海洋水文学
- 格式:pdf
- 大小:6.88 MB
- 文档页数:62
海洋水文观测的要求和观测方法介绍海洋水文观测方式有哪些一、海洋水文观测的要求:1.准确性:观测数据应具有高准确性,以确保研究的可靠性和科学性。
2.实时性:观测数据应能够及时获取和传输,以满足海洋灾害预警和应急响应的需要。
3.连续性:观测数据应能够连续地获取,以获取水文过程的完整性和变化规律。
4.综合性:观测项目应能够综合考虑多种要素,包括海洋温度、盐度、流场、海洋酸化度等。
5.空间性:观测项目应能够在空间上进行覆盖,包括区域性观测和点源观测。
二、海洋水文观测方法:1.航行观测法:通过在航行途中测量海洋水文参数,如温度、盐度、酸碱度等。
该方法具有较大的覆盖面和灵活性,但其观测数据受到船舶运动、测量仪器误差等因素的影响。
2.浮标观测法:通过在海洋中放置浮标,通过遥测等方式获取海洋水文参数。
该方法能够长时间连续观测目标区域的水文参数,但受制于浮标的耐波能力和遥测设备的通信能力。
3.定点观测法:通过埋设固定观测设备在特定海域进行水文观测。
该方法能够准确观测特定海域的水文参数,但受制于观测设备的稳定性和维护需求。
4.卫星遥感法:通过卫星遥感数据获取海洋表面温度、海洋风场等水文参数。
该方法具有广覆盖、连续性好以及观测范围大等优势,但受制于卫星分辨率和云层干扰等因素。
5.声学观测法:通过声学设备在水下测量海洋水文参数,如水深、水温、盐度等。
该方法适用于水下环境观测,具有高精度和较长距离的优势,但受制于水下能见度和声学传播的物理特性。
综上所述,海洋水文观测的要求包括准确性、实时性、连续性、综合性和空间性;观测方法包括航行观测法、浮标观测法、定点观测法、卫星遥感法和声学观测法。
这些观测方法在不同的研究需求下,在海洋水文观测中发挥着重要的作用。
物理海洋学名词01.001 海洋科学(ocean science)研究发生在海洋中的各种自然现象和过程及其变化规律以及与海洋开发利用有关的知识体系。
它的研究对象是占地球表面积71%的海洋,包括海水,溶解和悬浮于海水中的物质,生活于海洋中的生物,海底沉积和海底岩石圈,以及河口海岸带和海-气界面及其上的大气边界层等。
01.002 海洋学(oceanology)海洋科学的简称。
01.003 物理海洋学(physical oceanography)狭义而言,物理海洋学是运用物理学的观点和方法研究海洋中的力场,热盐结构,以及因之而产生的各种机械运动的时空变化,海洋中的物质交换,能量交换和转换的科学;广义而言,物理海洋学是以物理学的理论、方法和技术,研究海洋中的物理现象及其变化规律,并研究海洋水体与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用的科学。
01.013 区域海洋学(regional oceanography)综合地研究一个海区中各种海洋现象的科学,是海洋科学的一个分支科学,也是世界自然地理学的一个组成部分,与描述海洋学(descriptive oceanography)类似。
01.020 洋(ocean)海洋水圈中的中心主体部分。
01.026 海(sea)海洋水圈的边缘附属部分称为海。
01.032 上层(epipelagic zone)海洋层结(层状结构)中被太阳辐射加热的水层,温度较高,密度较小,混合较均匀,厚约100米。
01.033 中层(mesopelagic zone)海洋层结中的过渡层,在上层以下,厚度约为1 000~1 500米的水层。
温度、盐度、密度一般具有一个很大的跃层,有时具有多个跃层。
01.034 深层(bathypelagic zone)海洋层结中中层以下的温度、盐度、密度均匀的水层。
