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在把握水下滑翔机功能特点和内波运动特征的基础上,提出水下滑翔机中性悬停、随体原位观测内波的方法。首先需要对水下滑翔机加装加速度计和深度计,用于记录并辅助控制其运动过程;其次,控制水下滑翔机下潜至目标区域的跃层梯度最大处水层,通过中性体浮力控制和姿态调节系统实现水平悬停,做到最大化无滑脱随流运动;然后,水下滑翔机在遭遇内波后跟随内波一起运动并进行同步观测;最后,分析观测数据,并基于相应特征选定内波物理模型,建立内波的三维运动学结构模型。该方法是内波直接观测技术的有益探索,对深入发挥水下滑翔机观测效能、把握内波运动学结构和动力学支撑有重要作用。 相似文献
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印尼贯穿流源区马鲁古海和哈马黑拉海水团来源的气候态分析 总被引：3，自引：1，他引：2
本文利用World Ocean Atlas 2013（WOA2013）气候态的温盐资料和the Simple Ocean Data Assimilation （SODA v3.3.1）流场数据，分析印尼贯穿流东部源区马鲁古海和哈马黑拉海的水团垂向分布特征及其来源，特别是次表层、中层及深层水的来源和路径。结果表明，气候态下，马鲁古海次表层的高温高盐水来自于北太平洋，与北太平洋热带水性质接近，哈马黑拉海次表层主要是来自南太平洋热带水；中层水以低温低盐为特征，马鲁古海的中层水来自南太平洋，受南极中层水控制，哈马黑拉海的中层水可能是从马鲁古海而来的南太平洋水；对于次表层和中层之间的过渡层，马鲁古海与哈马黑拉海的水源为南、北太平洋的混合水，且两个海域之间也存在着水团交换；在深层，马鲁古海的水源更倾向于班达海北部及塞兰海，而与太平洋水无关，哈马黑拉海由于地形阻挡也难以与太平洋直接发生水团交换。 相似文献
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基于WOD13(World Ocean Database 2013)的温盐观测资料,分析了对马海峡断面和日本海内一断面上温盐分布的季节变化特征,并利用水团组成混合比的方法探讨了对马海峡断面处的水团组成对日本海内断面上温盐分布的影响的季节和年际变化。研究表明:对马海峡断面上水团组成呈现显著的季节变化。冬季,整个水层被高盐水占据;夏季,对马海峡表层出现高温低盐水,底层为高盐水,次表层为表层低盐水和底层高盐水的混合水体;春秋为过渡季节。日本海断面上,秋季温盐分布最为复杂,表层为高温低盐水,次表层为高盐水,其下为低温高密水。两个断面季节变化对比可以看出,夏季对马海峡断面处的水团组成会影响秋季日本海断面上的温盐分布。夏季对马海峡表层和次表层水是秋季日本海断面表层50m以浅出现低盐水的主要原因;对马海峡深层高盐水主要影响秋季日本海断面50～150m水层,混合比可达0.82;其下为日本海固有水。夏季对马海峡处水团组成的年际变化也会影响秋季日本海断面上温盐分布的年际变化。长江流量较大的年份,夏季对马海峡表层和次表层低盐水的核心盐度值偏低,秋季其在日本海断面上的混合比就高于其他年份;对马海峡底层高盐水在日本海断面上混合比的年际变化则决定于其影响水层上的流场结构和温盐分布。 相似文献
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风生近惯性内波破碎引起的跨等密度面混合在海洋内部混合中起重要作用。然而其参数化对海洋模式的模拟影响仍有待进一步认识。本文给出的是在模块化海洋模式（MOM）中海洋表面边界层以下引入一个考虑风驱动近惯性内波破碎引起的跨等密度面混合参数化方案的研究工作。模拟结果显示，该方案有效改善MOM4模拟的上层1 000 m以上的温盐偏差，特别是在北太平洋和北大西洋的通风地区。数值试验表明，风生近惯性内波破碎有可能是维持海洋通风过程的重要机制之一，它使得海洋通风区的位温变冷，盐度变淡，整层等位密面加深。维持的通风过程使得北太平洋副极地大涡的影响延伸到副热带大涡。从而模拟的北太平洋中层水源头及其副热带大涡东侧的温盐更接近观测实际。同时，模拟的北大西洋经圈翻转环流强度也更为合理。 相似文献
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水下滑翔机作为一种新型移动观测平台，可以对热带气旋过境期间引发的海洋响应进行全方位的观测，利用获取的观测数据能够进一步增强台风预报的准确性。从水下滑翔机相较于其他热带气旋观测方式的优势展开，基于“海燕”系列水下滑翔机观测到的台风“天鸽”(Hato)引起的海洋温盐异常历史数据， 并结合同期卫星的观测数据和 JMA(Japan Meteorology Agency)最佳台风路径数据库，分析研究水平和垂直方向上的海洋温盐异常响应。验证了 4 台“海燕–II”水下滑翔机具有对 2017 年台风“天鸽”引起的海洋响应进行精细化剖面观测的能力，可以完整捕捉台风过境引起的垂直混合现象以及降雨对其观测区域内盐度变化的影响，并分析水下滑翔机观测数据得出台风期间海洋响应的程度与其距离台风的位置有关，即台风期间水下滑翔机观测海域与台风路径距离越近，其温盐异常变化越明显，并且台风路径右侧海域相较于路径左侧海域的温度异常幅度更大。 相似文献
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设计了一种水下滑翔机对中尺度涡进行水文学、运动学原位观测的方法,以航行过程与观测过程分离为原则。在硬件改进上,为水下滑翔机安装加速度传感器,用于测量水下滑翔机的运动加速度,特别是中性悬停时随着水体运动的加速度,加速度积分计算得到运动速度。在观测方法上,通过海表高度异常资料判断待测中尺度涡的位置、范围和移动方向,利用2台水下滑翔机分别在中尺度涡移动方向和移动方向法向的路径上做正交路径的剖面观测,进行中尺度涡的温盐测量;对温盐测量结果进行即时分析,得到上均匀层、强跃层、下均匀层的位置,控制4台水下滑翔机在这些水层中性悬停,做无滑脱随流运动,进行同步针对性观测。论述了浮力的精确控制方法、由水下滑翔机随流运动速度推导海流速度的过程。本方法不仅测量中尺度涡的温盐分布,还对中尺度涡的三维结构做系统的运动学观测,对中尺度涡观测技术的发展具有重要意义。 相似文献
