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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2017,(4)
水下量子密钥分配可以为水下通信提供绝对安全的保密手段。水下量子密钥分配系统的误码率和成码率受到海水信道的光学性质、天气环境和通信系统硬件参数等的影响。本文从理论和实验上分析水下量子密钥分配的信道特性和系统硬件特性,估算其误码率和成码率,并给出系统参数的门限值,结果表明可在百米范围内进行绝对安全的水下量子密钥分配。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2016,(2)
水下量子密钥分配可以为水下通信提供绝对安全的保密手段。本文采用蒙特卡洛方法,结合海水信道的光学性质和光子的量子特性模拟了光子在海水中的传输过程,研究其衰减和偏振特性,计算了接收到的光子数随接收端口径、视场角和传输距离的变化,从保真度的角度分析散射光的偏振变化情况,并结合背景光的影响分析了水下量子通信误码率。结果表明,水下量子通信理论上可以实现百米量级的安全通信。 相似文献
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感应式温盐传感器基于电导率法测盐,可以实现现场测量与实时测量。测量盐度时需要首先计算海水温度、海水电导率和海水压力,表层感应式温盐传感器对压力量不予考虑,温度、电导率的精度却直接关系到盐度测量结果的准确度,因此使用传感器前必须进行温度和盐度的标定。分析了温盐传感器的工作原理,设计温度、电导率的标定校准步骤,包括回归曲线的选择和回归方程系数的计算,其中温度、电导率和温度补偿的标定回归曲线采用多项式形式,用实验室高精度盐度计和铂电阻温度仪测得5~7组数据,然后对多项式最小二乘法回归,电导率回归过程中由温度和盐度求电导率用到了二分法,最后论述了标定回归方程的误差范围。 相似文献
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海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。 相似文献
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利用2017年1?12月的现场观测数据,分析了湛江湾温盐的三维空间结构及季节变化特征。结果表明:(1) 2017年湛江湾各站位年平均温度为23～27℃、盐度为19～27、位势密度为11～17 kg/m3、浮性频率(N2)为7×10?5～5×10?3 s?2。浮性频率的垂向结构及水平分布与温度分布类似,而位势密度则与盐度的变化趋势几乎一致;(2)温度季节变化明显,夏季最高,秋季次之,冬季最低,冬夏温差最大达15℃,而盐度季节变化则不大。相较于季节引起的变化,涨落潮对温度以及盐度影响较小。温度跃层夏季最强,10 m处温度最大梯度可达到0.7℃/m,春秋季温跃层抬升至5 m附近,冬季水体上下混合均匀。夏季和秋季存在明显的盐跃层,盐度梯度最大可达到1.1 m?1。跃层上下温盐的季节变化规律一致;(3)水平分布上,从湾顶区、湾颈区、大堤区、浅滩区到湾口区,温度递减,盐度递增,湾顶区和湾口区平均温度差为2.3℃,盐度差为2.7。温盐图分析显示,不同季节水体呈现为不同的温盐条带,湾口区基本为低温、高盐水体,而湾顶区基本为高温、低盐水体,其他区域水体介于上述两者之间。 相似文献
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《海洋技术学报》2024,(1)
本文以渤海湾为例，运用MIKE3 FM数值模拟软件建立了渤海湾天津附近海域海水淡化浓海水与电厂温排水混合排放温盐扩散三维数值模型，开展了浓海水和温排水不同混合比例温盐扩散对比研究。研究结果表明：浓海水与温排水混合排放可以使受纳海域盐升范围显著减小，并且混合比例越高，效果越明显。在温升影响方面，与等量温排水单独排放相比，混合排放会使底层海域温升包络面积增大，表层减小，但当混合比例超过1：30（温排水量约为35 m³/s），表层和底层海域温升包络面积接近于等量温排水单独排放的温升包络面积；综合考虑温盐扩散，当海水淡化浓海水排放量在10×104 m³/d，盐升不超过20时，与温排水混合排放比例超过1：30（温排水量超过35 m³/s），盐度在排放口附近可稀释到背景值，由于混合排放密度变化引起的温度下沉影响几乎可以忽略不计。相关研究结论可为海水淡化浓海水科学排放/推动海水淡化和海洋环境和谐可持续发展提供技术支撑。 相似文献
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三种微纳光纤环形腔海水盐度传感器理论研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(7)
盐度在研究海水水体密度、水质监测、海洋渔业等方面发挥着重要的作用,为发展一种新型的光学传感器来进行海水盐度的测量。从理论上设计3种温度不敏感的微纳光纤环形腔海水盐度传感器并进行了数值计算。利用有限元软件COMSOL计算了微纳光纤中传输的基模有效折射率,结合MATLAB对盐度传感器的特征参量进行数值研究。首先,研究了传感器的温度特性,得到了温度不敏感条件对应下的光纤半径。其次,研究了温度不敏感下传感器的灵敏度和探测极限。结果表明,在选择MgF2为镀膜材料的情况下,通过优化传感器参数,盐度灵敏度可达到0.02nm,盐度探测极限可达到0.18。本文结果可以为微纳光纤环形腔应用于海水盐度测量提供理论依据。 相似文献
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《中国海洋大学学报(自然科学版)》2015,(8)