亦称下均匀层。
02.001 海洋水文学(marine hydrography, marine hydrology)是关于海水起源、存在、分布、循环、运动等变化规律和运用这些规律为人类服务的知识体系,是水文科学的一个分支。
海洋水文学的现状和未来研究方向一、引言海洋水文学作为研究海洋“水”与“水文环境”的科学,其研究内容涉及海洋水的物理、化学、生物、地质特性等多方面内容,具有重要的科学价值和应用前景。
近年来,随着全球海洋环境的变化,海洋水文学方面的研究也得到了越来越多的关注。
本文旨在从海洋水文学的现状和未来研究方向两个方面进行分析。
二、海洋水文学的现状1、研究内容海洋水文学的研究内容主要包括以下几个方面:(1)海洋水文特性:研究海洋中水的分布、密度、温度、盐度、流速等物理性质;(2)海洋化学特性:研究海洋中水的盐度、溶解氧、二氧化碳含量、营养盐、微量元素等化学特性;(3)海洋生物特性:研究海洋生物的分布、数量、种类、生长环境等特性;(4)海洋地质特性:研究海洋地球化学和地质特性,如海水沉积、海底地形和构造、海底流体等。
2、研究方法海洋水文学的研究方法主要包括以下几种:(1)观测:通过在海洋中设置观测站、布设观测设备等方式,对海洋水文环境进行实时、长期监测;(2)采样:通过采样分析,获得海水中的各种物理、化学、生物参数数据;(3)实验:对海洋水在不同条件下的物理、化学、生物特性进行研究;(4)数值模拟:通过建立数学模型进行计算,推测海洋水文环境变化的趋势和程度。
3、研究进展随着现代科技的不断进步,海洋水文学的研究进展迅速。
在海洋水文学的各个方面,研究者们取得了丰硕的成果。
例如,在海洋水的物理特性方面,通过利用潜艇和遥控水下机器人等技术,对海洋水温、盐度、流速等参数进行精密的观测和测量,得出了一系列结论。
在海洋水的化学特性方面,研究者们发现海洋中的碳循环、营养元素循环等对全球气候变化有着深远的影响。
在海洋生物特性方面,研究者们发现海洋中存在着许多未知的生物种类,并通过对海洋生物多样性的研究,探索了海洋生物的生活方式和分布规律。
三、未来研究方向1、多学科融合海洋水文学研究需要涉及到物理、化学、生物、地质等多个学科领域,未来应当更加注重多学科的融合,对海洋水文环境的研究进行全方位、深入的探索。
水文学知识点总结水文学是一门关于水在宇宙中的形成、运动、分布和变化的学问。
它从宏观的角度研究水的整体特性,以期了解水的起源、流量、运动和利用,以及水对生态、社会和经济的影响。
本文对水文学的基本理论和基本概念进行了总结。
一、水循环水循环是指水从地表流入河流、湖泊、海洋,随着热量和气压变化而产生水蒸发,随后由云彩运输到另一个地方并以降水的形式回到地表,从而形成一种地球表面水体的循环系统。
水蒸发产生的水汽,可以形成雾霭、浓云和雨云,在大气中传播。
二、水文地理水文地理是研究地球上的水资源而产生的一门科学,它从宏观的角度研究地球表面的水在空间上的分布特征以及水的变化规律,以期了解水资源的分布、变化和评价。
水文地理的研究包括了水资源的调查,水土的分析,水系的划分,水系的特征,水系的运动,水系的改造,水系的旱涝等。
三、水文气象学水文气象学是研究水文过程中气象要素变化的科学,主要研究降水、陆地交换热量、相对湿度和大气水汽等气象要素。
在水文气象学中,重点关注天气过程中的气象要素变化,以及这些变化对水文过程的影响。
四、水质学水质学是研究了解水质、水质变化和影响水质的原因,并实施相应改善措施的一门学问。
水质学讲究对水质的实时监测和长期跟踪,并将观测结果进行分析,掌握水质变化的规律。
在水质学中,有关水质的指标包括溶解氧、pH、水温、锰、硫和氨等。
五、水资源管理水资源管理是指有效地利用水资源,最大限度地满足社会经济发展的水资源调控和管理活动。
