2-陈旭-中国海洋大学-学生自主设计实验平台的搭建与实验开展

余霄 曹慧秋 黄菲
海洋环境学院 2012人才基地项目
Part 1 海平面长期 变化趋势 使用GLOSS数据，分四个时段，利用最小二乘 法、经验模态分解法及随机动态方法进行研究，发 现三种方法得到结果比较一致，对大部分站点而言， 长期（>40年）呈现下降而短期（≤40年）则为上升 趋势，近期（1993-2009）上升速率最大可达6.3m m/年
指导教师：苏洁
研究结论 本项目利用landsat-5数据对海冰密集度和融池覆盖率的不同反 演算法进行对比评价,并提出海冰密集度的新算法,主要结论如下： 1、海冰密集度算法 实现了系点法和统计法在历史资料中反演海冰密集度； 提出了基于系点法新算法，与以往算法相比，具有将海冰表面类 型的判别和海冰密集度的反演结合起来的优点。 2、融池覆盖率算法 实现了MODIS融池覆盖率算法在Landsat融池覆盖率算法反演； 试验了Landsat多通道组合，得出band1/2/4反演融池结果最合理。
气泡运动和破碎观测实验 水面飞沫和水滴观测实验 毛细波与毛细重力波测量 波面斜率的测量 波-流相互作用的实验 海-气交换的实验 海气边界层测量实验 大波破碎和微破碎观测 沉降观测实验 波面下水质点的轨迹观测 波面位移与水下压力之间的关系的实验 波浪参数随风区风时的变化的实验 波浪参数的概率分布的测量 波浪的浅水变形的观测实验 随机波实验 波浪对水中物体作用力的实验 内波实验 混合演示实验 温跃层演变实验 PIV观测实验 科氏力现象观测 Tayloy柱现象观测 Ekman 层现象观测 罗斯贝波模拟实验 地转流及涡旋模拟 线性Barotropic波演示 层化现象演示 层化流体中的湍流实验 Baroclinic不稳定性现象的演示 大尺度海流模拟实验 大洋环流模拟实验
现场观测 物模实验
卫星海洋学实验室卫星遥感观测
流体力学实验室
物理海洋学与 海洋学实验室
地球流体力学 物理海洋实验
数值实验
海洋大气数值 模拟实验室
数据处理、数值模拟
1、物理海洋实验室：自制仪器设备
风-浪-流多功能水槽
地球流体实验旋转平台
2、流体力学实验室：自制仪器设备
内波实验水槽
PIV测量系统
2、流体力学实验室：基于流体CFD—FLUENT软件开
陈旭 郑桂珍 苏洁 盛立芳
袁春鑫 杨蓓蓓 梁小力
李熠 袁元 易李达玲 张秋颖 纪旭鹏 李硕 艾阳 张芳 陈洋 程知欣 刘永正 欧衍达
优秀
通过 优秀 通过 建议延期。意见：题目不一致，需说明， 若题目成立，需在海洋要素中寻求 佐证 通过
张苏平
2012011
全球变暖背景下北半球风暴轴与北极海冰变化的关 系
边界强迫影响
海浪实验
风浪成长
涌浪传播 波的叠加 波浪破碎
内波实验
连续分层流体内波 界面内波
海流实验
地转流 风海流 风生环流 热盐环流 上升流
风暴潮实验
风暴潮现象
浅海风暴潮
大洋风暴潮
声传播实验
海水中的声速
声波衰减 声道声线图
内波实验室主界面，内容包括实验室详细介绍和实验项目 单击“两层流体内界面波”进入该实验项目
王彩霞 陈旭，赵亮 孙建 赵亮，孟静 陈旭，王彩 霞 陈旭
学生姓名
李友开 林佩文 王海龙 万云娇 金大鑫 刁希梁，王 锴 王静菊，周 红玉 刘永正，欧 衍达 谢瑶，陆罕 芳 张钰，李大 鹏 朱晨玉，张 春晓
2013-01 山后波表面流场的测定实验 2013-02 洋流西向强化模拟实验 2013-03 探究不同地形流体入侵的运动状态 2013-04 Ekman螺旋模拟实验 2013-05
指导老师：李磊 组员：邹斯嘉，林新宇，朱冬琳，张力
基于Landsat-5 TM的海冰密集度和融池覆盖率反演算法
项目成员：易李达玲 张秋颖 纪旭鹏 李硕
研究意义 近年来，海冰的快速变化已成为北极研究最重要的科学 命题。海冰密集度对于描述海冰分布状况有着重要意义，融 池通过海冰反照率的反馈机制影响全球气候。因此探究极区 海冰密集度和融池覆盖率对研究北极海冰快速变化至关重要。 研究思路 采用统计判别法、基于Markus 2003应用法、PCA（主成分 分析）法进行海冰表面类型判别。 采用统计法、系点法反演海冰密集度，并提出海冰密集度 新算法。 采用统计法和LU分解法反演融池覆盖率。