海水的温度和盐度是描述海水性质的重要物理量,其时空分布和变化几乎与海洋中所有现象都有密切的联系。因此世界各国都非常重视对海水温度和盐度的观测。自1772年第一个海水温度观测数据记录在案,截至目前全球已经积累了2 000多万站次的温盐数据。由于目前海洋调查中仪器自动观测、卫星传输数据的特点,导致同一个观测数据会被重复定位和传送接收多次,而国际上不同的数据收集计划,导致同一个数据也被不同的数据集所收集。这些被重复收集的数据,可能会造成错误的海洋特性的研究与分析结果。针对多来源重复收集的国际海洋数据问题,首先根据观测仪器精度、观测频率,研究设定了不同仪器重复数据判断参数。基于海量处理功能和人工交互式操作的需求,基于Windows平台,在Win32体系架构下,选用Visual C++6.0作为项目开发工具,图形显示部分则直接调用图形显示功能比较强大MATLAB的图形函数库完成,使用窗口嵌入技术将MATLAB图形库生成的图形完美融合到VC开发的界面中,实现了海量温盐数据的准确排重。对目前应用最为广泛的海洋数据集(World Ocean Database,WOD)数据集、Argo浮标数据集进行了数据集内和数据集间的排重,为温盐数据集的整合奠定了基础。 相似文献
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充分融合使用卫星遥感与现场观测信息，构建高质量的水下温盐场是海洋科学研究发展的前沿课题。目前，绝大多数同化系统使用的同化方案，均需要假设要素在海表与水下存在某种人为预先设定的关系，从而导致得到的温盐分析场人为性较强，不能完全客观地反映真实的海洋状态。本研究提出了一种不做任何关系假设，仅依靠不同种类的观测资料在时间和空间上的相互补充作用，融合卫星遥感与现场观测资料，进行时空四维多尺度分析的方案。通过与分别单独同化这两类观测资料的试验结果相比，该方案既可以得到较精准的温盐剖面结构特征，又能够反映出海面中尺度变化的细节信息，最大化地提取了观测资料中的多尺度信息，实现了“1+1> 2”的效果，构建了完全客观的温盐分析场。研究结果还表明，同化卫星遥感海表面盐度资料可以有效改善温度和盐度的分析，证明了海表面盐度观测在温盐同化中的重要性。 相似文献
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根据烟尘气溶胶的尺寸分布参数和消光系数,分析了烟尘气溶胶粒子数浓度与传输距离对链路衰减的影响。结合幅值阻尼信道对信道容量、信道保真度及信道误码率进行数值仿真。仿真结果表明,当传输距离为3 km,烟尘气溶胶粒子数浓度由2.1×106 m-3增加到3.2×106 m-3时,链路衰减由0.30 dB增加到0.46 dB,误码率由0.008 7增加到0.012 2。由此可见,烟尘气溶胶对星地量子通信的各项性能均有影响,且影响程度不一。仿真结果可为烟尘气溶胶影响下的量子信号传输提供参考。 相似文献
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水下滑翔机其通过集成生物、化学、物理传感器可以测量如温度、盐度、溶解氧等多种海洋基础水文要素,其利用卫星定位系统获得实际出水速度和理论出水模型获得理论出水速度之差可以计算深度平均流,。本文利用海翼水下滑翔机获得温盐场及卫星定位数据评估深度平均流,结果显示利用温盐场获得深度平均地转流与水下滑翔机获得深度平均流相关系数0.95,表明其流场的一致性,同时根据船载观测ADCP误差分析法估算深度平均流误差约为0.036 m/s。借助深度平均流可以估算绝对地转流,包括正压地转流和斜压地转流。在零动力面的假设下,我们选取了海翼号水下滑翔机在南海的一组实验对流量误差进行了评估。该实验为2019年1月3日-2月16日海翼号水下滑翔机自南向北穿越西沙群岛附近一个中尺度涡观测。观测结果表明,该中尺度涡为冷涡流核,在涡心以南,绝对地转流为东向流,最大流速约为0.48 m/s;涡心以北,绝对地转流为西向流,最大流速约为0.47 m/s,稍弱于南侧。受不均匀时空观测计划影响,本文未对流量做出估计。 相似文献
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Sanjay Kumar Jinka Venkata Aravind Santosh Kumar G 《Marine Georesources & Geotechnology》2020,38(3):291-301
AbstractThis article deals with the effect of salinity variation on underwater wireless optical communication (UWOC). Effect of different concentration of salt on underwater optical communication has been carried out experimentally in terms of received power at different link lengths. Based on the analysis of experimental data, a mathematical model has been proposed to describe the saline water channel. A simulation study is performed for different data rates and link lengths. It is seen that with increased salinity the attenuation is higher and the UWOC system performance degrades with higher data rate and increased link length. 相似文献
15.
《Oceanic Engineering, IEEE Journal of》2009,34(4):624-633
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Robert H. Stavn Hans J. Rick Alexander V. Falster 《Estuarine, Coastal and Shelf Science》2009,81(4):575-582
