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1.
高分一号(GF-1)光学遥感卫星的发射为海洋内波的研究提供了精细的观测资料,利用其图像高空间分辨率的优势,结合高时间分辨率的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的匹配数据,能够对南中国海东沙岛附近的内波开展特征参量的反演。本文处理了GF-1和MODIS的准同步图像,选取东沙岛附近的相邻时刻的同一条内波进行分析,提取其空间位移,计算出内孤立波传播的群速度。分析GF-1和MODIS图像上同一条内波的灰度剖面,计算了明暗条纹间距,结合当地水深和温盐数据,应用非线性薛定谔方程反演内孤立波的振幅,探究大陆架附近内孤立波的振幅演变。研究结果表明:内孤立波的群速度在东沙岛附近向西传播过程中逐渐变小;在相似的温盐条件下,遥感图像中内波的明暗条纹间距和振幅呈现负相关,在深海区水深和振幅呈现正相关关系,在浅海区由于非线性作用增强会出现振幅随水深变小反而增大的现象。 相似文献
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内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是全球海洋中超强内波多发海区之一。长期现场观测表明,吕宋海峡以西海域内孤立波振幅高达150～200 m,且终年发生。因此,南海是目前海洋内孤立波观测与研究热点海域。本文以2015年至2021年间发表的论文为依据,评述南海内波研究新进展,认为7 a来研究成果取得质的提升。第一,实现了由卫星为主要手段2D观测到以卫星与潜标同步3D观测为主要手段的提升。由此催生出振幅240 m超强内孤立波、中尺度涡对内波的调制作用、重现周期23 h 内孤立波、浅海内孤立波裂变现象、深海盆内波及动能级串等创新成果。第二,研究区开始呈现向中部深海盆扩展趋势。迄今为止,南海内波观测与研究集中在吕宋海峡以西和北部陆架,现已出现向中部深海盆扩展趋势。第三,海洋探测高新技术应用于南海内波观测与研究,取得了突破性成果。由卫星高度计沿轨海面高度场二维平面波分解技术得出的南海M2内潮辐射图,解决了多年争论不休的南海北部内波生成机制和生成源地问题。人工智能技术成功应用于建立南海邻近的边缘海内波传播预报模式。模式预报的一个潮周期之后内波波峰线位置与后续卫星图像上显示的位置之间的平均相关系数达95%,平均距离均方根差为3 km。快速深潜剖面浮标技术应用于南海北部深海盆,得出0～3 500 m 全水深内波波段（周期为0.1～1.8 d）波动引起的水温起伏幅度垂直分布。高分辨水下声成像技术,包括人工地震技术和回声探测仪,成功应用于南海北部陆架内波观测与研究。其中回声探测仪图像空间分辨率达10 cm,清楚显示出内孤立波波包精细结构,可精确测得水平尺度仅为2 m的孤立波特征半宽度。可以预期,大量科学研究成果的积累,特别是采用人工智能技术建立内波传播预报模式的成功实例,必将为开发南海内波精准预报模式奠定基础。 相似文献
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海洋内波由于其对海洋资源、海洋军事和工程的重要性而成为海洋学中的前沿课题。文中基于SAR遥感数据,结合KDV方程和Bragg散射机制反演内波波速、半振幅宽度、深度和振幅等动力学参数。对南海北部的非线性内波进行案例研究,由吕宋海峡传来的内波遇到东沙岛发生破裂,一部分继续向西传播,另一部分向西北沿等深线垂直方向传播。波向作为一个重要指标可以有效反映内波传播变化特征,文中以方向谱模型计算同一潮周期内内波传播的方向变化,并验证了180°方向模糊问题是可以解决的。同时内波传播将次表层海水和叶绿素从下层抬升,叶绿素浓度最高值达到0.35 mg/m~3,随着内波传播在0.08~0.35 mg/m~3范围内波动并逐渐趋于背景浓度值。研究使用海底地形与潮流数值合成的OTIS(Oregon State University Tidal Inversion Software)模型对南海北部大陆架区域的内波进行生成模拟,结果表明:当暖水流经吕宋海峡进入南海北部,body forcing1.5 m~2/s~2的海域能够激发内波的生成,其中兰屿岛和恒春半岛等海底山脊起到了关键作用。 相似文献
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基于遥感与现场观测数据的南海北部内波传播速度 总被引：2，自引：0，他引：2
南海北部是全球海洋中内波最为活跃、生成和演变机制较为复杂的海域,本文利用多源卫星遥感数据(MODIS、GF-1、ENVISAT ASAR、RADARSAT-2)和现场观测数据开展了南海北部内波传播速度的研究。通过匹配捕获同一条内波的相邻两幅遥感图像,由内波的空间位移和时间间隔反演传播速度,并以0.5°×0.5°网格给出了南海北部内波传播速度的分布图。研究结果表明,内波传播速度受背景流场、水体层结和底地形变化等多因素影响,特别是水深。在南海北部由东至西、由南至北方向,内波传播速度逐渐递减。深海区内波传播速度最大,可达3m/s以上;内波在向西大陆架传播过程中,随着水深变浅速度逐渐减慢,传播速度为1—2m/s;大陆架浅海的内波传播速度较小,仅为零点几米每秒。同时,利用Kd V方程反演了内波传播速度理论值,对遥感数据提取的内波传播速度进行了精度验证,结果较为一致。 相似文献
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南海北部内孤立波SAR遥感反演的初步研究 总被引：3，自引：0，他引：3
应用海洋内孤立波2层流体模型的SAR遥感反演技术,对南海北部内孤立波SAR遥感反演进行了初步研究.对于不存在由同一波源生成的2个内孤立波波包的SAR遥感图像资料,可以利用Levitus等的月平均温盐资料确定跃层深度和约化重力加速度,进而确定内波波速并进行内波振幅的反演.这样能够充分利用宝贵的SAR图像资源. 相似文献
6.
