台湾海峡高频地波雷达海流场适用性初步探究

发布时间：2020-10-14 16:29

　　 本文将部署于福建南部沿岸的阵列式/便携式高频地波雷达观测的台湾海峡西南部的海流与2013月1月29日至2月28日观测区域内A、B、C、D浮标的实测海流进行了调和分析对比验证,结果表明:阵列式地波雷达在浮标A、B、C处误差均较小,而便携式地波雷达仅在浮标A处误差小,其余点误差较大,总体而言阵列式误差小于便携式。同时,利用建立的适用于台湾海峡的天文潮流数值模型模拟了台湾海峡潮流,并对其结果进行了调和分析,与浮标对比验证,结果较为吻合。这表明本文的天文潮流数值模型可以较准确地模拟台湾海峡的潮流。继而用天文潮流模型模拟了地波雷达海流观测区116°～121°E,22.4°～26°N的潮流场,将其和高频地波雷达探测的海流场都进行调和分析,对比潮流椭圆可知:阵列式地波雷达测得的潮流椭圆与天文潮流数值模型基本吻合,而便携式高频地波雷达则在浮标A点,B点附近区域较为吻合,其余点出现较大偏差。本文首次提出一种利用天文潮数值模拟潮流场与余流插值场叠加构建“模拟-实测海流”场用于高频地波雷达海流场对比验证的方法。首先将浮标实测海流剔除主要分潮(M2)潮流成分得到余流,然后以插值的方式获得浮标覆盖区的余流场,并将其与天文潮流模型计算的同期潮流场叠加得到“模拟-实测海流”场,与浮标实测海流对比,东分量、北分量绝对误差均小于5cm/s,表明“模拟-实测海流”值较准确。然后将“模拟-实测海流”场分别与阵列式、便携式高频地波雷达所测的海流场进行对比,结果如下:阵列式高频地波雷达在有余流计算值的区域内,处于两个雷达观测站中心法线方向,且与两个雷达站成90°角的点,流速、流向误差最小,流速误差最小6.7cm/s,流向误差最小17.2°,向外围流速、流向误差增大,流速最大误差为12.1cm/s,流向最大误差为32.1°;分析得到测点流速平均绝对误差(cm/s)空间分布函数R1和流向平均绝对误差(°)空间分布函数R2为:R 1 = 20-0.164D1-0.216D2 + 0.00236D12-0.00165D1D2 + 0.00223D22R2 =54-0.75D1-0.088D2+0.0068D12-0.0041D1D2 +0.0023D22其中D1、D2分别为测点距龙海、东山站的距离。便携式高频地波雷达在有余流计算值的区域内,处于两个雷达观测站中心法线方向,且与两个雷达站成90°角的点,海流流速误差最小(=8.5cm/s),向外围误差增大,最大误差为24.1cm/s。分析得到测点流速平均绝对误差(cm/s)空间分布函数R3为:R3 = 9 + 0.215D3-0.1278D4 + 0.00087D32-0.00128D3D4 + 0.00118D42其中D3、D4分别为测点距山寮、下垵站的距离。海流流向误差分布则无一定的规律,且在对比区域内误差较大,约为100°。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P715
【部分图文】：

图１．１技术路线图??

标位置是根据海上比测站位设置原则设置的，布设了?Ａ（２３°４７＇００”Ｎ?，??１１８ｏ０２，００’’Ｅ）、Ｂ（２３°５７＇００”Ｎ，?１１８°２３，００＂Ｅ）、Ｃ（２３°２８Ｗ，Ｎ，１１８°２０’０＂Ｅ）和??Ｄ（２３°２５＇００＂Ｎ?，?１１７°５５Ｘ）０”Ｅ）这４个浮标。浮标位置如图２．１所示。??ｍｍ?＾??Ｉ??ｈ?＊Ｄ?★??２０．?＿、?｜??｜??２３０Ｎ?■?ｉｎ??｜＿?＿?一?＿?一?一??１１７°Ｅ?２０＇?４０＇?１１８°Ｅ?２０＇?４０１?１１９°Ｅ??图２．１浮标位置图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｌｏｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｕｏｙ??７??

以获取到海洋表面相同地点上两个不同方向的径向流，根据所得径向流合成得到??该点的矢量流，若设雷达观测区域内任意一点为Ｐ，可以通过矢量合成的方法获??得该点的矢量流，合成矢量流与径向流的关系如图２．２所示：??／ｉｖ＼??ｚＺ?／、、??乂ｔ’?ｌａ?Ｖ夂??雷达站Ｊ?雷达站ｉ？??图２．２径向流合成矢量流图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｖｅｃｔｏｒ?ｆｌｏｗ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ?ｂｙ?ｒａｄｉａｌ?ｆｌｏｗ??Ａ，Ｂ表示两个雷达站位，Ｖ代表该Ｐ点的矢量流流速，ａ代表该点矢量流??方向，＼代表雷达Ａ站的径向流的流速，％代表雷达Ｂ站的径向流的流速，么??代表雷达Ａ站径向流的方向，＾代表雷达Ｂ站进行流的方向，如果我们己经知??道％，ＶＢ，匕，４的大小，即已知两个雷达站位的径向流的流速和方向大小，??那么我们就能知道Ｐ点的合成的矢量流的大小和方向。??２．３阵列式高频地波雷达海流与浮标实测海流调和分析对比??２．３．１阵列式高频地波雷达介绍??本文采用的ＯＳＭＡＲ０７１阵列式高频地波雷达是湖北中南鹏力海洋探测系统??１２??
【参考文献】

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本文编号：2840907