南海海盆东北部内孤立波的地震海洋学研究
发布时间：2021-02-10 07:59
以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多在东沙岛附近,本文在南海海盆东北部首次利用地震海洋学方法发现了海盆中的内孤立波.通过叠前偏移观察该内孤立波细结构的变化,发现内孤立波波形在采集时间段内整体较稳定,内孤立波浅层反射相对深层变化较大.通过改进前人的方法,利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算内孤立波视相速度.该方法比直接使用共偏移距道集拟合的共中心点-炮点对曲线线性更好,其计算的内孤立波视相速度为0.82m·s-1,内孤立波视传播方向为从NW向SE（172°N方向,0°指向北）.
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(07)北大核心
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
研究区测线位置分布
在COG上做叠前偏移需要速度分析获得的叠加速度，为了指导速度谱能量团的拾取（叠加速度拾取的趋势），我们对20号测线附近的三个XBT计算了均方根速度（三个XBT站点位置见图1．在假设地层水平的条件下，均方根速度等于叠加速度），发现随着深度的增加，均方根速度呈现减小的趋势（图6),这与常规海底地层拾取叠加速度时，叠加速度随地层深度增加而增加的趋势不同．图7a和图7c分别是CMP12060和CMP12500的速度谱，在速度谱上根据速度谱能量团和所得的该区域均方根速度变化趋势分别拾取相应的叠加速度（图7b和图7d），发现在内孤立波出现的位置（CMP12500）叠加速度有明显的增加．进一步将获得的叠加速度转成层速度．图8a是20号测线CMP9000-16000范围进行速度分析得到的层速度（经过平滑处理），图8b是对内孤立波部分进行速度分析得到的层速度（经过平滑处理）．可以看到内孤立波两翼的速度结构并不对称，前翼部位的速度场被抬升（内孤立波视传播方向为从NW向SE，见3.2小节）．
图10d是直接利用COG拟合的CMP-炮点对曲线，对比共偏移距道集叠前偏移剖面拟合的CMP-炮点对曲线（图10c），其线性较差．分析是由于原始COG信噪比较低，不能准确拾取CMP-炮点对造成的．为了验证共偏移距道集叠前偏移剖面计算的内孤立波视相速度准确性，我们利用KdV方程计算了该内孤立波理论的传播速度．具体过程如下：选取GDEM-Version3.0数据站位（119.5°E,20.5°N）的温盐数据计算浮频率，求解KdV本征方程，得到内孤立波各个模态的线性相速度C．站位（119.5°E,20.5°N）的前三个模态的线性相速度如图11a所示，第一模态线性相速度最大，为1.85m·s-1，后面模态的线性相速度减小．得到浮频率和线性相速度，就可以计算各个模态的本征函数．前三个模态的本征函数如图11b所示，我们使用第一模态的本征函数和线性相速度计算非线性系数α=-0.01s-1和非静力频散系数β=7.41×104 m3·s-1，该内孤立波的最大振幅为86.1m，则内孤立波传播速度V为2.11m·s-1．该结果比利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算的视相速度0.82m·s-1大很多，分析是由于20号测线上内孤立波西南和东南部发育有气旋（见下文），当内孤立波与气旋相互作用会使得内孤立波传播速度降低（Huang et al.,2017），而KdV理论没有考虑背景流（如涡旋）的影响，这有可能使其计算的内孤立波传播速度偏高．图5 20号测线内孤立波振幅随深度变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]地中海直布罗陀海峡附近内孤立波的地球物理特征[J]. 孙绍箐,张锟,宋海斌. 地球物理学报. 2019(07)
[2]基于流体动力学数值模拟的海水层反射地震研究[J]. 黄晞桐,宋海斌,关永贤,耿明会,王亚龙. 地球物理学报. 2018(07)
[3]南海北部雾状层分布和特征的地震海洋学研究[J]. 耿明会,宋海斌,关永贤,陈军. 地球物理学报. 2018 (02)
[4]海底冷泉的地震海洋学初探[J]. 陈江欣,宋海斌,关永贤,杨胜雄,拜阳,耿明会. 地球物理学报. 2017 (02)
[5]利用地震海洋学方法研究南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征[J]. 拜阳,宋海斌,关永贤,杨胜雄,刘伯然,陈江欣,耿明会. 科学通报. 2015(10)
[6]Mooring observations of internal solitary waves in the deep basin west of Luzon Strait[J]. HUANG Xiaodong,ZHAO Wei,TIAN Jiwei,YANG Qingxuan. Acta Oceanologica Sinica. 2014(03)