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海洋微结构湍流作为常见的海洋运动,对海洋中溶解质扩散、能量转移有显著作用,对海水运动及其温盐特性等有重要影响。作为低能耗、无动力的海洋观测平台,水下滑翔机具有噪声低、航时长,易回收等优点,使得长期不间断低成本观测湍流成为了可能。在本文中,从湍流观测原理的维度出发,研究分析滑翔机运动特性对湍流数据的影响;通过解析滑翔机在垂直面内运动方程,获得适合湍流观测的滑翔机运动参数;利用傅里叶变换从时域与频域分析了滑翔机的振动特性;最后通过海试,验证了基于水下滑翔机的湍流观测平台长时间不间断观测海洋湍流的能力。 相似文献
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基于2019年夏季中国第十次北极科学考察("十北"科考)中"海燕"水下滑翔机观测的温度和溶解氧(Dissolved Oxygen, DO)数据,对白令海海盆区水团分类,及其温度和溶解氧分布特征进行了分析研究。结果表明:北极白令海海盆区水体一般由温度差异较为明显的上层水,中层水和深层水组成,其温度水平分布具有东高西低的特点,且随着深度的增加,水平温差逐渐减小。白令海上层水位于50 m以浅的位置,在约30～50 m深度处存在强温跃层,温跃层自西向东深度略有增加,且厚度不均匀,跃层强度约为0.31℃/m;白令海中层水位于50～250 m深度处,主要为冬季残留水,中层冬季残留水分布具有一定地区性差异,在此位置存在温度最小值,约为2.7℃;白令海深层水水体较稳定,温度随深度缓慢降低。对比垂直断面温度特征和溶解氧特征可知,白令海中层冬季残留水溶解氧含量较高,高于上层水团;在中层水与深层水之间存在氧跃层,氧含量从250μmol/L快速下降至50μmol/L,并随着深度的增加,在1 000 m深处降至20μmol/L。 相似文献
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为更好地掌握亚丁湾海域海洋水文环境的特征规律,利用Argo(array for real-time geostrophic oceanography)全球海洋实时观测网计划提供的海洋上层温盐剖面资料,结合水团和跃层统计分析方法,得出了该海域的海水温盐结构及海流特征规律。结果表明,索马里流沿索马里-阿拉伯半岛海岸由西南向东北流,在索马里东岸常年存在很强的顺时针流涡;该海域水体结构可分为表层高温低盐水、次表层次高温高盐水、中层低温低盐水、深层低温低盐水,500 m以深为均匀水团,上升流使得200 m以上水层海温存在双峰结构。 相似文献
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基于中国Argo实时资料中心发布的2004年1月至2017年12月Argo全球温盐资料,运用直线定位法和隶属关系,对吕宋岛以东海域(120°~140°E,10°~30°N)水团进行分析,划分出北太平洋次表层水团(NPSSW)和北太平洋中层水团(NPIW)的分布范围。次表层水团位于50~220 m深度,分布在10°~28°N范围内,温度16.61~27.60℃,盐度34.68~35.14,核心范围春夏季较大,秋冬季较小。中层水团位于280~900 m深度,分布在10~30°N范围内,温度3.67~16.55℃,盐度34.11~34.67,核心范围季节变化较弱,整体位于18°N以北。次表层与中层水团核心温盐具有一定的年际变化特征,次表层水团与气候变化相关性较好,核心温度和盐度均存在4 a的变化周期;而中层水团与气候变化相关性较差,核心温度和盐度则分别具有3.5 a和3 a的变化周期。 相似文献
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Zekai Ni Jiancheng Yu Xuekun Shang Wenming Jin Yeteng Luo Philip A Vetter Huichang Jiang Liu Yu Sumin Liu Hongzhou Xu 《海洋学报(英文版)》2021,40(1):103-112
The evolution of thermohaline structure at the upper ocean during three tropical cyclones(TCs) in the Northwest Pacific was studied in this study based on successive observation by two new-style underwater gliders during fall 2018. These remote-controllable gliders with CTD sensor enabled us to explore high frequency responses of temperature, salinity, mixed and barrier layers in the upper ocean to severe TCs in this area. Results showed that three significant cooling-to-warming and stratification destructing-to-reconstructing processes at the mixed layer occurred during the lives of three TCs. The