南黄海辐射沙脊群研究进展

南黄海辐射沙脊群是河流与海洋共同作用下形成的特殊地貌单元,它分布于陆海相互作用的地带,储存着海岸演变、海面变化、气候变化、河口环境以及海洋环境的各种信息,是研究全球环境变化和陆海相互作用的理想载体。本文从水文测验、卫星遥感、数字高程模型、人工神经网络、海洋沉积学、潮流数值模型共6个方面对该海域的研究成果进行了梳理。     

南黄海辐射沙脊群波浪场数值模拟

为了探明南黄海辐射沙脊群波浪场特征,以指导这一海域的港口建设,采用波浪折射绕射数学模型模拟了该海域的波浪场.不同工况波浪场的模拟结果表明,该海域波浪传播具有如下特征:(a)等波高线环绕辐射沙脊群顶点港呈弧形分布;(b)波浪多次破碎;(c)不同方向入射波所形成的辐聚带,位置不尽相同;(d)入射波周期对波浪场影响显著.     

南黄海辐射沙脊群地形遥感识别及分析

为认识南黄海辐射沙脊群的分布演变规律,并为海洋发展战略的实施提供参考资料,在综合分析国内外沙脊线以及中轴线提取方法的研究现状基础上,以南黄海辐射沙脊群为研究区,将遥感技术与中轴线、沙脊线结合形成遥感沙脊线法和遥感中轴线法,提取潮汐水道的平面中轴线和沙脊的沙脊线以进行沙脊群的动态演变监测.选用1992至2009年间4景TM遥感影像对辐射沙脊群地区进行沙脊线和中轴线提取,综合分析后得出以下结论:(1)黄沙洋中轴线的头部变化不大,分支点在17年间不断变动,尾部向北移动了3 383米.(2)苦水洋中轴线的变化很大,头部分支点向东南移动,中轴线后段完全变向.(3)西洋主轴尾部变化并不大,1992年后西侧的一支逐渐消失,未消失的两支在多年后又汇聚成新的一支.(4)东沙沙脊线主轴由一个分支变为两个分支,主轴弯曲程度逐年增加,并整体向东北移动.     

黄海辐射沙脊群海域水环境数值模拟研究

为了弄清黄海辐射沙脊群这一具有广阔潮间带典型海域的水动力及污染物扩散稀释情况,在该海域找到较为理想的污染物排放位置,采用沿深垂向平均二维数值模式对该海域的潮流场和物质扩散场进行了模拟,模拟过程中采用变网格技术和改进的“干湿法”处理动边界问题．通过海域水体余流场和几个典型位置Lagrange水质点运动轨迹的计算,分析了余流场对污染物运移的影响,并得到了该海域较为理想的污染物排放位置．     

南黄海辐射沙脊群浮游动物群落结构及季节变化

2011年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和2012年2月(冬季)对南黄海辐射沙脊群进行了四个季节浮游动物调查,共鉴定浮游动物42种,夏季(30种)春季(25种)秋季(16种)冬季(14种).总平均丰度和总平均生物量分别为70.03ind·m-3和54mg·m-3,四季丰度由大到小依次为春季(144.61ind·m-3)冬季(51.76ind·m-3)秋季(46.28ind·m-3)夏季(37.47ind·m-3);生物量依次为春季(72mg·m-3)夏季(56mg·m-3)冬季(55mg·m-3)秋季(34mg·m-3).春季丰度和生物量的分布规律不明显,夏季向东北增加,秋季向东南增加,冬季整体分布较均匀.真刺唇角水蚤(Labidocera euchaeta)和中华哲水蚤(Calanus sinicus)是该海域的主要优势种,四个季节唯一的共同优势种是真刺唇角水蚤,数量大,分布广,春季中华哲水蚤对总丰度贡献最大,夏季由于水温的升高数量大幅减少,冬季又成为该海域的优势种.浮游动物多样性指数(H′)年均值为1.70,夏季(2.43)春季(1.97)秋季(1.31)冬季(1.08),该海区浮游动物整体群落结构较简单.对比发现该海域与邻近海域浮游动物种类组成和季节变化规律基本一致,但丰度和生物量较低.     

南黄海辐射沙脊群生物多样性非使用价值评估

生物多样性非使用价值主要指生物多样性在环境和生态系统方面的服务功能,非使用价值评估对生物多样性保护与可持续利用具有重要意义.本文运用条件价值评估法(CVM),设计支付卡式调查问卷,对南黄海辐射沙脊群生物多样性的非使用价值进行评估.在允许零支付意愿(WTP=0)的问卷引导方式、以个人为支付单位,以及规避零支付意愿、以家庭为支付单位两种情况下,分别计算居民对生物多样性保护的支付意愿,进而推算出生物多样性的非使用价值;并采用相关分析和回归分析方法,进一步探讨公众支付意愿的影响因素及影响程度.结果表明,允许WTP=0情况下,受访者的平均支付意愿为96.2元·(a·人)-1;规避WTP=0中,平均支付意愿为232.96元·(a·户)-1,两者差异在可接受范围内;南黄海辐射沙脊群生物多样性的非使用价值为每年5.32~5.92×108元.同时,受访者收入、对生物多样性及其受用海工程影响等相关知识的认知程度,是居民支付意愿的主要影响因素,其中收入水平的影响最为显著.研究结果可为海岸带综合开发空间协调与生态补偿政策制定提供科学依据.     

