沿海声层析技术的应用与观测研究

发布时间：2017-04-05 20:06

  本文关键词：沿海声层析技术的应用与观测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：沿海海域大面积、连续、同步流场和温度场的观测对于沿海海洋环境的监测是至关重要的。然而,在中国近海地区分布着众多的港口、海湾以及一些大型河道,这些地区往往航运交通繁忙、渔业活动频繁,这给常规的海洋观测也带来一定的困难。沿海声层析(Coastal Acoustic Tomography,简称CAT)是海洋声层析在近海的应用,它的优势在于通过在观测海区的外围布置少数几个站位,即可对海区内部的流场和温度场进行观测,且不受观测海区内航运交通和渔业活动等因素的限制。目前,CAT观测实验在中国近海开展的还相对较少。本研究利用CAT技术分别对我国钱塘江涌潮、琼州海峡潮流以及温度进行了观测研究,具体内容如下:(1)本研究结合CAT、温盐深仪(CTD)和多普勒流速剖面仪(ADCP)等观测仪器成功对钱塘江涌潮的流速、水位、温度以及盐度等变化过程进行了观测。基于实验观测数据,分析了钱塘江涌潮的动力学特性;(2)本研究利用CAT系统在琼州海峡进行了组网观测实验。通过采用逆方法对传播时间差数据进行分析,重现了琼州海峡观测区域的潮流和余流分布特征。CAT反演结果与走航ADCP观测结果基本一致。国产CAT的观测精度与较为成熟的进口CAT观测精度相近;(3)基于琼州海峡15天的CAT实验观测数据,对琼州海峡的温度分布进行了层析研究。首先校正了长期平均偏移距离和短周期的波动偏移距离,然后通过构建和求解逆问题,获得琼州海峡大面积的温度分布。研究结果清晰的显示出海峡南北两岸存在明显的温度差异以及海区温度季节性变暖的特征。CAT反演温度与ADCP所观测温度也基本吻合。以上研究结果表明,CAT技术作为一种新型的声学观测方法,弥补了常规观测仪器的不足,能够在我国近海的重要港口、海湾、海峡以及大型河道等地区的环境监测中发挥重要作用。
【关键词】：沿海声层析 海洋声层析 逆方法 涌潮 琼州海峡
【学位授予单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P714;TB56
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章绪论7-13
• 1.1 海洋声层析的研究进展概述7-9
• 1.2 沿海声层析的研究进展概述9-11
• 1.3 中国学者研究工作11-12
• 1.4 小结12-13
• 第2章沿海声层析系统的基本原理及相关理论13-30
• 2.1 沿海声层析系统的基本原理13-19
• 2.1.1 沿海声层析的系统结构设计13-16
• 2.1.2 声信号16-19
• 2.2 沿海声层析的观测原理19-25
• 2.2.1 双向声传播测流和测温原理19-20
• 2.2.2 二维流场和温度场的观测原理20-25
• 2.3 海洋的声学特性25-30
• 2.3.1 海水中的声速计算25-26
• 2.3.2 声波在水中的传播损失26-28
• 2.3.3 声线模拟28-30
• 第3章钱塘江涌潮观测实验30-43
• 3.1 背景30-31
• 3.2 实验地点31-33
• 3.3 观测结果33-36
• 3.3.1 声信号结果33-34
• 3.3.2 ADCP观测结果34
• 3.3.3 涌潮观测的时间序列34-36
• 3.4 讨论36-42
• 3.4.1 信噪比双峰现象分析36-39
• 3.4.2 涌潮动力学特性39-42
• 3.5 小结42-43
• 第4章琼州海峡潮流观测实验43-61
• 4.1 背景43
• 4.2 实验地点和方法43-46
• 4.3 观测结果46-58
• 4.3.1 声线模拟46-49
• 4.3.2 声信号结果49-50
• 4.3.3 CAT观测结果50-55
• 4.3.4 潮流椭圆和余流分布55-57
• 4.3.5 CAT观测结果与和ADCP观测结果比较57-58
• 4.4 讨论58-60
• 4.5 小结60-61
• 第5章琼州海峡温度层析实验61-79
• 5.1 背景61
• 5.2 实验和方法61-66
• 5.2.1 实验61-63
• 5.2.2 位置校正63-66
• 5.3 结果66-75
• 5.3.1 时间序列66-69
• 5.3.2 声信号69-70
• 5.3.3 断面平均温度70-71
• 5.3.4 水平温度分布71-75
• 5.4 讨论75-77
• 5.5 小结77-79
• 第6章结论与展望79-81
• 6.1 主要结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 攻读学位期间发表的论文目录85-87
• 致谢87-88

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