The standard technique of determining the concentrations of total suspended solids (TSSs), particulate inorganic matter (PIM), and particulate organic matter (POM) by filtration with glass fiber filters is subject to an error or bias from sea salt plus water of hydration retention, when applied to saline waters. The sea salt plus water of hydration retention by the filters occurs even after washing the filter with 300 ml of deionized water, a greater volume than any wash recommended in the literature. We determined that the mass retention on a glass fiber filter, at a given salinity, is essentially constant, no matter the volume of seawater passed through the filter. We also determined that the sea salt plus water of hydration retention on glass fiber filters is directly proportional to the salinity of the seawater filtered. Sea salt plus water of hydration retention causes an overestimate of TSS; sea salt retention causes an overestimate of PIM; volatilization of water of hydration causes an overestimate of POM. Thus a correction curve is required for sea salt and water of hydration errors in the determination of TSS and PIM. Corrected POM comes from the difference between the two. Also, filter blanks (procedural control filters), run with deionized (DI) water rather than the seawater sample, are required to correct for possible filter mass loss during the analysis. We demonstrate correction curves for sea salt plus water of hydration retention for Whatman GF/F filters, 47 mm diameter, utilizing the methods of the APHA Manual, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Application of other glass fiber filter types or an analytical technique differing significantly from that employed here requires a different correction curve for retention of sea salt and water of hydration. These methods can be used to reanalyze older data on PIM, POM, and TSS.We apply these corrections to PIM and POM data from the northern Gulf of Mexico and examine the interactions of these filter corrections with corrections for structural water volatilization from suspended clay minerals in the determinations of PIM and POM. We analyze published data on PIM and POM determinations and their application to remote sensing. We conclude that sea salt and water of hydration retention on filters has an adverse effect on remote-sensing algorithms inverting radiance reflectance to estimate concentrations of suspended matter. 相似文献
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海水中的一氧化碳(CO)主要由溶解有色有机物(CDOM)光降解产生,且CO的光致生成量受到环境因素的影响。采集了胶州湾及其河口表层水样,通过实验室模拟实验开展了不同的环境条件(辐射强度、光照时间、温度、pH和盐度)以及水体中CDOM的来源对CO光致生成的影响研究。结果表明胶州湾海水中CO的光致生成速率随辐射强度的增强、水温的升高和水体pH的增大而增大;随着光照时间的延长、水体盐度的增大而逐渐减小;不同来源的CDOM对水体中CO的光致生成速率产生了不同的影响。 相似文献
