海洋内波

摘要： 中国南海是内波频发海域,卫星遥感在内波参数特征的统计分析中得到了广泛应用,但是卫星轨道的重复访问时间长,不能连续观测内波参数的变化特征。X波段海洋雷达具有高时间和空间分辨率,可以长期连续观测内波的变化,本文提出了利用X波段海洋雷达图像提取内波参数的方法,并利用连续观测的数据研究了各参数的分布特征。首先,对雷达图像进行预处理,包括平均处理及斜坡校正两步;利用二维快速傅里叶变换确定内波的传播方向,进而根据该方向上的径向廓线确定内波的相速度大小、波长及周期。最后,利用在南海石油平台上观测的X波段雷达图像对内波各参数进行提取和统计分析,结果表明,研究区域内波的传播方向多为西北向及西向传播,相速度多为0.6~0.8 m/s,波长一般为400~600 m,周期大部分不超过1000 s。

摘要： 随着遥感技术的迅猛发展,可用于观测海洋内波的数据源越来越丰富.本文基于静止轨道气象卫星连续观测的优势,开展了FY-4A气象卫星海洋内波观测研究.首先计算得到了FY-4A遥感影像耀斑区位置,并基于遥感影像对结果进行了验证;然后,以此为依据选择了适用于内波观测的FY-4A数据,对比了FY-4A与MODIS遥感影像成像的差异,表明了在一定条件下FY-4A遥感影像可观测到海洋内波;最后本文利用FY-4A遥感影像计算了内波的传播速度.本研究表明随着遥感器空间分辨率的提高,静止轨道气象卫星在海洋内波观测方面越来越体现出其优势,为海洋内波的研究提供跟踪观测数据.

摘要： 经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)是反演海洋内波参数的有效方法之一,但由于EMD存在模态混叠等问题,对海洋内波进行参数反演时会产生一定误差。相比较于EMD,变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)能够有效地抑制模态混叠现象。为了更好地对海洋内波进行参数反演,提出了一种基于VMD对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,简称SAR)遥感图像中的内波参数进行自动反演的方法。该方法先对SAR图像进行Canny处理,获取图像中的内波条纹信息,再根据内波传播方向自动选取灰度剖面;然后利用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)信号特征自适应分解模态函数的特点,再将分解得到的有效模态数作为VMD中参数K的参考值;最后利用VMD分解后的数据进行内波参数反演。试验结果表明:通过对Canny预处理后的条纹信息进行灰度剖面自动选取,解决了人为选取剖面所可能导致的误差;通过对剖面信号进行VMD处理不仅解决了EMD模态混叠的问题,成功地反演出内波的前导波振幅,而且所反演的结果与EEMD反演参数以及实测资料数据吻合得很好。

摘要： 卫星遥感数据和现场观测数据显示,南海北部尤其东沙海域是世界海洋内波活动最为频繁的地区之一.内波传播时产生的巨大能量和剪切力给海洋资源勘探开发造成极大威胁,在东沙海域进行海上拖缆地震调查时,多次出现电缆姿态控制失效、定位数据异常、设备损坏等极端状况.广州海洋地质调查局采用单源单缆准三维地震作业方法,通过技术、装备优化更新,最大程度确保了施工效率、设备安全以及数据质量.

摘要： 海洋内波是重要的海洋动力过程,在海洋中普遍存在,对海洋内波的遥感探测具有重要的研究意义和应用需求.内波的遥感探测涉及内波传播模型的建立与求解、内波遥感图像处理与特征提取、基于遥感图像的内波参数提取与反演,最终建立内波传播的预测与预警模型,上述都需要数学方法的支持.基于内波遥感研究的迫切需求,论述其在各环节上亟待解决的数学问题,以期为数学与应用搭建桥梁,促进内波遥感技术的进步.

摘要： 受海洋内波的影响,海面波浪振幅会增大,周期会变长,因其预报有一定的滞后性,经常给船舶带来危险.为此提出以下防范措施:加强对海洋内波的监测;海洋内波盛行季节锚泊入水链长应大于7节,保持主机备车、锚机备电状态;小型船舶或主机马力小的船舶切勿在海洋内波高发时段的海域锚泊;要利用各种有效手段尽量收集航行安全信息;加强船舶开航前的安全检查和新船员的培训.