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2021,(11)
高分一号是中国自主发射的光学遥感卫星,空间分辨率达到2、8和16 m,因此可以为尺度较小的第二模态内孤立波研究提供强有力的数据支撑。本文基于2014—2020年共7年高分一号光学遥感图像研究了南海东沙岛北部第二模态内孤立波特性,研究结果表明:在海水层结不变,海域第二模态内孤立波的光学遥感图像条纹亮暗次序与第一模态内孤立波的相反;第二模态内孤立波的波峰线远短于第一模态内孤立波的波峰线;南海东沙岛北部第二模态内孤立波在夏季被光学遥感观测到的概率最大;绝大部分第二模态内孤立波尾随在第一模态内孤立波之后,可能是第一模态内孤立波与地形凸起相互作用而产生了第二模态内孤立波。这一研究结果对于进一步研究全球海域第二模态内孤立波的特性奠定了良好基础。 相似文献
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基于X 波段雷达获取东沙群岛附近内波的传播速度 总被引：1，自引：1，他引：0
根据2009年6月24日15时40分至25日16时40分“科学一号”考察船在东沙岛东北部陆架上K106站进行的长达25 h的X波段雷达、温度链、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)同步观测数据,在该海域利用 Radon 变换技术获取了本次观测到的内孤立波的传播速度.利用该孤立波到达前30 min 的ADCP 流速值,计算得到内波传播方向上的背景流流速为0.04 m/s.最终得出该孤立波的传播速度为3.04 m/s,传播方向约为297°.基于同样的处理方法,求解了本航次中获取的南海东北部陆架处其他站点部分内波的波速信息.南海东北部陆架处内波,主要向西或西北方向传播.本研究对增进东沙群岛附近内孤立波传播特征的认识,具有重要意义. 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2016,(12)
使用三维非静压环流模式MITgcm探究生成于吕宋海峡并向东沙岛传播的内孤立波。模式结果再现了东沙岛附近内孤立波的垂向振幅变化和到达时间。在不同纬向断面中,经向不对称的等密线起伏表现出内孤立波在南海的三维性特征。东沙岛附近的海表高度梯度变化表明,内孤立波在绕过东沙岛后,分离为2个短波峰线内波,此后两者相互作用。内孤立波在大陆坡浅化过程中相速逐渐减小,并与具有半日周期的理论线性相速度吻合一致。内孤立波与东沙岛碰撞后,在岛东北部会出现反射信号。本文利用斜压潮能通量,分析了反射能与入射之比在大潮期与小潮期的差异,发现小潮期的比值大于大潮期。选取东沙岛附近的3个站点,其垂向振幅表明A波与B波在大小潮转变时有不同的变化特征。在东沙岛西部和西北部的两个站位(WB和WN),A、B波均能被显著观测到;但在东沙岛南部站位(WS)只能观测到振幅具有正弦变化趋势的B波信号。 相似文献
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南海北部陆架区内孤立波向岸传播过程研究 总被引：1，自引：0，他引：1
南海北部是全球海洋中内孤立波最强和最为活跃的海域。然而,内孤立波在传入陆架区后,其形态发生显著变化,其传播演变过程表现出高度的复杂性。本研究综合卫星图像和数值模式手段研究了内孤立波在向岸传播过程中的空间变化特征。可见光卫星图像研究结果显示,南海北部陆架区存在三种形态的内孤立波,分别为第一模态下凹型内孤立波、第一模态上凸型内孤立波和第二模态内孤立波。受水深和层结变化的控制,它们的分布区域显著不同。基于MITgcm的数值模拟研究表明,上凸型内孤立波由第一模态下凹内孤立波经过极性转换过程发展而来,而第二模态内孤立波由第一模态下凹内孤立波与急剧变浅地形相互作用而产生。 相似文献
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经验模态与小波分解在光学遥感内波参数提取中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
内波遥感参数提取是利用遥感影像研究海洋内波的重要手段,通过提取内波的基本参数可以对海洋内波的生成与传播机制进行进一步的研究。提出了利用经验模态分解、小波分解与高阶多项式拟合从光学影像中提取内波半波宽度的方法。经验模态分解与小波分解对内波剖面数据进行尺度分解,根据归一化方差最大来提取内波分量;多项式拟合基于内波剖面的亮暗条纹变化完全由内波调制的假设,对数据进行拟合,并根据一阶导数来提取半波宽度。用南海北部东沙岛附近2004年7月10日的中-巴资源卫星(China-Brazil Earth Resources Satellite,CBERS)影像对方法进行了验证。结果表明,3种方法能较好地提取所需参数,获取的内波半波宽度具有较好的一致性;上述方法在处理非平稳及非线性遥感数据上,具有非常明显的优势。基于一维非线性内波理论,通过提取的内波半波宽度,辅以水深和混合层深度数据,反演了内波的振幅。 相似文献
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Huarong Xie Qing Xu Quanan Zheng Xuejun Xiong Xiaomin Ye Yongcun Cheng 《海洋学报(英文版)》2022,41(6):137-145
This study assesses the accuracy and the applicability of the Korteweg-de Vries(KdV) and the nonlinear Schr?dinger(NLS) equation solutions to derivation of dynamic parameters of internal solitary waves(ISWs) from satellite images. Visible band images taken by five satellite sensors with spatial resolutions from 5 m to 250 m near the Dongsha Atoll of the northern South China Sea(NSCS) are used as a baseline. From the baseline, the amplitudes of ISWs occurring from July 10 to 13, 2017 are estimate... 相似文献
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Study of the propagation direction of the internal waves in the South China Sea using satellite images 总被引：11，自引：6，他引：5