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胶州湾海水中一氧化碳光致生成影响因素的研究 总被引：3，自引：1，他引：2
海水中的一氧化碳(CO)主要由溶解有色有机物(CDOM)光降解产生,且CO的光致生成量受到环境因素的影响。采集了胶州湾及其河口表层水样,通过实验室模拟实验开展了不同的环境条件(辐射强度、光照时间、温度、pH和盐度)以及水体中CDOM的来源对CO光致生成的影响研究。结果表明胶州湾海水中CO的光致生成速率随辐射强度的增强、水温的升高和水体pH的增大而增大;随着光照时间的延长、水体盐度的增大而逐渐减小;不同来源的CDOM对水体中CO的光致生成速率产生了不同的影响。 相似文献
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In this paper, we study the temporal resolution of a time-reversal or passive-phase conjugation process as applied to underwater acoustic communications. Specifically, we address 1) the time resolution or the pulse width of a back-propagated time-compressed pulse as compared with the original transmitted pulse; 2) the effectiveness of temporal focusing as measured by the peak-to-sidelobe ratio of the back-propagated or phase-conjugated pulse (both pulse elongation and sidelobe leakages are causes of intersymbol interference and bit errors for communications); 3) the duration of temporal focusing or the temporal coherence time of the underwater acoustic channel; and 4) the stability of temporal focusing as measured by the phase fluctuations of successive pulses (symbols). Binary phase-shift keying signals collected at sea from a fixed source to a fixed receiver are used to extract the above four parameters and are compared with simulated results. Mid-frequency (3-4-kHz) data were collected in a dynamic shallow-water environment, exhibiting high temporal fluctuations over a scale of minutes. Despite this, the channel is found to be highly coherent over a length of 17 s. As a result, only one probe signal is used for 17 s of data. The bit error rate and variance of the symbol phase fluctuations are measured as a function of the number of receivers. They are of the same order as that calculated from the simulated data. The agreement suggests that these two quantities could be modeled for a communication channel with high coherence time. The phase variance can be used to determine the maximum data rate for a phase-shift keying signal for a given signal bandwidth and a given number of receivers. 相似文献
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海洋的盐度观测对于气候和海洋科学的研究有重要的意义,盐度的卫星遥感观测需要估计各种因素带来的误差影响。本文基于海面微波辐射理论和海水相对电容率等模型,采用蒙特卡洛模拟方法研究了在盐度遥感中温度误差、仪器误差以及风速误差对于后续的盐度反演的影响。通过计算温度误差产生的盐度误差,并与敏感性方法的对比发现,在低温低盐时温度误差对盐度反演误差的影响较大,2种方法的偏差较大;而在高温高盐时温度误差对盐度反演误差的影响较小,2种方法的偏差较小。辐射计仪器噪声对盐度误差的影响普遍在0.1psu以上,在低温低盐时可达0.5psu以上。风速误差对盐度反演误差的影响在水平极化状态下随入射角增大,在温度低于20℃时普遍超过1psu;在垂直极化状态下随入射角先减小后增大,在温度低于20℃以及较小的入射角下误差也会超过1psu。对误差的综合分析发现,采用垂直极化状态在高温时这2种误差的影响较小。研究发现,当入射角是45.6°和垂直极化状态下,对于3种典型海面状态(35℃和35psu,20℃和35psu,5℃和30psu),反演的盐度反演误差可达到0.162,0.153和0.444psu,达到了卫星单次扫描对盐度反演的误差要求。 相似文献