[7]南海东北部海域中尺度涡的季节和年际变化[J]. 李燕初,蔡文理,李立,徐德伟. 热带海洋学报. 2003(03)
本文编号：3027052
【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(07)北大核心
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
研究区测线位置分布
在COG上做叠前偏移需要速度分析获得的叠加速度，为了指导速度谱能量团的拾取（叠加速度拾取的趋势），我们对20号测线附近的三个XBT计算了均方根速度（三个XBT站点位置见图1．在假设地层水平的条件下，均方根速度等于叠加速度），发现随着深度的增加，均方根速度呈现减小的趋势（图6),这与常规海底地层拾取叠加速度时，叠加速度随地层深度增加而增加的趋势不同．图7a和图7c分别是CMP12060和CMP12500的速度谱，在速度谱上根据速度谱能量团和所得的该区域均方根速度变化趋势分别拾取相应的叠加速度（图7b和图7d），发现在内孤立波出现的位置（CMP12500）叠加速度有明显的增加．进一步将获得的叠加速度转成层速度．图8a是20号测线CMP9000-16000范围进行速度分析得到的层速度（经过平滑处理），图8b是对内孤立波部分进行速度分析得到的层速度（经过平滑处理）．可以看到内孤立波两翼的速度结构并不对称，前翼部位的速度场被抬升（内孤立波视传播方向为从NW向SE，见3.2小节）．
图10d是直接利用COG拟合的CMP-炮点对曲线，对比共偏移距道集叠前偏移剖面拟合的CMP-炮点对曲线（图10c），其线性较差．分析是由于原始COG信噪比较低，不能准确拾取CMP-炮点对造成的．为了验证共偏移距道集叠前偏移剖面计算的内孤立波视相速度准确性，我们利用KdV方程计算了该内孤立波理论的传播速度．具体过程如下：选取GDEM-Version3.0数据站位（119.5°E,20.5°N）的温盐数据计算浮频率，求解KdV本征方程，得到内孤立波各个模态的线性相速度C．站位（119.5°E,20.5°N）的前三个模态的线性相速度如图11a所示，第一模态线性相速度最大，为1.85m·s-1，后面模态的线性相速度减小．得到浮频率和线性相速度，就可以计算各个模态的本征函数．前三个模态的本征函数如图11b所示，我们使用第一模态的本征函数和线性相速度计算非线性系数α=-0.01s-1和非静力频散系数β=7.41×104 m3·s-1，该内孤立波的最大振幅为86.1m，则内孤立波传播速度V为2.11m·s-1．该结果比利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算的视相速度0.82m·s-1大很多，分析是由于20号测线上内孤立波西南和东南部发育有气旋（见下文），当内孤立波与气旋相互作用会使得内孤立波传播速度降低（Huang et al.,2017），而KdV理论没有考虑背景流（如涡旋）的影响，这有可能使其计算的内孤立波传播速度偏高．图5 20号测线内孤立波振幅随深度变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]地中海直布罗陀海峡附近内孤立波的地球物理特征[J]. 孙绍箐,张锟,宋海斌. 地球物理学报. 2019(07)
[2]基于流体动力学数值模拟的海水层反射地震研究[J]. 黄晞桐,宋海斌,关永贤,耿明会,王亚龙. 地球物理学报. 2018(07)
[3]南海北部雾状层分布和特征的地震海洋学研究[J]. 耿明会,宋海斌,关永贤,陈军. 地球物理学报. 2018 (02)
[4]海底冷泉的地震海洋学初探[J]. 陈江欣,宋海斌,关永贤,杨胜雄,拜阳,耿明会. 地球物理学报. 2017 (02)
[5]利用地震海洋学方法研究南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征[J]. 拜阳,宋海斌,关永贤,杨胜雄,刘伯然,陈江欣,耿明会. 科学通报. 2015(10)
[6]Mooring observations of internal solitary waves in the deep basin west of Luzon Strait[J]. HUANG Xiaodong,ZHAO Wei,TIAN Jiwei,YANG Qingxuan. Acta Oceanologica Sinica. 2014(03)
[7]南海东北部海域中尺度涡的季节和年际变化[J]. 李燕初,蔡文理,李立,徐德伟. 热带海洋学报. 2003(03)
本文编号：3027052
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