摘要： 海洋内波在海洋活动中扮演重要角色.海洋内波研究对我国海洋科学的理论研究、海洋资源的保护、开发和利用以及海洋军事等方面均具有重要意义.为了及时发现海洋内波的发生地点以及对海洋内波参数进行定量分析,本研究基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)影像中内波明暗条纹的边界特性,提出了一种集成的海洋内波检测算法:主要运用列分离邻域处理和Canny算子边缘检测算法对条纹进行检测,并利用海洋内波的轮廓长度、面积比值及传播方向三个特征对条纹进行筛选,并将该算法应用于南海发生的多起海洋内波,以验证算法的鲁棒性和适用性.研究结果表明,该算法能够较好地识别出海洋内波的明暗条纹,不仅能够除去非内波条纹的轮廓,而且能够去除一些细小且不明显的内波条纹轮廓.利用余弦函数逐像素地对识别后的条纹进行拟合,然后根据拟合结果找出明暗条纹所在位置以及相邻明暗条纹之间的间距,从而判定出内波发生的位置.

摘要： 根据海洋水声环境的常见现象,分析海洋水声环境在水声探测设备应用环节存在的影响,研究操作水声探测设备的有效方法,旨在加强海域探测能力.

摘要： 本文采用无海底地形但考虑海洋跃层和剪切背景流的二维非静力准不可压缩方程组的数值模式,开展失稳垂向剪切背景流下线性和非线性对称型海洋内波生成演变的数值实验,并对结果进行分析、比较和讨论.研究结果表明,线性内波强度随积分时间始终呈指数增长,并有内波的对称不稳定;而非线性内波强度则在发展期呈准线性增长,最终进入稳定期.线性增长比非线性增长要快得多,非线性效应具有维稳作用.对该线性和非线性对称型内波,在跃层附近位密度扰动均有大值中心,即其为跃层所俘获,这与实际观测相一致;流函数与位密度扰动两者均有很好配合,位密度扰动的正、负中心分别相应于流函数的上升、下沉运动,表明有从海底向上的斜对流发生,且以跃层为顶盖.对线性内波来说,随积分时间增加,其波形大体不变,其正、负振幅也大体相同,并有符号相反原地增长的两个倾斜环流圈,而在它们之间则有较强倾斜上升流.非线性内波波形随积分时间改变,倾斜环流圈数目也在增加,最终形成负环流强于正环流的结果,并导致流函数、位密度扰动水平梯度剧增,其可视为间断.

摘要： 海洋内波在海洋活动中扮演重要角色.海洋内波的研究对我国海洋科学的理论研究、海洋资源的保护、开发和利用以及海洋军事科学的发展等均具有重要的意义.为了及时发现海洋内波以进一步研究其传播过程,基于合成孔径雷达SAR影像内波明暗条纹的边界特性进行海洋内波的检测算法研究具有十分重要的意义.提出了一种集成的海洋内波检测算法:列分离邻域处理与Canny算子边缘检测算法,再通过阈值和标准差的参数变化进行Canny检测.将这种算法应用于南海区域发生的历史海洋内波以验证算法的鲁棒性和适用性,结果发现可较好地识别出海洋内波并判定其发生的位置.同时分析了基于Lee滤波方法对Canny检测的影响.

摘要： 海洋内波是发生在海洋内部一种常见的动力现象,它虽然发生在海洋内部,但在传播过程中会引起海表面微尺度波的分布,在遥感图像中呈现明暗相间的条纹.遥感技术已广泛应用于内波的时空分布、生成与演变和参数反演等研究,是大范围内波观测的最佳手段.光学影像MODIS空间覆盖范围大、时间分辨率高,但易受云、雾等天气影响;SAR虽获取的数据量有限,但具有全天时、全天候的优势.本文将SAR与MODIS有效融合,利用MODIS、ENVISAT ASAR和RADARSAT-2遥感图像开展内波遥感探测及传播特性研究,给出了内波在SAR和光学图像中的特征并进行了分析;同时结合SAR和光学图像给出了南海北部内波的传播特征;最后基于SAR与光学融合数据进行了内波传播速度探测.

摘要： 在海洋内波的研究中,为了使问题简化常常使用刚盖近似条件,本文从二维线性控制方程出发,对非刚盖近似在海洋内波的垂直结构中的影响进行了研究.分别得到了0阶和1阶近似二维内波频散关系,并对两种情况下的波函数进行了对比分析.初步结果表明,二者的差别很小,因而目前通常使用的零阶频散关系能够很好的描述内波的特征.