水资源管理的重点包括有效的利用水资源,保护水资源,实施水资源规划,实现水资源公平,建立水资源收费制度,保护生态环境等。
总而言之,水文学涉及一系列与地球水系和水资源有关的学科和问题,为深入了解它们提供了基础理论。
本文对其相关理论和概念进行了总结,以便帮助读者更好地理解水文学。
工程勘察船的深海水文学研究技术深海水文学研究技术是工程勘察船在深海环境中进行水文学研究的关键技术之一。
随着海洋资源的日益稀缺和全球气候变化的加剧,深海水文学研究对于认识海洋环境、保护海洋生态和支撑海洋经济发展具有重要意义。
本文将重点介绍工程勘察船深海水文学研究技术的发展现状、关键技术和应用前景。
首先,深海水文学研究技术在工程勘察船的海洋勘查活动中起到了至关重要的作用。
传统的水文学研究主要集中在浅海区域,对于深海的认知相对较少。
然而,深海是地球上最大最神秘的领域之一,其独特的环境条件和生物多样性对于人类的探索和利用具有巨大的潜力。
深海水文学研究技术的发展填补了这一空白,为深海区域的资源开发、环境保护和生态恢复提供了重要的科学依据。
目前,工程勘察船深海水文学研究技术已经取得了一系列重要的进展。
其中,应用卫星遥感技术和海底传感器网络实现对深海的实时监测是一大亮点。
卫星遥感技术通过对海洋表面的温度、盐度和色素等参数进行监测,可以获取到深海的海洋环境动态信息;海底传感器网络可以实时监测深海水层的物理、化学和生物学特征,为深海水文学研究提供了大量的实时数据。
此外,深海水下机器人和遥感探测器的应用也为深海水文学研究提供了便利。
在深海水文学研究技术中,水文学探测工具的开发和改进是关键。
工程勘察船需要配备先进的水文学探测仪器,包括温度、盐度和流速测量仪器等。
这些仪器需要具备高精度、高精度、长时间稳定性和在深海条件下的可靠运行能力。
同时,水文学监测系统需要能够实时获取、传输和处理大量的海洋数据,以满足深海水文学研究的需要。
因此,工程勘察船的深海水文学研究技术需要与数据处理、通信和计算等技术相结合,实现数据的采集、传输、存储和分析。
另外,深海水文学研究技术的应用前景广阔。
深海作为地球上最后的边界之一,隐藏着丰富的矿产资源、生物多样性和环境变化信息。
通过深海水文学研究技术的发展,可以实现对深海资源的开发和利用,促进海洋经济的可持续发展。
海洋水文学研究的最新进展一、前言海洋水文学是一门研究海洋环境及其水文特征的学科。
随着科学技术的不断创新,海洋水文学也在不断向前发展。
本文将介绍一些海洋水文学研究的最新进展。
二、海洋水文学研究的新方法1. 水文声学技术水文声学技术是用声波来探测海洋水文信息的方法。
通过声波与水环境相互作用所产生的回声来获取海洋中的水文信息,包括水深、水温和水质等等。
该技术在海洋勘探、资源开发、海底地形测绘等方面有着广泛的应用。
2. 先进遥感技术遥感技术是通过卫星或飞机等手段来获取远距离地物的信息。
在海洋水文学研究中,遥感技术广泛应用于水文监测、气氛监测、海洋生态环境监测等方面。
三、海洋水文学研究的新成果1. 洋流的起源和演化研究洋流是海洋中水体沿特定方向运动的现象。
洋流的起源和演化一直是海洋水文学研究的重点之一。
近年来,研究者通过数值模型模拟和观测结果,探索得出了洋流的形成机制和演化规律。
这些研究成果为海洋利用和海洋环境管理提供了重要的科学参考。
2. 温度和盐度异常事件的研究温度和盐度是海洋水文学研究的重要指标之一,它们的异常变化往往会引起生态环境和气候变化等重要问题。
近年来,研究者利用新的观测手段和模型模拟方法,对此类异常事件的发生机制和规律进行了深入研究,为应对海洋环境变化提供了科学依据。
四、海洋水文学研究的新应用1. 海洋重要物质输运和循环研究海洋中存在着各种重要的物质,如矿物、能源、生物等。
