走航式海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)同步化研究.pdf

1、海洋環(huán)境監(jiān)測是研究海洋、開發(fā)海洋和利用海洋的基礎(chǔ)，目前應(yīng)用最廣泛的海洋環(huán)境監(jiān)測手段是基于船舶的走航觀測。走航式監(jiān)測數(shù)據(jù)在時(shí)間上是不同步的。在物質(zhì)變化顯著的近海和淺海區(qū)域，數(shù)據(jù)的同步性問題相當(dāng)突出。因此，走航式海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的同步化研究，是正確認(rèn)識監(jiān)測要素空間分布的基礎(chǔ)，具有一定的理論和應(yīng)用意義。
　　本文以水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為例進(jìn)行同步化計(jì)算。考慮質(zhì)點(diǎn)隨流運(yùn)動(dòng)及污染物輸移擴(kuò)散對數(shù)據(jù)同步性的影響，采用不同的數(shù)值方法修正這兩種因素造成的同

2、步性誤差。利用Delft3D對研究海域進(jìn)行二維潮流場的模擬，在此基礎(chǔ)上建立質(zhì)點(diǎn)追蹤模型，模擬水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，修正測站隨海水運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的位移;建立對流擴(kuò)散模型，模擬污染物的輸移擴(kuò)散，并采用兩種不同的方法修正質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的物質(zhì)濃度變化。主要研究成果和結(jié)論有:
　　(1)在測站位置的同步化計(jì)算中，采用拉格朗日質(zhì)點(diǎn)追蹤法模擬水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，可在很大程度上反映海水的真實(shí)流動(dòng)狀況。用龍格庫塔法計(jì)算拉格朗日運(yùn)動(dòng)微分方程，能很好地保證計(jì)

3、算精度。應(yīng)用該模型能有效修正測站隨海水運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的位移。
　　(2)在監(jiān)測濃度的同步化計(jì)算中，采用兩種方法修正監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過空間位置同步后，因物質(zhì)發(fā)生對流擴(kuò)散而產(chǎn)生的濃度誤差。“統(tǒng)計(jì)法”根據(jù)對流擴(kuò)散方程的結(jié)果，在水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡上，統(tǒng)計(jì)從采樣時(shí)刻到同步時(shí)刻的物質(zhì)濃度變化規(guī)律，參照該規(guī)律，用采樣時(shí)刻的實(shí)測值對同步時(shí)刻的濃度值進(jìn)行等比例修正。“迭代法”先確定用于同步化計(jì)算的初始條件，再由該初始條件計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在同步時(shí)刻的濃度，即為修正后的測站