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美国东部近岸海流观测资料的初步分析

叶英  
【摘要】:本文详细叙述了最大熵谱分析方法的基本原理,最大熵谱是一种有限参数量,在外推已知时间序列的自相关函数时,其外推原则是使相应的序列在未知点上取值的可能性具有最大的不确定性,也就是不对结果作人为主观地干预,因而所得信息最多,而普通的功率谱分析是一种非参量谱估计,且存在分辨率不高和有可能产生虚假频率分量等缺点。所以,与普通的功率谱估计方法相比,最大熵谱估计具有分辨率高,峰值偏离小等优点。 本文使用最大熵谱法对美国东海岸28°N~42°N之间的海流流速实测数据进行功率谱分析,识别在序列资料中的周期振动,解释所在海域关于潮流、惯性振荡、低频流的一般规律和某些特殊现象。海流的波动特性之一是,能量的频率范围比较大,波动周期短至几秒,长至几年,因此观测数据中既含有余流这样的低频波动信息,又有潮流和内波振动的成分。另一特性是,其大部分能量集中在中频段和低频段内,高频部分的能量很小,并且能量随频率的增加而呈指数关系下降。而本文研究的主要目的是分析中频段潮流和低频波动的周期变化,通过对获取的海流计实测数据的处理、谱分析,实测流的水平、垂直变化分析和相对显著性检验的实验,得到了所在海域近岸潮流以及非潮流波动的一些基本规律和性质。分析结果表明,美国东海岸以半同潮振动为主导,低频振动也十分明显,且能量较全日潮波动的能量大,大部分站点半日潮和全日潮流的旋转谱是以逆时针旋转谱为主,长周期振动的旋转谱多数为顺时针旋转谱大于逆时针旋转谱;其次,观测站点上层流的主要流向,39°N以北与35°N以南均为由南向北流,在35°—39°N之间为由北向南流,这种趋势与美国东海岸流系分布特点基本一致。


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