高频地波雷达单站测量表层海流的原理

通往高频地波雷达测量表层海流矢量,一般均采用双站测量方案,需要大量的人力和昂贵的设备投入,该项研究在分析双小测量原理的基础上,结合海洋学原理和合理的假设,推导并给出了利用单站地波雷达测量表层海流的原理和公式,从而使单站测量表层海流成为可能。可预期该方案虽然在一定程度上,适当降低了空间分辨率,但却可以大幅芳降低观测成本,减少人力物力的投入,并显著提高现场观测效率。     

便携式近程高频地波雷达海流对比试验

为了验证便携式近程高频地波雷达的海流观测性能,利用海流计现场观测数据作为参照,分别评估从两个雷达站合成得到的矢量流精度和两个雷达站各自独立测量得到的径向流精度.根据矢量流评估结果,得到流速的均方根误差为10.37 cm/s,流向的均方根误差为15.12°;根据两个雷达站的径向流评估结果,得到其中一个雷达站测得的径向流均方根误差为10.83 cm/s,另一个雷达站的径向流均方根误差则为13.50 cm/s.对两个雷达接收到的海洋回波信号的信噪比进行分析,结果表明两个雷达站的径向流精度差别由回波信噪比引起.     

高频地波雷达提取海面散射特性的高分辨算法

基于波束定向理论,提出了提取高频地波雷达遥海海面散射特性的一种高分辨细分算法,与ＭＵＳＩＣ算法相比,该算法数据处理的结果不仅含有海流的信息,还含有海浪的信息,中给出了计算机模拟结果,并针对雷达的工作体制,说明了具体工程的实施方法。     

高频地波雷达通信干扰抑制方法研究

工作在高频段的地波超视距雷达，受到高频频段无线电严重干扰，如何避免和减少此类通信干扰一直是研究难题。本文分析了高频通信干扰的产生及特点，通过无目标距离单元干扰样本值估计出干扰的统计特性，并利用特征分解及投影的方法抑制高频通信干扰。对实测数据的处理结果表明，该方法能有效地抑制高频通信干扰。     

南黄海辐射沙脊群苦水洋海域沉积地层特征及其环境演变

通过分析南黄海辐射沙脊群苦水洋海域铁板沙11DT06钻孔的沉积相序列、14 C测年数据、粒度特征及其沉积环境意义,并与该海域北翼潮流通道11DT01孔、里磕脚11DT02孔对比,重建了MIS 3阶段以来苦水洋海域的环境演变过程.铁板沙11DT06孔自上而下揭示了4个沉积序列:S1(潮流沙脊层)、S2(潮滩层)、S3(陆相硬黏土层)和S4(高潮滩层).MIS 3阶段以来苦水洋海域经历了潮滩(ca.44~25ka BP)、洪泛平原(陆相硬黏土层,ca.25~12ka BP)、滨岸沼泽与潮滩(ca.12~7ka BP)和水下沙脊-潮流通道(ca.7ka BP至今)等一系列环境演变过程.铁板沙潮流沙脊主要由细砂和粉砂质细砂组成,而MIS 3阶段与早全新世的潮滩沉积主要由黏土质粉砂和粉砂质黏土组成,分选性总体都较差,基本都为正偏态,表明沉积物粒度分布都存在细尾部分,这正是潮流沉积物的一大特点,与洪泛平原相的硬黏土层存在明显差异,指示了主控沉积动力环境的不同.苦水洋海域三个钻孔测试获得的11个AMS 14 C和2个OSL测年数据显示了海陆交互作用强烈地区测年结果的复杂性与不确定性.     

高频地波雷达的东海试验

“高频地波雷达海洋环境监测技术”是由武汉大学主持的国家“863”计划海洋领域的重大课题，本课题组研制了两套高频地波雷达OSMAR2000，并于1999年底，在浙江省舟山市朱家尖和宁波市象山分别建立了两个雷达实验站，进行了一年的现场自检试验和与传统海洋测量仪器的对比验证试验，试验结果表明，雷达探测海流和海风的距离达到200km，探测浪高的距离达到120km，系统整体性能达到国外同类雷达20世纪90年代后期先进水平。     

高频地波雷达反演海浪的海上对比验证方法研究

在介绍高频地波雷达反演海浪要素工作原理的基础上，利用2000年10月在浙江舟山海域进行的OSMAR2000和SZF1－Ⅱ海上对比验证实验中所获取的资料进行系统比较分析，验证了OSMAR2000探测海洋海浪要素的精度，并分析了OSMAR2000反演海浪时的误差成因。     

船载高频地波雷达的一阶海洋回波分析

为了拓宽便携式高频地波雷达(OSMAR-S)的应用场合,提高其海态监测的能力,通过船载雷达系统走航的方式获取大范围的海洋回波信息.利用实测数据中形态多样的一阶海洋回波谱图,分析了海流、风向和雷达探测张角对回波谱的影响,讨论了径向流速和风向信息提取的可行性.研究结果表明:在船沿岸走航的情况下,海流引起回波谱频点的偏移,风向规律地改变谱图的形态,岸基单站雷达的风向模糊问题得以解决;在船四面环海航行的情况下,单个回波频点存在双到达角和风向模糊的问题.     