摘要： 利用反射地震方法研究海洋内波已经成为地球物理学家和物理海洋学家共同关注的前沿问题.利用常规地震处理流程所得到的海水叠加剖面只能显示内波的大体形态,为了进一步提取其中的信息,本文尝试利用最新提出的EEMD方法对南海东北部海盆上方一段内波垂直位移数据进行分解,与传统的EMD方法相比,EEMD方法极大地减缓了尺度混合给分解结果带来的影响.分解结果显示,该处内波在不同的深度上具有不同的特征波长.200～1 050 m都包含1.25 km波长的内波,波动在垂向基本耦合;200～600 m包含3 km波长的内波,在部分区域波动斜向耦合,有可能指示该尺度内波在此区域传播速度随深度不同;200～800 m深度包含6.5km波长的内波,并且以650m为分界面上下波动相位差90°左右,指示该尺度内波能量的斜向传播.

摘要： 内波是发生在稳定层化流体中的一种波动，由于温度和盐度的变化，海水的密度分层是海洋的重要特征，而海面压力场变化、海底不平地形、潮汐作用以及海底地震等各种扰动激发的内波是发生在分层海洋内部的普遍现象。分层流体中的这种内波模态的水波有时会对海洋和海岸结构物的水动力特性产生很大的影响，而且还会产生一些与单层流体不同的水动力学现象。海洋内波在整个海洋动力学的研究中占有十分重要的地位，是物理海洋学的一个重要分支。因此，海洋内波的研究一直为海洋学家所关注本文讨论了内波越过理想截顶浅滩反射效应的级数形式解析解,通过引入变量替换,构造了内波越过水下浅滩时长波方程的解析解,在线性长波范围内,本文的模型不仅保证了解在整个浅滩上的收敛性,而且对浅滩的浸没深度没有任何限制,基于该解析解,分析了上下层流体的相对密度比、厚度比以及浅滩的大小和浸没度对波浪散射效应的影响.

摘要： 南海东北部地震剖面上呈现出内波的空间形态,由于南海内波的复杂性,东北部海水层结构表现出区域上的不均匀性,自相关长度和赫斯特数的空间变化揭示了这一特征.本文对南海东北部揭示海洋内波的地震数据进行处理,与Von Karman型自相关函数模型进行非线性拟合,获得了该区域海水的非均质性参数—自相关长度和赫斯特数.剖面中内波显著的区域,其介于0.25～0.4之间的赫斯特数与内波GM76模型谱的斜率相对应,得到的300～1000 m的平均自相关长度指示南海内波的主要特征长度.由于热盐细结构与混合作用有关,海水层地震图像的非线性参数分析有望探讨海水内部混合强度的空间变化.

摘要： 研究了海水的时变性对利用地震数据计算的海洋内波水平波数能量谱的影响，研究表明:当调查船与反射体同向运动时，观测到的反射体的水平波数较真实值变小，反之则变大。他们指出，反射体移动的速度与观测速度在一个数量级上，因此，利用地震数据计算内波谱时，由于反射体移动造成的误差不可忽略。

摘要： 在港口和海洋工程及流体力学实验室建设中,为消减波能的反射和透射,需进行相关研究及数值、模型试验.本实验针对孤立波单板消波板效率进行实验室模拟研究,该实验在中国海洋大学波动水槽中进行,利用重力塌陷方法生成孤立波,通过改变塌陷高度制造不同振幅的孤立波.改变单板消波板倾角,测定不同振幅孤立波与消波板作用前后入射波与反射波波形变化,计算孤立波能量耗散率,测定消波板消波效率.研究表明，塌陷高度与内孤立波振幅表现为线性正相关关系，且符合程度较高。地形倾斜角度为15°时塌陷高度与能量耗散率的相关性很低。在小于25°地形倾斜角度时，能量耗散率随着倾斜角度的增大而缓慢减小，且能量耗散率普遍较高，内波破碎较为完全。倾斜角度大于30°时，能量耗散率较低，内波基本不会破碎。地形倾斜角度为27°时，具有很好的消波作用。

摘要： 在港口和海洋工程及流体力学实验室建设中,为消减波能的反射和透射,需进行相关研究及数值、模型试验.本实验针对孤立波单板消波板效率进行实验室模拟研究,该实验在中国海洋大学波动水槽中进行,利用重力塌陷方法生成孤立波,通过改变塌陷高度制造不同振幅的孤立波.改变单板消波板倾角,测定不同振幅孤立波与消波板作用前后入射波与反射波波形变化,计算孤立波能量耗散率,测定消波板消波效率.研究表明，塌陷高度与内孤立波振幅表现为线性正相关关系，且符合程度较高。地形倾斜角度为15°时塌陷高度与能量耗散率的相关性很低。在小于25°地形倾斜角度时，能量耗散率随着倾斜角度的增大而缓慢减小，且能量耗散率普遍较高，内波破碎较为完全。倾斜角度大于30°时，能量耗散率较低，内波基本不会破碎。地形倾斜角度为27°时，具有很好的消波作用。

