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基于变分法评估卫星海面信息对重构三维温盐及声场特性的影响
1
作者
张明琪
徐永生
+6 位作者
张庆君
张利强
向亮
郭平
杨亮
黄超
孙晗伟
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期133-144,共12页
基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究,在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值,但其效果不但受到重构方法的影响,而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重...
基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究,在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值,但其效果不但受到重构方法的影响,而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重构,研究了利用卫星海面高度、海面温度或二者联合数据,及考虑温盐垂向梯度对重构三维温盐及声场特性的影响。结果发现,集合了海表温度、海表高度和温盐垂直梯度3个约束项的重构方案精度最高,其重构温度场和盐度场的平均误差分别为1.08℃、0.11,该方案也能更好地捕捉温盐场的空间特征。通过分析不同方案的空间特征,海面温度主要作用于捕捉混合层以浅区域的温盐特征,这对表面声学层(Sound Layer Depth, SLD)的影响较大;海面高度和温盐场的垂直梯度对混合层以深区域的反演精度都有较高提升,能够影响整个声速剖面的准确性。根据声学特征分析,SST、SSH与温盐垂直梯度同时约束时,SLD以浅声速与HYCOM相差最小,约为1 m/s;没有梯度约束时,SLD与HYCOM相差约为1.5 m/s,未能很好地反映海表面声道特征;表明声道特征对海表温度与梯度约束均较为敏感。
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关键词
变分法
表面信息
梯度约束
三维
温
盐
结构
声学特征
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职称材料
南海三维温盐结构对海水透明度的影响分析
2
作者
邓美环
郝增周
+2 位作者
龚芳
陶邦一
何贤强
《水下无人系统学报》
北大核心
2018年第6期596-604,共9页
无人水下航行器(UUV)试验作业、航行深度和航路选择等活动受海流、透明度、跃层、海水温度和盐度等海洋复杂水文环境的影响。研究结合卫星遥感和数值模式数据,从信息流的角度分析了南海海域三维温盐结构对海水透明度(SDD)的影响及区域...
无人水下航行器(UUV)试验作业、航行深度和航路选择等活动受海流、透明度、跃层、海水温度和盐度等海洋复杂水文环境的影响。研究结合卫星遥感和数值模式数据,从信息流的角度分析了南海海域三维温盐结构对海水透明度(SDD)的影响及区域分布特征,规避了在传统相关性分析中无法准确描述变量间因果影响关系的不足。结果表明,因受高温低盐海域叶绿素浓度较高的影响,表层盐度较低的中沙群岛及近岸海域,其SDD主要受浅层海水盐度的影响;表层高温低盐的南沙群岛附近海域SDD主要受20～30m深处的海水温度影响;表层高温高盐的西沙群岛附近海域SDD主要受60～70m深处的海水温度和盐度影响;由于受温度锋面和悬浮泥沙的影响,吕宋海峡附近海域SDD主要受30～50 m深处海水温度的影响。水下三维海水温度和盐度的变化影响甚至会加剧SDD的变化,因此建议UUV在航行和试验作业时应尽量选择最大SDD深度以下,同时避开水下三维海水温度和盐度对SDD影响较大的深度,以保证UUV航行的安全、可靠和隐蔽性。
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关键词
水下航行器
海水透明度
三维
温
盐
结构
信息流
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职称材料
题名
基于变分法评估卫星海面信息对重构三维温盐及声场特性的影响
1
作者
张明琪
徐永生
张庆君
张利强
向亮
郭平
杨亮
黄超
孙晗伟
机构
中国科学院海洋研究所
崂山实验室
中国空间技术研究院遥感卫星总体部
中国人民解放军
中国科学院大学
北京无线电测量研究所
出处
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期133-144,共12页
基金
崂山实验室科技创新项目(LSKJ202201406)
国家自然科学基金项目(U1406401,41906027)
+1 种基金
NSFC-山东省联合基金项目(U1406401)
中国科学院战略性先导科技专项(XDB42000000)。
文摘
基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究,在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值,但其效果不但受到重构方法的影响,而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重构,研究了利用卫星海面高度、海面温度或二者联合数据,及考虑温盐垂向梯度对重构三维温盐及声场特性的影响。结果发现,集合了海表温度、海表高度和温盐垂直梯度3个约束项的重构方案精度最高,其重构温度场和盐度场的平均误差分别为1.08℃、0.11,该方案也能更好地捕捉温盐场的空间特征。通过分析不同方案的空间特征,海面温度主要作用于捕捉混合层以浅区域的温盐特征,这对表面声学层(Sound Layer Depth, SLD)的影响较大;海面高度和温盐场的垂直梯度对混合层以深区域的反演精度都有较高提升,能够影响整个声速剖面的准确性。根据声学特征分析,SST、SSH与温盐垂直梯度同时约束时,SLD以浅声速与HYCOM相差最小,约为1 m/s;没有梯度约束时,SLD与HYCOM相差约为1.5 m/s,未能很好地反映海表面声道特征;表明声道特征对海表温度与梯度约束均较为敏感。
关键词
变分法
表面信息
梯度约束
三维
温
盐
结构
声学特征
Keywords
variational method
sea surface observations
constraint of gradient
three-dimensional thermohaline structure
acoustic characteristics
分类号
P714.1 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
南海三维温盐结构对海水透明度的影响分析
2
作者
邓美环
郝增周
龚芳
陶邦一
何贤强
机构
卫星海洋环境动力学国家重点实验室
国家海洋局第二海洋研究所
出处
《水下无人系统学报》
北大核心
2018年第6期596-604,共9页
基金
国家重点研发计划资助(2016YFC1400203)
中央级公益性科研院所基本科研业务专项资金资助项目(JT1503)
文摘
无人水下航行器(UUV)试验作业、航行深度和航路选择等活动受海流、透明度、跃层、海水温度和盐度等海洋复杂水文环境的影响。研究结合卫星遥感和数值模式数据,从信息流的角度分析了南海海域三维温盐结构对海水透明度(SDD)的影响及区域分布特征,规避了在传统相关性分析中无法准确描述变量间因果影响关系的不足。结果表明,因受高温低盐海域叶绿素浓度较高的影响,表层盐度较低的中沙群岛及近岸海域,其SDD主要受浅层海水盐度的影响;表层高温低盐的南沙群岛附近海域SDD主要受20～30m深处的海水温度影响;表层高温高盐的西沙群岛附近海域SDD主要受60～70m深处的海水温度和盐度影响;由于受温度锋面和悬浮泥沙的影响,吕宋海峡附近海域SDD主要受30～50 m深处海水温度的影响。水下三维海水温度和盐度的变化影响甚至会加剧SDD的变化,因此建议UUV在航行和试验作业时应尽量选择最大SDD深度以下,同时避开水下三维海水温度和盐度对SDD影响较大的深度,以保证UUV航行的安全、可靠和隐蔽性。
关键词
水下航行器
海水透明度
三维
温
盐
结构
信息流
Keywords
unmanned undersea vehicle(UUV)
Secci disk depth(SDD)
three-dimensional temperature and salinity structure
information flow
分类号
U674.941 [交通运输工程—船舶及航道工程]
P731.14 [交通运输工程—船舶与海洋工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于变分法评估卫星海面信息对重构三维温盐及声场特性的影响
张明琪
徐永生
张庆君
张利强
向亮
郭平
杨亮
黄超
孙晗伟
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
2
南海三维温盐结构对海水透明度的影响分析
邓美环
郝增周
龚芳
陶邦一
何贤强
《水下无人系统学报》
北大核心
2018
0
下载PDF
职称材料
已选择
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