实验项目主界面 详细介绍该实验项目 所包含的实验名称、 实验内容、实验描述 等内容。以实验项目 一为例，请单击“开 始实验”。
动态演示两层流体线性内波波形及流场分布
结束本实验返回
三、依托实验平台设立人才基地项目 鼓励学生开展自主设计实验
研究性课题—设立人才基地科研训练项目


将本科生的海洋学基础理论学习和科学研究实践活动相结合，深化课堂 知识，提高科研素质，培养学生的创新意识、进取精神和研究能力，培 养世界一流的创新型海洋学基础科学研究与教学人才。 建立比较系统的本科生科研训练体系，多渠道、多层次地组织本科生参 与科学研究，使学生了解科学研究的全过程，培养学生的科研兴趣，并 通过严格的科研训练，提高学生的科研素质和能力。 根据学科的发展并结合当前教师们的科研情况，在人才基地项目实施的 2012年1月至2015年四年时间中，由人才培养基金资助，共设置14个定 向研究型课题和26个非定向研究性课题，针对不同学生的兴趣和未来的 科研方向，着重培养和提高本科生在理论分析、模型建立、分析问题、 解决问题、科研报告撰写和报告讲解等方面的能力。 每个定向和非定向研究型课题资助0.5万－2万元，申请者可以是学生个 人，也可以是学生集体，学生集体人数不宜超过4人。同一申请者原则上 只能参加一个项目的申报，项目结题前，项目承担人不能申报新项目。 项目指导教师，负责对项目工作的全程指导。 学生申请资助的研究项目须经指导教师审核确认。
图1 海冰表面类型判别方法，基于Markus 03法（左），PCA法 （右） 图3 海冰密集度反演流程图 图2 海冰表 面类型判别 结果，第一 行：真彩图， 第二行：基 于Markus 03法判别反 演图，第三 行：PCA法 判别反演图。 红色表示裸 冰、绿色表 示融池、蓝 色表示水。 图4 海冰密集度新算法示意图。左：基于PCA判别方法，右： if Ra Rb (1 Ra / Rb) 50% 基于Markus 03法 IC
2、流体力学实验室：开展自主设计实验

依托流体力学实验室，海洋学人才基 地的流体力学实验课程设置分为课堂 讲授、基本实验和自主设计实验部分， 课程讲授和基本实验穿插进行，中间 也穿插进行自主设计实验的材料搜集、 实验准备工作，基本实验完成后，学 生提交自主设计实验报告，并挑选设 计理念较好且实验室能够提供条件完 成的实验想法，经过实验方案设计、 原材料购置、工具配备、实验设备制 作、调试测量、形成相关文档资料等 几个过程。整个完成的过程全部由学 生自主完成，期间有老师穿插指导。
序号
2012-01 2012-02 2012-03 2012-04 2012-05
题目
两层流体系统中内孤立波反射和相 互作用的实验研究 PIV测量底摩擦阻力与底拖曳系数 分汊流约束实验 海面养殖设施海表拖曳系数实验室 测量三维水槽下内孤立波间波-波相互 作用的实验研究 连续分层介质内波的能量传递
指导教师
发的数值实验平台
圆柱绕流瞬时速度分布
圆柱绕流瞬时压力和涡分布
3、大气与海洋数值模拟实验室：海洋学虚拟实验
平台（海洋学精品课程建设）
海洋学虚拟实验平台首页
4、卫星海洋学实验室：海洋遥感数据平台
5、海洋调查实验室：近海海洋调查数据平台
二、依托平台开发教学资源
1、物理海洋实验室：开发实验项目




2012年度人才基地科研训练项目验收结果
序号 201201 题目 印度洋偶极子特征分析研究 兰健 格陵兰岛附近海域水团分析和海平面变化研究 桑沟湾养殖海区水动力环境的变化研究 ICESat反演东中国海的海平面变化 对流涡旋及海气边界层特性的SAR反演研究 宋梅 孙忠斌 王闵杨 马夷 孟鑫 指导教师 学生姓名 王传阳 陈卓民 高文典 洪玲亚 马杰 王 琰 邹斯嘉 张力 林新宇 朱冬琳 方佳毅 邓方静 田丰 王昭允 庄镇 姜东 生小萱 王一帆 通过 验收结果