海洋水文学研究为这些物质的输运和循环提供了重要的科学依据。
诸如油气管道敷设、矿物开采和海洋生态保护等方面,海洋水文学研究的应用越来越广泛。
2. 海洋环境监测和污染治理随着人类经济活动的不断增加,海洋环境污染问题日益突出。
海洋水文学研究的成果为海洋环境监测和污染治理提供了有力的科学依据。
通过对海洋环境数据的监测和分析,可以实现对海洋环境的精准管理和治理。
五、结语本文介绍了海洋水文学研究的最新进展,探讨了新方法、新成果和新应用。
卫星遥感技术在海洋水文学研究中的应用一、引言随着科技的不断发展,卫星遥感技术在多个领域得到了广泛运用。
其中,海洋水文学是一个得益于卫星遥感技术的领域之一。
卫星遥感技术可以提供精确的海洋水文学数据,为海洋环境监测、自然灾害预警以及海洋资源管理提供有力的支持。
二、卫星遥感技术的优势卫星遥感技术通过遥感卫星对海洋水文学数据进行探测和观测,具有以下优势:1.高度精度:卫星遥感技术可以获取非常精确的海洋水文学数据,包括海洋表面温度、海面高度、海水盐度等。
2.宽覆盖范围:卫星遥感技术可以实现对广泛的海洋区域进行数据采集和分析,不受时间和空间限制。
3.实时性强:卫星遥感技术能够提供海洋水文学数据的及时更新,及时了解海洋环境的变化情况。
4.成本低廉:相比传统的海洋水文学数据采集方式,卫星遥感技术的成本更低,运营成本也更低。
5.易于操作:卫星遥感技术可以通过电脑终端进行远程操作和数据管理,无需进行现场操作。
三、卫星遥感技术在海洋水文学研究中的应用1.海洋环境监测卫星遥感技术可以通过对海洋表面温度、海面高度、海水盐度等参数的观测和分析,及时了解海洋环境的变化情况。
例如,海洋表面温度对于海洋生态系统的健康和稳定具有重要作用,通过卫星遥感技术可以监测和预测海洋表面温度的变化,提供有效的决策支持。
2.自然灾害预警卫星遥感技术可以通过监测海洋环境的变化,提前预警自然灾害,例如海啸、风暴潮、海浪、强风等灾害。
通过卫星遥感技术可以获取相关数据,并结合海洋气象数据分析风暴、洪水、海浪等自然灾害的发生和迁移路径,提供决策参考。
3.海洋资源管理卫星遥感技术可以通过对海洋环境的观测和分析,帮助管理者制定科学的资源利用规划,保护海洋生态系统。
例如,通过对海水温度、盐度、浊度等指标的测量分析,有利于更好地管控渔业资源,进行渔业资源保护。
四、卫星遥感技术的应用案例1.海洋环境监测卫星遥感技术可以有效监测海洋表面温度变化,例如,在2010年的墨西哥湾漏油事件中,通过卫星遥感技术实时监测墨西哥湾表面温度的变化,以协助救援和灾后评估。
大气科学大气科学是研究大气的各种现象(包括人类活动对它的影响),这些现象的演变规律,以与如何利用这些规律为人类服务的一门学科。
大气科学是地球科学的一个组成部分。
它的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈。
此外,还研究太阳系其他行星的大气。
大气圈,特别是地球表面的低层大气,以与和它相关的水圈、岩石圈、生物圈是人类赖以生存的主要环境。
大气的各种现象与其变化过程,既可带来雨泽和温暖,造福人类;也可造成酷暑严寒,以至旱涝风雹等灾害,直接影响人类的生产和安全。
人类在生产和生活的过程中,也不断地影响着自然环境(包括大气)。
如何认识大气中的各种现象,如何与时而又正确地预报未来的天气、气候,并对不利的天气、气候条件进行人工调节和防御,是人类自古以来一直不断探索的领域。
随着科学技术和生产的迅速发展,大气科学在国民经济和社会生活中的巨大作用日益显著,其研究领域已经越出通常所称的气象学的X围。
本文仅对大气科学的研究对象、研究特点、学科分支、同其他学科的关系以与发展状况作一概括描述,大气科学丰富的内容和悠久的历史则由本卷其他有关条目介绍。