Internal wave propagation carries considerable vertical shear which can lead to turbulence and mixing. Based on the analysis of more than 2 500 synthetic aperture radar (SAR) and optical satellite images, the internal wave propagation in the whole South China Sea was investigated systematically. The results show that (1) in the northeastern South China Sea, most internal waves propagate westward from the Luzon Strait and are diffracted by coral reefs near the Dongsha Islands. Some impinge onto the shelf and a few are reflected; (2) in the northwestern South China Sea, most internal waves are generated at the shelf and propagate northwestward or westward to the coast; (3) in the western South China Sea, most internal waves propagate westward to the Vietnamese coast, except a few propagate southward to the deep sea; and (4) in the southern South China Sea, most internal waves propagate southwestward to the coast. Some propagate southeastward to the coast of Kalimantan Island, and a few propagate southeastward because of the influence of the Mekong River. 相似文献
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Internal solitary waves (ISWs) are common mesoscale dynamic processes in the ocean that are spread throughout the world’s oceans. The South China Sea (SCS), Western Pacific (WPAC) and Indian Ocean (EIND) (SCS-WPAC-EIND) are areas where ISWs frequently occur. In particular, in the northern part of the South China Sea, Sulu Sea, Celebes Sea, Andaman Sea, Lombok Strait and northeastern part of Taiwan Island, ISWs exist almost year-round. Remote sensing is an important technique to carry out investigations and research on ISWs on a large scale. In particular, optical sensors represented by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) can observe ISWs for a long time and on a large scale, while SAR sensors such as Sentinel-1 A/B can compensate for the deficiencies in optical sensors and comprehensively observe ISWs. Based on many years of remote sensing surveys of ISWs, this paper uses MODIS and Sentinel-1 satellite remote sensing images of more than 70 000 scenes from 2010 to 2020 to carry out survey studies of ISWs in the SCS-WPAC-EIND. The survey systematically gives the temporal and spatial distribution characteristics of ISWs in the SCS-WPAC-EIND and focuses on the analysis of the ISW characteristics in main areas in the SCS-WPAC-EIND, thereby providing basic data for further research on ISWs. 相似文献
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安达曼海是内波频繁发生的海区之一,对其内波的研究是当今海洋研究的热点。本文利用2013—2016年间覆盖整个安达曼海的3 000多幅Terra/Aqua MODIS、GF-1、Landsat-8、Sentinel-1 等卫星遥感图像,从中提取和解译了内波波列线和波向信息,得到安达曼海海洋内波的时间分布特征,并绘制了内波空间分布图。结果表明,安达曼海及其邻近海域内波主要出现在4个区域:苏门答腊岛以北海域、安达曼海中部海域、安达曼海北部海域以及尼科巴群岛以西海域,尺度较大的内波主要分布在苏门答腊岛以北海域和安达曼海中部海域。在时间分布上,2013—2016年间安达曼海内波的年发生次数相近;在热季、雨季及冬季遥感都能观测到内波的发生;2-4月遥感观测到的内波最多,其次为8、9月,7月遥感观测到的内波较少,这可能是由于雨季光学影像受云影响,安达曼海海域晴空影像过少造成,还需要借助更多的遥感影像进一步证明。在波向上,安达曼海多数内波向岸传播,在苏门答腊岛北部、安达曼海中部海域,内波向东或向东南传播;在安达曼群岛东部,内波向东传播,传播一定距离后与海底地形交互作用,一部分继续向前传播,一部分产生反射,向西南方向传播至安达曼群岛;在尼科巴群岛以西海域,内波由尼科巴群岛向孟加拉湾传播。 相似文献
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基于光学遥感图像的内孤立波参数反演是一项重要的工作。本文在实验室条件下提出一种新方法用于模拟光滑表面情况下内孤立波的光学遥感成像。基于二维内波水槽、LED平板面光源和CCD相机搭建仿真光学遥感系统探测内孤立波。水平表面的光学遥感图像和垂向内孤立波传播图像被同时探测，旨在探讨在光滑表面下，光学遥感与内孤立波的响应。结果表明，内孤立波传播经过时，CCD1相机获得暗纹，暗纹的特性随光源入射角的变化而变化。光学遥感特征参数和垂向波要素相对应。实验还显示光学遥感图像的暗纹宽度与内孤立波的半波宽度在不同内孤立波振幅下呈现正相关关系。该系统有着现象清晰，重复性高的优点，为定量研究光学遥感成像机理提供科学依据。 相似文献