(1 Rb / Ra) 50% if Ra Rb
图5 融池覆盖率反演流程图
图6 融池覆盖率反演结果，第一行：真彩图，第二行反演的 融池覆盖率
ICESat 反演东中国海海面高度
庄 镇 王一帆 冬 指导老师：杜凌
生小萱
姜
+
成果 陆地数据剔除演示
+
成果 浅水数据剔除演示 成 果 反 演 公 式 效 果 演 示
成果 反演公式
成 果 反 演 公 式 效 果 演 示
1
反 演 公 式成 效果 果 演 示
3
2
内孤立波在陆架地形的传播
参与人：袁春鑫 杨蓓蓓 梁小力 指导老师：陈旭
本课题旨在研究内孤立波在陆架地形的演变规律，以中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室内波实验室 为支撑，进行二维染色实验。 通过染色实验，对内孤立波振幅、波形、波速等波要素在陆架地形的演变进行了研究，总结得到塌陷高度 越大，无因次深度参数越大，则内孤立波振幅越大；无因次深度参数越大，则主波之后的波动被压制的越厉害， 孤立波形越明显，反之，则主波之后的波动越大，孤立波形越不明显；同时得到的内孤孤立波波速与振幅的无 因次参数关系也与前人的研究相符合。
Part 3 水团划分 及分析 利用PHC3.0温盐数据将该海区划分为9个水团， 其中包括盘踞格陵兰海和挪威海底部的挪威海北 极水(NSAW)，成为冰岛以南海域底层水的变性东 冰岛水(MEIW)；还发现了两个以前未划分出的水 团：仅在夏季存在的变性北大西洋表层水 (MNASW)和仅在冬季存在的挪威-格陵兰冬季水团 （NGWW）。前者高温低盐，推测其在冬天消失 是由于混合增强的缘故；后者温度较低，其生成 原因有待进一步探究。
格陵兰岛附近海域 水团分析和海平面变化研究
Part2 比容海平面 变化研究 利用PHC3.0温盐数据计算格陵兰附近海 区比容海平面并分析了其季节变化特征，发 现对于整个海区比容海平面呈现出较为明显 的年内周期特征，在上半年是负值，下半年 为负值；冰岛海域和挪威海热比容海平面（T C）在总的比容海平面（TSSL）中贡献最大， 格陵兰海盐比容海平面（SC）贡献最大。
高校地球科学课程教学系列报告会，湖北武汉，2014年11月28－30
海洋科学学生自主设计实 验平台的搭建与实验开展
报告人：陈旭 2014.11.30
基本信息
1991年首批15个国家理科人才培养基地之一 海洋科学一级学科支撑 国家级特色专业 国家级实验教学示范中心
国家级教学团队
四门国家级精品课程 2次国家级教学成果奖 主持973项目，863计划，国家自然科学基金等多项国家 级科研项目 教师人数53人，学生人数85人，其中基地班50人
实践教学体系
理论
螺旋式上升
实践
数值实验 一年级 二年级 三年级
四年级
现场观测
物理实验
基本训练
海洋科学类见习 海洋数据处理可视化 胶州湾海上调查 近岸海域海洋环境监测 海洋科学综合设计实验
科研实践
二、三年级为主由教师及学生设计专项研究。
一、依托实验室构建自主设计平台
实验室构成
海洋调查实验室 海上现场观测
陈旭，曹勇
陈旭，曹勇
曹勇，陈旭
吕红民，孟 静
2013-06
Rossby波模拟实验
吕红民 ，孟 静
3、大气与海洋数值模拟实验室：海洋学虚拟实验
平台实验项目
海洋学虚拟实验平台构成
实验项目
温盐密实验
海面热收支 温盐密分布 温跃层的变化
双扩散效应
潮汐实验
简单实验 科氏力影响
海底地形影响
底摩擦影响
海域形状影响
201ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ02 201203 201204 201205
李磊 王辉 杜凌
通过 通过 通过 建议延期。意见：缺少风向验证，需要重 新梳理内容，结论的提炼需加强。
201206
201207 201208 201209 201210
海洋内波的实验模拟
浅水波浪运动数值模拟 极区海冰卫星遥感数据的处理和分析科研训练 降水过程前后云的演变和气象谚语的适用性探讨 2012年5月一次春季海雾的成因分析