maximal cooling of SST all reached ≥0.5℃ although TCs with different intensities had different minimal distances to the observed area. Under potential impacts of solar radiation, tide and inertial motions, the mixed layer depth possessed significant high-frequency fluctuations during TC periods.In addition, barrier layers appeared and vanished quickly during TCs, accompanied with varied temperature inversion processes. 相似文献
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水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。 相似文献
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为获取南海北部陆坡海区第一模态内孤立波的动力结构及时间变化特征,本文利用该海区1套内孤立波浮标观测数据,对陆坡海区的内孤立波现场观测数据分析,识别判定了2021年5月5日至6月3日共30 d的179次第1模态内孤立波过程,并进行了内孤立波的特征分析。南海北部陆坡海区第1模态内孤立波剖面流场为双层结构,上层主要为西偏北向流动,下层流向与之相背,流速转向发生在100～150 m深度处。内孤立波期间,最大流速多发生于上层,流速为60～120 cm/s,底层流增强,上层流与下层流流向相反。受内潮影响,研究区域内孤立波存在半日和全日2个周期,主要以20～30 min间隔的波列形式向西偏北方向传播。本文关于南海北部陆坡海区第一模态内孤立波的分析研究有助于提升对该海区内孤立波时空变化特征的认识,为工程水下施工提供参考和依据。 相似文献
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为解决海洋中大量观测数据只含有温度剖面而缺乏盐度观测的问题, 基于历史观测的温盐剖面资料, 考虑到盐度卫星数据的发展, 采用回归分析方法, 在孟加拉湾建立了盐度与温度、经纬度、表层盐度的关系, 并对不同反演方法的反演结果进行检验评估。结果发现, 在不引入海表盐度(sea surface salinity, SSS)时, 最佳反演模型是温度、温度的二次项与经纬度确定的回归模型, 而SSS的引入则可以进一步优化反演结果。将反演结果与观测结果进行对比, 显示用反演的盐度剖面计算的比容海面高度误差超过2cm, 而引入SSS后的误差低于1.5cm。SSS的引入能够较为真实地反映海洋盐度场的垂直结构和内部变化特征, 既能够捕捉到对上混合层有重要影响的SSS信号, 又能够反映盐度在跃层上的季节内变化以及盐度障碍层的季节变化。水团分析显示, 与气候态相比, 盐度反演结果可以更好地表征海洋上层水团的变化特征。 相似文献
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基于PHC3.0极地科学中心水文气候数据集(简称PHC3.0数据集)的温度和盐度资料,使用聚类分析和Bayes判别分析的方法,对北纬70°以北海域的水团结构进行了分析,在北冰洋区域划分出4个水团:北冰洋表层水(ASW)、大西洋中层水(AIW)、太平洋水(PW)和北冰洋深层水(ADW)。北冰洋表层水(ASW)遍布于欧亚海盆和加拿大海盆,以低温低盐为特征。大西洋中层水(AIW)位于约200～900m深度,在北冰洋环极边界流的作用下,其影响可达到加拿大海盆。太平洋水(PW)受经白令海峡进入北冰洋的海水影响,相对高温低盐,夏季时影响显著。北冰洋深层水(ADW)在海盆中相当均匀,几乎没有季节变化,盐度约在34.95psu,温度在加拿大海盆约为-0.3℃,欧亚海盆约为-0.7℃。 相似文献
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盐度对变化2014年东北太平洋“暖泡”的作用 总被引：1，自引：0，他引：1
A significant strong, warm "Blob"(a large circular water body with a positive ocean temperature anomaly)appeared in the Northeast Pacific(NEP) in the boreal winter of 2013–2014, which induced many extreme climate events in the US and Canada. In this study, analyses of the temperature and salinity anomaly variations from the Array for Real-time Geostrophic Oceanography(Argo) data provided insights into the formation of the warm"Blob" over the NEP. The early negative salinity anomaly dominantly contributed to the shallower mixed layer depth(MLD) in the NEP during the period of 2012–2013. Then, the shallower mixed layer trapped more heat in the