摘要： 在港口和海洋工程及流体力学实验室建设中,为消减波能的反射和透射,需进行相关研究及数值、模型试验.本实验针对孤立波单板消波板效率进行实验室模拟研究,该实验在中国海洋大学波动水槽中进行,利用重力塌陷方法生成孤立波,通过改变塌陷高度制造不同振幅的孤立波.改变单板消波板倾角,测定不同振幅孤立波与消波板作用前后入射波与反射波波形变化,计算孤立波能量耗散率,测定消波板消波效率.研究表明，塌陷高度与内孤立波振幅表现为线性正相关关系，且符合程度较高。地形倾斜角度为15°时塌陷高度与能量耗散率的相关性很低。在小于25°地形倾斜角度时，能量耗散率随着倾斜角度的增大而缓慢减小，且能量耗散率普遍较高，内波破碎较为完全。倾斜角度大于30°时，能量耗散率较低，内波基本不会破碎。地形倾斜角度为27°时，具有很好的消波作用。

摘要： 本发明公开了一种船载测量海洋内孤立波振幅的装置与方法，投放后的铠装光纤缆由于浪流作用会倾斜、弯曲，所测温度对应的位置并不是相应的深度，需要确定深度和铠装光纤缆的缆长的函数关系；利用定标温深仪的下降剖面和上升剖面温度及深度数据结合光纤在测量过程的剖面温度值进行深度和缆长的非线性函数关系拟合，利用拟合方程确定铠装光纤缆所测温度和深度的对应关系；由于在测量过程中铠装光纤缆还会上下漂移，利用铠装光纤缆测量温度过程中的定标温深仪数据再进行逐点对测量拟合方程的深度修正；当海洋内孤立波到来时，会使剖面温度变化，利用经过修正后的长时间序列剖面温度数据即可获得内孤立波的振幅。

摘要： 本发明公开了一种模拟海洋内孤立波的实验方法，装置包括透明水槽，水槽两侧槽壁的上端沿透明水槽长度方向分别设有第一直线滑轨；移动小车，横跨在所述第一直线滑轨上，与所述第一直线滑轨滑动连接，所述移动小车上通过转动支架安装有尾门提升机构，所述尾门提升机构上连接有尾门，倾斜挡板，设置在所述透明水槽内位于所述透明水槽造波机所在端；通过控制所述移动小车沿透明水槽纵向的移动、控制尾门提升机构快速将尾门提拉出水面以及通过转动支架转动整个尾门提升机构角度，来构建一阶及二阶模态内孤立波所需的梯形势阱结构。本发明可构建一阶和二阶模态内孤立波所需的梯形势阱，降低梯形势阱在重力塌陷过程中的能量损耗。

摘要： 本发明公开了海洋内波测量装置，包括耐压舱体，所述耐压舱体中空且在内部设有电池组、电路板以及铱星模块，所述电池组下方固定有姿态传感器，所述耐压舱体顶部安装有玻璃窗，所述耐压舱体底部开口设有舱体端盖，所述舱体端盖内穿插有防水线缆和温度探头，所述防水线缆底部穿插有通电消磁释放器和重块，所述耐压舱体侧壁设有防护组件，所述耐压舱体外侧设有包裹有浮体材料，所述浮体材料底部设有标准块安装柱和标准块，所述浮体材料外对称设有导流环组件，本发明利用铱星模块发送内波信号，并控制通电消磁释放器释放重物实现装置上浮，且能调节标准块数量实现密度微调，实现固定深度的悬浮，具有操作便捷，结构简单的优点。

摘要： 本发明公开了一种动力条件约束的海洋内波振幅遥感反演方法，属于卫星遥感技术领域，具体步骤为：收集观测区域内的卫星遥感影像数据，提取影像中海洋内波的波峰线和半振幅宽度；以前导波波峰线中心经纬度值为成像时刻内波的发生位置，计算该处海洋上层水深和海洋下层水深；以无量纲频散系数与无量纲非线性系数平方的比值为判定参数，计算内波的判定参数值；根据以下标准确定振幅反演方法：判定参数小于10时，采用Korteweg‑de Vries方程法；判定参数大于10时，采用非线性薛定谔方程法；利用确定的方法，反演得到遥感影像上海洋内波的振幅。本发明解决了以往内波振幅遥感反演方法不具有普适性的问题，建立了一种准确提取不同遥感影像上内波振幅的遥感反演方法。

