【摘 要】
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海洋内孤立波是一种常见的海洋现象,它对海洋工程、海洋生物和海洋中的能量传递等过程有着重要的影响。X波段海洋雷达具有高时间分辨率（几秒）和高空间分辨率（几米）,可以对内孤立波进行长期、连续的观测。本文提出了利用X波段海洋雷达提取内孤立波参数的新方法,并基于长期定点观测数据对研究海区的内孤立波参数进行了统计分析。主要内容如下:（1）本文提出了利用X波段海洋雷达图像提取内孤立波平均参数的新方法,包括内孤
【基金项目】
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国家自然科学基金国际合作项目（41620104003）； 国家自然科学基金重大仪器设备研制项目（42027805）；
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海洋内孤立波是一种常见的海洋现象,它对海洋工程、海洋生物和海洋中的能量传递等过程有着重要的影响。X波段海洋雷达具有高时间分辨率（几秒）和高空间分辨率（几米）,可以对内孤立波进行长期、连续的观测。本文提出了利用X波段海洋雷达提取内孤立波参数的新方法,并基于长期定点观测数据对研究海区的内孤立波参数进行了统计分析。主要内容如下:（1）本文提出了利用X波段海洋雷达图像提取内孤立波平均参数的新方法,包括内孤立波的传播方向、相速度、波长、周期和振幅等。首先,对雷达图像进行预处理,包括平均处理及斜坡校正;然后,利用二维快速傅里叶变换及交叉谱分析确定内孤立波的传播方向,再根据沿传播方向的径向廓线求得内孤立波的平均相速度和波长,进而求得内孤立波的周期;最后,结合研究海区的温盐剖面数据,基于两层模型下的e Kd V方程获得内孤立波的振幅。基于上述方法,利用在南海石油平台上观测的X波段雷达图像提取观测海区的内孤立波参数,得到结论:研究海域（南海西北部）内孤立波的传播方向一般为西北向及西向传播,平均相速度一般为0.6～0.8 m/s,平均波长一般为400～600m,平均周期一般小于15 min。（2）传统遥感观测方法只能获得内孤立波在一定区域内的平均相速度,本文提出了一种基于光流法提取波峰上各点相速度矢量的新方法。首先,对图像进行预处理,包括直方图均衡化、二值化及去噪;然后,利用径向廓线求得参考点处的平均相速度,建立了光流法中加权因子的估算方法;最后,根据预处理后的相邻两幅图像和估算的加权因子,通过光流法求得内孤立波波峰各点的相速度矢量。利用南海石油平台的X波段雷达图像对本文提出的方法进行验证,结果表明反演出的相速度的误差为0.0003～0.0738m/s,并且方法稳定可靠,适用于两种类型的内孤立波。本文的创新点主要在于:第一,与现场仪器只能进行单点测量、卫星遥感只能进行瞬时测量不同,本文利用X波段雷达对观测海区进行长期、连续的一定范围观测,获得了观测海区中内孤立波的时间和空间变化规律;第二,本文基于连续观测的X波段雷达图像和光流法,提取了内孤立波波峰各点的相速度矢量。
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