高频地波雷达电离层距离方程建模及仿真

针对电离层的空间分布特征,构建了体目标和面目标的雷达距离方程.根据不规则体对高频电波的相干散射原理,估算了电离层RCS的散射系数,进而给出基于电离层物理机制的广义高频地波雷达方程,从而量化了电离层特征参数对高频雷达系统的影响.通过仿真发现,对于面散射情形,斜向散射电离层杂波符合波束限制模型,垂直向的电离层杂波符合脉冲限...     

不同围填海方案对南黄海辐射沙脊群海域的冲淤影响研究

本文采用MIKE21二维水动力模型模拟了南黄海辐射沙脊群海域的潮流形态,模拟结果与实测潮流基本一致.在此基础上,比较了三套不同围填海方案对工程附近区域的冲淤影响.从整体上看,三套方案都会对工程周边海域的海底冲淤产生明显影响.条子泥围填海工程后在其北部产生淤积,在东南部产生冲刷.东沙和高泥两座人工岛的建成使原本以弶港为中心扇形辐聚、辐散的潮流格局有所改变,潮流进出主要集中在西洋水道南端和黄沙洋水道西端这两条潮流通道,通道内流速增大,产生冲刷;而两人工岛东部和弶港东部海域产生淤积.基于目前的模拟结果,只建设高泥和东沙两座人工岛更有利于维持西洋水道和黄沙洋水道的畅通,对近岸港口资源具有保护作用.     

多频高频地波雷达同步控制系统设计

针对高频地波雷达多频探测的同步时序要求,提出了一种基于以太网的多频雷达同步控制系统设计方案.该方案利用DSP搭建以太网通信平台,由上位机将同步控制配置参数通过以太网下载到FPGA中,并根据GPS同步时钟产生一系列雷达时序控制脉冲信号,用于控制多频雷达发射、接收及数据采集与处理.与传统单频地波雷达同步控制相比,该系统可使雷达工作在多种工作状态,具有参数变更灵活、方便试验等优点,提高了雷达的整体性能.实验结果验证了设计方案的正确性.     

便携式高频地波雷达双频接收天线的设计与实现

现有高频地波雷达大多采用单一工作频率,较易受外部干扰影响,且回波包含信息有限。设计与实现了一种便携式高频地波雷达双频接收天线,通过对原有单频接收天线电路进行修改,增加频率控制端和开关电路,实现了三元交叉环/单极子接收天线同时双频工作的功能。室内测试及现场实验结果均验证了该双频接收天线的有效性。     

基于地貌情势的辐射沙脊群潜在土地资源分析

针对江苏沿海开发尤其是辐射沙脊群海域潜在土地资源开发、利用和保护问题,本文以维护辐射沙脊群宏观地貌情势为前提基础,以滩涂地形为数据源,采用起围高程为指标,分析了不同开发强度下辐射沙脊群潜在土地资源的数量与分布;以低潮特征的多时相遥感影像为数据源,采用滩涂遥感低潮出露重现率这一稳定性间接特征为指标,重点分析了条子泥、高泥、东沙这三个匡围核心区不同稳定性分级的潜在土地资源质量特征与分布;结合围垦规划需求探讨了条子泥等匡围核心区适宜围垦规模特征.结果表明:(1)根据不同起围高程,辐射沙脊群潜在土地资源数量巨大,可达1552~6827km2,其中沙洲潜在土地资源面积约为480~4141km2;(2)根据1973—2011年近40年和2005—2014年近10年低潮特征遥感影像的稳定性特征分析,以理论深度基面0m为界,条子泥、高泥和东沙稳定区优质土地资源面积总量分别为605.65km2和762.77km2,稳定等级呈圈层状分布,内部为稳定区,主要分布在沙脊中心滩脊线两侧,其次为基本稳定区,受潮沟活动影响反复冲刷,最外围则为不稳定区,出露较少;(3)条子泥、高泥和东沙三者,最适宜的匡围高程为废黄河口基面0m,局部区域东沙可降低至理论深度基面0m以上,适宜匡围规模为612~712km2.     

跳频技术在高频地波雷达中的应用

为提高高频地波雷达的抗干扰能力,提出了一种在线性调频中断连续波的基础上基于跳频技术的新高频地波雷达体制.并从整体上对这一新体制进行了阐述.在分析了这一新体制优缺点的基础上,对由跳频引起的旁瓣过高这一缺点,采用三次样条插值方法实现对不可靠数据的替代来进行弥补.最后给出了这一体制雷达的理论分析和系统仿真结果.