研究对象覆盖整个地球的大气,质量约5.3×1021克,约占地球总质量的百万分之一。
由于地心引力的作用,大气质量的90%聚集在离地表15公里高度以下的大气层内,99.9%在48公里以内。
2000公里高度以上,大气极其稀薄,逐渐向星际空间过渡,无明显上界。
大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状和它的重力、地球的公转和自转、地球表面的海陆分布和地形起伏、地球的演化和地球生态系统等是造成地球大气特定组分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。
人类活动与其对生态因素所起的作用,是影响大气组分、大气结构和大气运动的人为条件。
地球大气的组分以氮、氧、氩为主,它们占大气总体积的99.96%。
其他气体含量甚微,有二氧化碳、氪、氖、氦、甲烷、氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡、水汽等。
大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉等液态、固态微粒。
海洋水文与气象模拟技术研究海洋水文与气象模拟技术是目前科学研究的热点之一。
通过应用数字化技术对海洋环境和天气状况进行建模和模拟,可以更好地理解海洋和大气运动的规律性,为气象和海洋科学领域的预测和管理提供更为精确的数据。
一、海洋水文模拟技术的研究海洋水文模拟技术是研究海洋环境状态、变化规律和演变趋势的一种方法。
水文模拟是指将实测资料、数学模型等输入计算机进行“虚拟实验”以得出预测资料或解释实测资料。
水文模拟技术主要有三个方面的应用:第一,水文模拟技术能够预测海洋环境状态和变化趋势。
第二,通过模拟海洋环境能够更好地理解海洋的运动规律,从而更好地预测海洋中的海流、海浪等自然现象。
第三,可以通过水文模拟技术确定海洋环境对人类生产生活的影响,以实现科学的海洋资源开发。
针对不同的海域和海洋环境,海洋水文模拟技术的基本方法也存在很大的差异。
比如在浅海海域,常常采用有限元或有限差分模拟,并结合实测资料进行评估和算法优化;而在远洋海域,往往采用反演方法以获取各种参数。
这些方法要求高精度实测资料的支持,如实测流速、盐度、温度、氧含量等等,以从大量的统计数据中提取出相应的运动规律。
同时,为了模拟出适合的物理过程,还流出发展新算法、新理论以及优化算法等方向。
二、气象模拟技术的研究气象模拟技术是将实测天气资料、地理信息、气象传输方程等输入计算机进行虚拟实验,以得出天气预测资料和解释实测资料的一种方法。
气象模拟技术的研究范围很广,包括对地球大气环流、气象分布、气象灾害等各个方面的模拟。
通过气象模拟技术,气象学家可以模拟出不同天气条件下的大气环流和温度等,为天气预测提供更准确的数据。
同时,气象模拟技术的应用还能对天气灾害的预防和救灾,以及决策制定提供科学的数据支撑。
除了气象模拟技术的应用,如何优化算法,提高精度也是气象模拟技术的重要研究方向。
例如,近年来,随着云计算、超级计算和高性能计算发展,idpm和vottex日益被广泛应用,由此也极大促进了气象模拟技术的发展。
基于深度学习的浅水区海洋水文模型研究随着环境污染和气候变化的日益严重,人类对海洋的认识和保护变得越来越迫切。
其中,海洋水文模型是实现海洋资源可持续利用和生态保护的基础,而基于深度学习的浅水区海洋水文模型则是海洋水文学研究的前沿方向。
一、海洋水文模型的研究现状海洋水文模型是对海洋环境的数学描述,可以为科学家提供有关海洋的预测、模拟等数据。
