能,评估其用于高精度海洋观测的可行性,本文首先利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)方法计算了潜标周围速度场和压力场的分布情况,经评估潜标机身运动造成的误差满足国家标准的要求;在确定潜标总体结构后,构建了该潜标水下运动的六自由度数学模型,进而对模型在南海观测区的潜深、潜速等主要作业能力进行仿真。通过近海试验,证明了浮沉运动仿真结果与实测数据吻合良好,运动模型准确可信。本研究为非系留式潜标的定深运动等控制方法的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 非系留式潜标 运动建模 水动力分析 数据采样
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基于潜标观测数据的内孤立波人工智能检测模型
16
作者 李宜钧 王火平 +3 位作者 卢德杰 刘浩 陈亮 熊学军 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第2期339-353,共15页
海洋内孤立波通常携带着巨大的能量,给海上作业带来巨大的安全隐患,因此,对海洋内孤立波进行实时的检测有重要的意义。近年来,人工智能技术在各行业的应用越来越广泛,基于深度学习的目标检测技术也越来越成熟。本文结合现场观测数据和... 海洋内孤立波通常携带着巨大的能量,给海上作业带来巨大的安全隐患,因此,对海洋内孤立波进行实时的检测有重要的意义。近年来,人工智能技术在各行业的应用越来越广泛,基于深度学习的目标检测技术也越来越成熟。本文结合现场观测数据和基于深度学习的目标检测算法YOLOv5,开发了一种基于潜标观测数据的内孤立波人工智能检测模型。首先将数据归一化处理,再分别将不同观测要素数据传入网络迭代训练,训练完成后保存最优权重文件并用于评估模型。评估结果表明,在采用单要素检测方案中,温度检测模型稍好于纬向流速检测模型,而经向流速检测模型相对较差,其综合评价因子最值ε_(max)分别为80.94、78.74和72.02;在温度、纬向流速和经向流速三种要素不同组合的检测方案中,相比单要素和双要素方案,三要素方案的检测效果最好,ε_(max)达到82.48。该检测方案的准确率较高,检测速度较快,满足实时检测需求。 展开更多
关键词 内孤立波 目标检测 YOLOv5 潜标观测数据
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基于LSTM的海洋表面短期风速预测研究 被引量：12
17
作者 李亚蒙 孙宝楠 +1 位作者 丁军航 官晟 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期55-66,共12页
为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法... 为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法,对该站点所在海区海面风速在各季节性代表月份海面风速的24 h短期预测。同时通过不同预测时长的实验以及与BP(back propagation)神经网络神经网络和径向基函数神经网络(radialbasisfunctionneuralnetwork,RBF)的预测效果对比实验,证明了LSTM预测方法相比上述两种神经网络预测方法,在海表面风速预测应用中的优越性。最后通过多个海域对应的站点风速数据预测实验,证明了LSTM神经网络模型的普遍适用性,由相关系数和预测误差的分析可知该方法具备应对急剧变化数据的预测稳定性,可以作为海洋表面风速短期预测的一种可靠方法。 展开更多
关键词 神经网络 长短期记忆网络模型 海面风速 短期预测
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海洋内孤立波预警监测识别技术及其在流花16-2油田群开发中的应用 被引量：14
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作者 王火平 陈亮 +3 位作者 郭延良 曹柳忠 胡筱敏 熊学军 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期162-170,共9页