upper water column and resulted in a warmer sea surface temperature(SST), which enhanced the warm"Blob". The salinity variability contributed to approximately 60% of the shallowing MLD related to the warm"Blob". The salinity anomaly in the warm "Blob" region resulted from a combination of both local and nonlocal effects. The freshened water at the surface played a local role in the MLD anomaly. Interestingly, the MLD anomaly was more dependent on the local subsurface salinity anomaly in the 100–150 m depth range in the NEP.The salinity anomaly in the 50–100 m depth range may be linked to the anomaly in the 100–150 m depth range by vertical advection or mixing. The salinity anomaly in the 100–150 m depth range resulted from the eastward transportation of a subducted water mass that was freshened west of the dateline, which played a nonlocal role.The results suggest that the early salinity anomaly in the NEP related to the warm "Blob" may be a precursor signal of interannual and interdecadal variabilities. 相似文献
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水下滑翔机是开展海洋无人移动观测的重要平台,其实际航行轨迹往往与预设路径存在较大差异,多台水下滑翔机协同观测时,难以始终保持预设的组网阵列。本研究提出一种基于牛顿力学积分的水下滑翔机群协同控制算法,根据水下滑翔机群出、入水的异步性调节水下滑翔机入水前的运动参数。基于对水下滑翔机受力分析,利用牛顿力学积分还原水下滑翔机在海洋中的运动状态,进而运用水下滑翔机群的协同控制算法同时约束多台水下滑翔机的运动,并开展仿真实验。实验结果证明该算法能够使多台水下滑翔机较好地保持预设组网阵列,从而可对目标海域进行协同观测。 相似文献
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Two kinds of nonlinear constraints, not previously studied in oceanography, have been adopted with the Preconditioned Optimizing Utility for Large-dimensional analyses (POpULar) in a three-dimensional oceanic variational analysis in the equatorial Pacific. One is the constraint for the variational Quality Control (QC) procedure and the other is used to avoid density and temperature inversions. Estimation of the large heat content anomaly in the upper ocean related to El Nino and La Nina phenomena is improved with the variational QC. For example, it prevents unusual but correct observation data on the thermocline deepening in the 1997/98 El Nino from being ignored. As a result, it improves the temperature field estimation in the eastern equatorial Pacific. The constraint for avoiding inversions prevents the low salinity layer at the surface and the barrier layer in the eastern equatorial Pacific in the El Nino period from being destroyed by the convective adjustment procedure performed after minimizing the cost function. Incorporating nonlinear constraints in variational analyses is thus a strong candidate for increasing the accuracy of analysis. 相似文献