基于非线性薛定谔方程的高分三号图像内波参数反演

高分三号(GF-3)SAR遥感卫星的发射为内波的深入研究提供了丰富图像资料,利用其高空间分辨率和大幅宽成像的优势,能够对南中国海东沙岛附近的内波开展振幅和波速的高精度反演。采用高阶完全非线性薛定谔方程描述内波,建立反演振幅和波速的模型。收集2017年5月至8月南海东沙岛附近的GF-3遥感图像,探究南海陆坡处内波的振幅和传播速度演变。理论模型计算出的结果与2013年该研究区域的实测数据对比,发现反演振幅大小基本与实测相近。内波自东向西传播过程中,水深变浅,非线性作用增强,频散作用减弱,振幅和传播速度都不断减小。这为定量研究内波的能量输送、耗散以及未来的预报工作提供依据。     

一种新的沉积构造——类羽状交错层理

羽状交错层理由倾向相反的两组纹层组成,中间一般不发育隔层,主要形成于滨海(湖)环境.在宁夏香山群第二亚群发现了类似沉积构造,但两组纹层之间却发育有规模较大的隔层.前人研究认为,该套地层主要形成于浊流环境,尽管存在分歧,但较深的水体环境是勿庸置疑的.这与羽状交错层理形成的环境完全不同,故将其命名为类(似)羽状交错层理.目前似乎只有内波沉积理论能够较为圆满地解释深水环境中这种特殊的牵引流沉积现象.     

无流存在下三层密度分层流体界面内波三阶Stokes解

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了三层密度分层流体的界面内波,给出了各层流体速度势的三阶渐近解及界面内波波面位移的三阶Stokes波解。结果表明：界面内波波面位移的三阶Stokes波解描述了界面波的三阶非线性修正及两界面波之间的三阶非线性相互作用;波速不仅取决于波数和各层流体的厚度,而且还与波幅有关。     

孤子内波对声场水平纵向相干特性的影响

运用抛物方程计算模型,研究了浅海孤子内波对声场水平纵向相干特性的影响。仿真结果表明,孤子内波会引起水平纵向相关系数随时间出现起伏。起伏的幅度与收发深度有关,起伏周期与孤子内波的传播速度有关。理论分析给出了在孤子内波的传播方向与水平阵平行时,水平纵向相关系数随时间变化的简明表达式。     

利用多源遥感卫星数据研究南海内波的时空分布特征

利用1995～2005年300多幅ERS-1/2,Radarsat-1,ENVISAT、SPOT、Landsat、IRS和NOAA AVHRR图像统计了南海北部海洋内波的时间分布特征,并绘制了内波空间分布图,利用KdV方程和Levitus历史跃层资料反演了内波的振幅和波速等参数。研究结果表明,南海北部海洋内波出现的区域主要有3块:吕宋海峡,东沙岛和海南东北部。内波传播方向以西向为主。在吕宋海峡,相速度达3 m/s,内波振幅超过100 m。在东沙岛附近,相速度在1.5～2 m/s左右,振幅在20～80 m左右;东沙岛西面和北面,相速度在1～1.5 m/s左右,振幅在5～20 m左右。海南东北部,相速度在0.4～0.8 m/s左右,振幅在2～4 m左右。内波的时间分布特征为:内波以4～9月为高峰期,1～3月和11～12月为低峰期;在每个月里以16～19日为高峰期。     

浅海内波对环境噪声水平方向凹槽的影响

典型夏季海洋环境噪声垂直指向性水平方向经常出现一显著凹槽。采用三维声速场海洋环境噪声理论模型,分析了各阶简正波对垂直指向性的贡献,指出不同阶简正波的贡献不同,高阶简正波是形成水平方向凹槽的主因,低阶简正波起填补环凹槽的主要作用,无内波时海面噪声源激发低号简正波的能量较低,填补能力较差,水平凹槽显著;内波活动期,内波改变了声信号的传播路径,引起不同阶简正波耦合,低号简正波能量增强,其填补噪声水平凹槽的作用明显加强,高阶简正波能量减少,凹槽变浅。还探讨了凹槽填补程度与内波强度之间的关系,以及有内波时环境噪声垂直指向性随时间的变化。     

两层流体中潜艇水下运动尾迹的数值模拟

本研究使用基于RANS方程和VOF方法的非定常粘性数值方法对潜艇在两层流体中水下运动时的尾迹特征进行了探索性研究,成功的模拟出潜艇水下运动产生的表面波和内波,数值计算结果与理论分析和文献研究结果基本一致。     

内孤立波对海洋工程结构物作用的时空演变研究

针对内孤立波在传播过程中导致海面海水剧烈辐聚和突发性强流，会对海上油气平台、输油管道等海洋结构物造成严重威胁的问题，本文基于高质量的实测数据，通过内波动力模态分解以及Morison方程，研究了内孤立波对小直径圆形桩柱的作用力，包括总作用力、作用力随时间的变化、作用力沿水深的分布以及作用力分量的大小。研究结果表明，桩柱所受的总作用力以第1模态为主导；波谷达到时，对桩柱的作用力会达到最大值，并且作用力的大小都呈现出为先增大后减小的变化趋势；上、下2层流体的拖曳力方向相反，惯性力的方向也是相反的，而在同一层流体中，拖曳力和惯性力的方向也是相反的；在内孤立波经过时，Morison方程计算得到的惯性力没有明显的变化趋势，惯性力相比于拖曳力，惯性力量值小，对总作用力的影响也很小，基本可以忽略不计。本文的研究内容为海洋油气钻井平台的设计提供了参考。