我国南海内孤立波发生频繁,由于其振幅大、流速强、能量集中等特点,已成为深海油气开发海上安装工程必须考虑的重大风险之一。依托现场守护船,提出一种内波流结构单体式监测、识别技术,采用KdV方程实现内波流预警,并成功应用于流花16-2... 我国南海内孤立波发生频繁,由于其振幅大、流速强、能量集中等特点,已成为深海油气开发海上安装工程必须考虑的重大风险之一。依托现场守护船,提出一种内波流结构单体式监测、识别技术,采用KdV方程实现内波流预警,并成功应用于流花16-2油田群开发项目海管管线终端(PLET)安装、浮式生产储卸油装置(FPSO)锚系及水下管缆回接、空气潜水等高风险作业的内波流预警安全保障中,同时基于此次内波流预警监测结果对该海域的内波生成源和生成机制进行了探讨。应用期间采用该技术共监测、识别并发布内波预警450次。应用结果表明,约93%的内波预警时刻误差在10 min以内,平均误差为±3.90 min。统计分析结果表明,该海域的内孤立波主要来源于巴士海峡而非局地的潮地相互作用,大致可以分为两类:一类是直接产生于巴士海峡,西传至该海域;另一类是局地产生,主要是由巴士海峡产生的内波西传至陆坡浅化分裂生成或是由巴士海峡产生的内潮西传至陆坡由于非线性变陡机制产生。该内波流监测技术在流花16-2油田群开发项目的成功应用,可为南海其他类似项目提供直接的借鉴。 展开更多
关键词 南海 内孤立波 内波流预警 KDV方程 油气开发 工程应用
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南海北部陆坡海域第二模态内孤立波统计特征 被引量：5
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作者 许培鹏 熊学军 +4 位作者 陈亮 宫庆龙 郭延良 于龙 吴凡 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期187-196,共10页
根据南海北部陆坡海域潜标观测数据,对该海域第二模态内孤立波统计特征进行分析。观测期间共发现72个第二模态内孤立波,包含101个第二模态内孤立波孤立子。该海域第二模态内孤立波以凸型为主,且最大振幅多为下凹振幅,占79.2%。KdV方程... 根据南海北部陆坡海域潜标观测数据,对该海域第二模态内孤立波统计特征进行分析。观测期间共发现72个第二模态内孤立波,包含101个第二模态内孤立波孤立子。该海域第二模态内孤立波以凸型为主,且最大振幅多为下凹振幅,占79.2%。KdV方程波速计算结果表明,波速可用三角函数描述,整体表现为夏季大、冬季小,且第二模态内孤立波流速呈明显的三层结构。最大流速深度及人工判别得到的上下层转向深度的统计结果表明:上层内波流流速转向平均深度约为97.7 m,中层内波流最大流速深度约为134.6 m,下层内波流转向平均深度约为204.2 m,内波流最大流速多发生在中层,流向主要为西北向,流速主要分布于0.2~0.8 m·s^(-1)区间范围内,占82.2%;上层流向主要为东南向,流速主要分布于0~0.6 m·s^(-1)区间范围内,占98.0%;中层流向主要为西北向,流速主要分布于0.2~0.8 m·s^(-1)区间范围内,占93.1%;下层流向主要为东南向,流速主要分布于0~0.4 m·s^(-1)区间范围内,占94.1%。本文系统性地给出了南海北部陆坡海域第二模态内孤立波统计特征,可为相关研究、水下航行及工程应用提供重要的资料和参考。 展开更多
关键词 第二模态内孤立波 陆坡海域 特征分析 转向深度
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基于FIO-COM的海洋声学预报系统的构建与应用 被引量：2
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作者 杨春梅 刘宗伟 +2 位作者 姜莹 吕连港 肖斌 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期510-519,共10页
将海洋模式与声传播模型结合在一起,设计开发了一种适用于高性能计算机的全球海洋声学预报系统FIO-GOAFS,该系统以自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合模式(FIOCOM)为基础,利用海洋模式预报的温、盐、深参... 将海洋模式与声传播模型结合在一起,设计开发了一种适用于高性能计算机的全球海洋声学预报系统FIO-GOAFS,该系统以自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合模式(FIOCOM)为基础,利用海洋模式预报的温、盐、深参数计算声速剖面,并对声速剖面进行水声环境特征诊断,之后将海洋模式与水下声场传播模型协同连接,结合地声模型(海底地形和底质参数),实现了全球海域的水声环境特征诊断及水下声场及相关结果的预报。海洋模型提供水下声学预报所需的水体声速、海浪波高等参数,地声模型提供海底地形、底质声速、密度以及衰减等参数,通过调用海洋-声学连接模块提取声传播路径的地形及海洋环境参数剖面,实现海洋模型和声学模型的有效连接。全球海洋声学预报系统在高性能计算机上并行实现,主要包括声场计算中的频点、方位角并行以及声学预报时针对地理空间区域的并行。最后,利用该系统预报并分析了全球海域的水声环境特性及声呐作用距离的季节变化和空间分布特征,为现代声呐的设计、操作和水下应用提供参考。 展开更多
关键词 声学预报 海洋模型 声传播特性 声道 水声环境特性
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