南海东沙岛礁内孤立波折射—交叉过程的卫星遥感与数值模拟研究

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1、硕士学位论文南海东沙岛礁内孤立波折射-交叉过程的卫星遥感与数值模拟研究作者姓名：贾童指导教师:李晓明研究员中国科学院遥感与数字地球研究所学位类别:工程硕士学科专业:测绘工程培养单位:中国科学院遥感与数字地球研究所2018年6月StudyonrefractionandreconnectionofinternalsolitarywavebehindtheDongshaAtollbySARobservationandnumericalsimulationAthesissubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmen

2、toftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringinGeomaticsEngineeringByTongJiaSupervisor:ProfessorXiao-MingLiInstituteofRemoteSensingandDigitalEarthChineseAcademyofSciencesJune2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究

3、工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以按照学术研究公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。作者签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要我国南海北部由于底地形复杂且海水层化具有典型的季节变化特征而成为海洋内波活动的多发区。一般认为，内孤立波自吕宋海峡产生后向西传入南海，与东沙岛礁相遇

4、发生衍射，然后分为南北两支继续向西传播，经过折射在东沙岛礁背部（西侧）交叉汇合形成新的波列，最终传播至大陆架破碎消散。但是南北两支内孤立波在东沙岛礁背后交叉汇合的位置是变化的。本文应用卫星遥感和数值模拟的方法对被东沙岛礁衍射后分成的南北两支内孤立波，经折射在岛礁背后交叉汇合的动力过程进行研究，重点关注内孤立波在东沙岛礁背后的变化，探究影响两支内孤立波交叉位置的因素。本文主要内容与结论如下：（1）基于SAR开展了南海北部东沙岛礁海洋内波分布和空间特征研究。利用在南海东沙岛礁区域收集的EnvisatASAR卫星的宽刈幅图像数据研究东沙岛礁区域海洋内波的时空分布，并对岛礁背面区域南北两支内孤立波交

5、叉汇合的位置进行统计分类。统计结果表明内孤立波经过东沙岛礁后主要沿西北向传播，内孤立波波峰线在东沙岛礁附近具有不同的波形和不同的出现位置，春夏秋冬每个季节内孤立波在SAR图像上都可以被观测到，但在夏季出现的概率最高。另外，以东沙岛长轴延伸线为基准，南北两支内孤立波在东沙岛礁背面区域的交叉汇合位置大致分为四类：交叉位置在东沙岛西部、交叉位置相对东沙岛长轴延伸线偏北、交叉位置相对东沙岛长轴延伸线偏南、不交叉。（2）基于一对连续的TerraSAR-X像对开展了内孤立波在东沙岛礁的传播过程研究。基于一对连续的TerraSAR-X图像，利用内孤立波非线性折射模型（NRM）模拟南北两支内孤立波在东沙岛礁

6、背面区域的传播过程，结果表明模拟的波峰线和TerraSAR-X图像中观测到的波峰线在形状和位置上基本一致，验证了NRM模型在东沙岛礁的有效性，并把这个模拟实验作为后面研究的参考实验。（3）开展了东沙岛礁海洋内波折射-交叉动力过程的敏感性实验研究。通过逐一改变参考实验中的海洋垂直层化、背景流场、南北两支内孤立波到达东沙岛礁时的初始振幅、初始位置和波峰线形状，进行不同的敏感性实验来分析这些因素对于内孤立波在东沙岛礁背后区域交叉汇合位置的影响。实验结果表明海洋垂直层化、背景流场、内孤立波到达东沙岛礁时的初始振幅均通过影响内孤立波传播过程中的相速度而改变内孤立波在东沙岛礁背后的交叉位置，而内孤立波到

7、达I南海东沙岛礁内孤立波折射-交叉过程的卫星遥感与数值模拟研究东沙岛礁时的波峰线的形状决定了内孤立波的初始传播方向，内孤立波到达东沙岛礁时的初始位置决定了内孤立波在模拟实验中的初始传播位置，这两方面共同影响了内孤立波在东沙岛礁背后的传播路径，从而极大地改变了最后两支内孤立波的交叉汇合位置。关键词：内孤立波，SAR，东沙岛礁，折射，交叉汇合IIAbstractAbstractThereareseasonalch