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基于弱二维的KP方程，并结合南中国海东沙群岛附近内孤立波的观测资料，模拟了内孤立波的波-波相互倌用0数值结果较好的反应了内孤立波的二维特征，同时体现两个内孤立波波-波相互作用的非线性特征，即两波相交处相速随振幅的增大而变大。相比于一维的KdV方程，KP在内孤立波的仿真反演方面具有更大的优势。 相似文献
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Mooring observations of internal solitary waves in the deep basin west of Luzon Strait 总被引：6，自引：3，他引：3
A total of 137 internal solitary waves （ISWs） are captured during a field experiment conducted in the deep basin west of the Luzon Strait （LS） from March to August, 2010. Mooring observations reveal that a fully developed ISW owns a maximum westward velocity of more than 1.8 m/s and an amplitude of about 200 m. The ISWs in the South China Sea （SCS） are most active in July, which may be due to the strong stratification in summer. Most of the ISW episodes are detected around and after the 1st or 15th lunar day, indicating that the ISW in the SCS is triggered by astronomic tides. Half part of the observed ISWs were detected around 19：00 local time, which can be explained by the fact that type-a ISWs emerged in the evening at roughly the same time each day. The propagation direction of the ISWs and the astronomic tides in the LS show that the area south of the Batan Island is probably the main source region of the type-a ISWs, while the area south of Itbayat Island and south of the Batan Island is likely the main source region of the type-b ISWs observed at the mooring. Moreover, for the resonance of semidiurnal internal tides emitting from the double ridges in the LS, the underwater ridge south of the Itbayat Island and south of the Batan Island is believed to favor the generation of the energetic ISWs. 相似文献
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南海北部内孤立波数学模型 总被引：3，自引：0，他引：3
在二层内潮数学模型的基础上,考虑非静力平衡扰动压力的影响,导出潮频内孤立波产生、传播的数学模型。该模型不受小地形假设的限制,并适用于南海。应用该模型能解释说明产生以下现象的物理机制：潮流流过巴坦-萨布坦海脊时,在一定海洋环境条件下,通过潮流与起伏的底地形相互作用可激发产生潮频内孤立波,并西传至东沙群岛附近的海域。 相似文献
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南海文昌地区内波振幅反演研究 总被引：3，自引：2，他引：1
The field experiment is conducted from April 16,2005 to July 20,2005 at Wenchang area east of Hainan Island(19°35'N,112°E) of China.Internal wave packets are observed frequently with thermistor chains during the experiment.Meanwhile,internal waves are also detected from a synthetic aperture radar(SAR) image on June 19,2005 and several other moderate-resolution imaging spectroradiometer(MODIS) images near a mooring position.The distance between the positive and negative peaks induced by the internal wave can be obtained from satellite images.Combined with remote sensing images and in situ data,a new method to inverse the amplitude of the internal wave is proposed based on a corrected nonlinear Schr?dinger(NLS) equation.Two relationships are given between the peak-to-peak distance and the characteristic wavelength of the internal wave for different nonlinear and dispersion coefficients.Based on the satellite images,the amplitude inversion of the internal waves are carried out with the NLS equation as well as the Kd V equation.The calculated amplitudes of the NLS equation are close to the observation amplitude which promise the NLS equation a reliable method. 相似文献