现阶段的海洋水文模型主要是基于传统的物理方程模型进行建模,如Navier-Stokes方程、Boussinesq方程等。
这些模型所需要的参数和初始条件比较繁琐,精度也有限。
在传统模型的基础上,人们采用了多种优化方法对其进行改进,如引入人工神经网络、粒子群优化等方法。
这些方法可以带来一定的模型精度提升,但其性能也很容易受到训练集数量、选取方法等因素的影响。
二、引入深度学习的意义深度学习作为一种新兴的机器学习算法,可以在大规模数据集上快速学习输入之间的复杂非线性关系。
这为海洋水文模型的研究提供了新的思路和手段。
首先,深度学习模型可以直接处理复杂的环境与海流交互作用等现象,不需要人工设置多个具体的环境特征和物理参数,节省了大量建模和参数确定的时间和精力。
其次,深度学习基于的高维空间特征优化算法可在很大程度上提高模型精度和泛化能力。
三、浅水区海洋水文模型的研究进展浅水区是指海洋水深相对较浅的区域,是海洋浪涌等自然现象的重要发生地。
对于浅水区海洋水文模型的研究,既要考虑海洋流体力学的传统物理模型,也要考虑到各种修正项和非线性因素。
目前,基于深度学习的浅水区海洋水文模型的研究也取得了初步成果。
例如,科研人员将深度学习应用于三维全天候浅水区流场预报,预测了降雨后海洋水位、流速等多种变量的变化趋势。
他们还借助深度卷积神经网络来预测暴雨天气下潮汐涌潮的变化情况。
四、深度学习的局限性及展望虽然深度学习在浅水区海洋水文模型研究中显示出了良好的表现,但需要注意的是,深度学习模型仍存在一些局限性:首先,深度学习模型需要大量的训练数据才能发挥出其强大的表达能力,而海洋环境观测数据稀少且十分昂贵,这可能成为深度学习模型应用于海洋水文模型的瓶颈。
海洋水文学研究的重要性及其对全球环境的影响随着全球化进程的加速,人类面临着诸多环境问题,其中之一为海洋的污染和气候变化。
海洋覆盖着地球表面的70%以上,是地球上最大的生态系统之一,也是世界上最重要的物质循环和能量交换系统。
因此,深入了解海洋水文学的重要性不言而喻。
本文将探讨海洋水文学的研究意义以及它对全球环境的影响。
一、海洋水文学的研究意义1.了解海洋生态系统海洋水文学研究的一个重要方面是对海洋生态系统的了解。
水文学家们通过对海洋深度、温度、盐度、氧气等环境因素的研究,能够掌握海洋生态系统的运行规律,有利于制定科学合理的保护措施。
海洋生态系统不仅是海洋生物的栖息地和重要的食物来源,也是人类社会及其经济活动所直接或间接依赖的生态环境。
因此,保护海洋生态系统对维护人类生存和发展至关重要。
2.理解海洋循环系统海洋水文学研究的另一个重要方面是对海洋循环系统的理解。
海洋循环系统是全球气候变化和能量平衡的重要因素,对大气、陆地水文、海洋生态、海洋渔业等均有着深远的影响。
海洋水文学家通过对海洋循环系统的研究,掌握气候变化和海洋环境变化的规律,有利于未来的预测和应对。
3.控制海洋污染随着人类活动的增加,海洋污染问题日益突出。
海洋水文学家通过对海洋污染物的转移和传播规律的研究,有助于制定合理的控制措施和减轻海洋污染对环境和生态的影响。
二、海洋水文学对全球环境的影响1.气候变化正如前述,海洋循环系统是全球气候变化和能量平衡的重要因素。
海洋中的温度、盐度等等巨大的能量库,决定了其周围的大气候。
海洋中的水循环与陆地上的水循环紧密相连,影响着地球的水循环系统。
因此,对海洋水文学的深入研究,对理解全球气候变化起到了至关重要的作用。
2.海洋生态系统海洋生态系统是生命的来源和维持生命的基础,至少为40%的全球人口提供了食物。
海洋水文学的研究,对于保护海洋生态系统和海洋渔业的可持续性发展具有重要意义。
3.应对气候变化的措施海洋水文学研究能够掌握气候变化规律,使我们能够拟定有效的解决方案和应对措施。