摘要： 本发明公开一种基于多波束数据的海洋内波识别方法，包括步骤1：获取包括多波束测深数据、多波束回波数据和多波束水体数据的多波束数据；步骤2：根据多波束数据获得海底地形图、回波图像和水体图像；步骤3：根据底地形图、回波图像和水体图像判断是否发生满足各自条件的特征，若是，则继续执行，否则判断未发生内波；步骤4：判断第一特征和第二特征发生地是否指向同一位置，若是，则继续执行，否则判断未发生内波；步骤5：判断第三特征发生地与第一特征、第二特征共同指向的同一位置是否相同，若是，则判断发生内波，否则，判断未发生内波。本发明可高效、快速、准确判断内波是否发生和发生位置。

摘要： 本发明涉及一种基于主动控制振动翼板的海洋内波消波方法，先通过所述测量系统模块测量出内波作用在水下航行器上的水平、垂直方向上的压力，水下航行器当前所处位置上、下层的深度和密度分层，以及内波的声场参数；之后解出波方程，通过波形图得到内孤立波的振幅、波面形状和波的水平流速，将数据传输给数据处理模块；再将信息传输至控制中心。主动振动翼板模块根据控制中心传出的电信号指令，调整震振动的振幅、频率、相位等参数，使其与外来内波方向相反，但振幅、流速相同。将海洋内孤立波的检测和消除功能集成到一起，既可以对不同海域的内波进行检测与记录，还可以消除对水下航行器有威胁的内孤立波。

摘要： 本发明公开了一种非均匀空间分辨率星载微光成像仪的海洋内波监测方法及系统，其中方法包括将非均匀空间分辨率星载微光成像仪获取的微光观测数据样本转化为灰度图像后，从灰度图像中提取包含海洋内波条纹特征的局部图像，根据经纬度信息对各像元点的对应的微光观测数据进行几何校正后，将校正结果转换为新局部图像；通过比对数字化新局部图像并与局部图像各像元点，获得剩余局部图像；根据剩余局部图像计算对应的空间分辨率，并采用二维S变换模型根据空间分辨率和剩余局部图像计算海洋内波的水平波长和传播方向；其中系统适应上述方法。本发明能够实现通过非均匀空间分辨率星载微光成像仪获取的微光观测数据样本，获得海洋内波的水平波长和传播方向。

摘要： 本发明公开了海洋内波测量装置，包括耐压舱体，所述耐压舱体中空且在内部设有电池组、电路板以及铱星模块，所述电池组下方固定有姿态传感器，所述耐压舱体顶部安装有玻璃窗，所述耐压舱体底部开口设有舱体端盖，所述舱体端盖内穿插有防水线缆和温度探头，所述防水线缆底部穿插有通电消磁释放器和重块，所述耐压舱体侧壁设有防护组件，所述耐压舱体外侧设有包裹有浮体材料，所述浮体材料底部设有标准块安装柱和标准块，所述浮体材料外对称设有导流环组件，本发明利用铱星模块发送内波信号，并控制通电消磁释放器释放重物实现装置上浮，且能调节标准块数量实现密度微调，实现固定深度的悬浮，具有操作便捷，结构简单的优点。

摘要： 本发明公开一种基于多波束数据的海洋内波识别方法，包括步骤1：获取包括多波束测深数据、多波束回波数据和多波束水体数据的多波束数据；步骤2：根据多波束数据获得海底地形图、回波图像和水体图像；步骤3：根据底地形图、回波图像和水体图像判断是否发生满足各自条件的特征，若是，则继续执行，否则判断未发生内波；步骤4：判断第一特征和第二特征发生地是否指向同一位置，若是，则继续执行，否则判断未发生内波；步骤5：判断第三特征发生地与第一特征、第二特征共同指向的同一位置是否相同，若是，则判断发生内波，否则，判断未发生内波。本发明可高效、快速、准确判断内波是否发生和发生位置。

摘要： 本发明适用于海洋观测，海上作业安全保障，以及其它需要针对海洋特定现象采取措施的应用问题，比如海上作业所需要的内波预警。涉及海洋科考、海洋运载器、海洋仪器设备开发和海洋通讯等。提供一种基于用直升飞机或者无人机投放和回收的波浪滑翔器的海洋内波预警装置。其中，移动平台单元，改造和升级波浪滑翔器，使其能够在投放和回收时卷缆成折叠状态，入海后才把缆展开正常工作；水面内波检测单元安装在波浪滑翔器上，通过对于内波通过时海洋表层的形态(包括但不限于流速，湍流度，海表面光学性质等)改变来检测内波，控制和通讯部分在水面的船体里，内波预警信息也可以通过卫星实时传送到海上作业方。