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地震海洋学是近些年新发展起来的,反射地震学与物理海洋学的交叉学科。与传统的物理海洋学相比,地震海洋学具有高横向分辨率,以及能够在短时间内对海水剖面进行成像的优势。本文主要围绕地震海洋学做了四个方面的工作,具体内容包括: ⑴对地震海洋学数据处理方法进行了总结。地震海洋学数据处理与常规反射地震处理大体相同,由于地震海洋研究的目标主要是海水,而不是固体介质,因此在细节方面又有所不同,主要体现在噪声处理方面。相比较固体介质中的反射信号,海水中的反射非常微弱,因此对去噪过程有着较高的要求,应尽量在不损害有效信号,不引入人工噪音的前提下进行噪声压制。在低阻滤波过程中,可使用最小相位滤波避免因低频噪声较强而产生的人工噪音。对于直达波压制,本文通过水平中值滤波与匹配相减相结合的方法来实现。另外本文还提出可以利用单道剖面扩展地震海洋学在垂向上的研究范围。 ⑵使用(集合)经验模态分解方法对南海东北部的内波细结构进行了多尺度分析,获得了不同尺度的内波的细结构特征。分解结果表明该处内波主要是由几个离散特征波长的波动叠加而成,其波长分布并不是连续的。尺度较小的内波存在垂向耦合的结构特征,随着内波尺度增大逐渐出现斜向耦合特征,12.5km左右波长的内波以650m深度为界,上下波动存在90°左右相位差。内波的斜向耦合特征以及上下波动间的相位差都体现了较大尺度内波能量的斜向传播特性,这种特性在海水密度变化较为剧烈的浅部体现得更为明显。 ⑶对东沙附近海域的孤立波进行了多方面的研究。第一,验证了第一模态孤立波振幅的垂向变化随着深度为先增大后减小,并且在减小部分大体符合线性趋势,减小率约为0.216。第二,孤立波的水平波数谱在低波数段比GM谱大一到两个数量级。第三,涡旋核心对孤立波具有增幅作用,并且在两者分开之后增幅效果得以保留,暗示了两者之间的非线性作用。第四,孤立波在传播过程中可能因衰减而诱生出第二模态内波,并且在第二模态内波之上会发育有许多较小尺度的波动。第五,当孤立波引起的海水垂向运动能到达海底时,海底会对孤立波产生类似“切割”的作用,造成其波形中断,并且海底对孤立波的“摩擦”导致次一级尺度的波动较为发育。第六,孤立波的垂向剪切力会对负责数据采集的拖缆造成一定的影响,导致数据中出现垂向噪音。第七,孤立波包中各个孤立子的振幅整体是按照大小顺序排列;而宽度方面,首波的宽度一般是最大的,除此之外其他孤立子的宽度排列没有特别明显的规律可循。第八,下沉型的孤立波通常从海底深度200m左右已经开始发生相位变化,在130m深度左右通常已完全转变为上抬型,并且相位变化在垂向具有不一致性,深部的波形先于浅部发生变化。 ⑷利用地震海洋学方法对海洋混合参数进行了提取和分析,所针对的物理海洋学现象为南海内波和地中海涡旋。计算表明,在内波影响下,南海200m~600m深度范围内的湍流混合率可达10-2.79±0.38m2s-1,比大洋的统计结果10-5m2s-1高出两个数量级之多。地中海涡旋所引起的湍流混合率可达10-3.44±0.42m2s-1,与大洋统计结果相比高出一到两个数量级。地中海涡旋的下边界混合相对上边界较强,其上边界之上以及侧边界的外侧也具有较高的混合率。