2025年大学《海洋技术》专业题库- 海洋技术在海洋物理研究中的突破

2025年大学《海洋技术》专业题库——海洋技术在海洋物理研究中的突破考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题后括号内）1.下列哪项技术主要利用声波的多普勒效应来测量水体流速？A.海水盐度计B.温度计C.声学多普勒测流仪（ADCP）D.深海压力计2.卫星遥感获取海表温度（SST）的主要被动微波遥感方式是？A.可见光成像B.热红外辐射计C.散射计D.超声波测距3.海底观测网络系统中，用于长期监测海底地壳形变和地震活动的关键设备是？A.海洋浮标B.水下机器人（ROV）C.海底地震仪和磁力仪D.海底声学信标（Bathygraph）4.能够实现对海底进行精细地形测绘和浅地层剖面探测的主要声学技术是？A.多波束测深系统B.声学多普勒测流仪（ADCP）C.海底侧扫声呐D.深海声纳反射计5.下列哪项技术突破使得人类能够对深海（如万米级）进行实时、高精度的观测和采样？A.气象卫星的发明B.遥感技术的发展C.深海自主水下航行器（AUV）的广泛应用D.海底热液喷口生物的发现6.用于大范围、连续监测海表温度、盐度、风速、风向等参数的海洋技术工具是？A.海洋调查船B.塔架式海岸观测站C.浮标（浮标阵列）D.水下机器人（ROV）7.下列哪项是海洋光学遥感技术用于监测海洋初级生产力的重要指标？A.海水声速B.叶绿素a浓度C.海底沉积物类型D.海底磁场强度8.能够实现对海底进行大面积、快速探测，获取海底地质结构和沉积物信息的技术是？A.单波束测深B.多波束测深系统C.海底地震反射剖面D.海底磁力测量9.海气相互作用研究中，利用雷达等遥感技术发射主动微波脉冲探测大气水汽和海面参数的技术称为？A.卫星被动微波遥感B.超声波测距C.雷达后向散射测量D.光学浮标探测10.海洋物理数值模拟研究所需的高分辨率、大容量海洋环境数据，主要依赖以下哪种技术的长期积累？A.偶然性科考调查B.基础性长期重复观测C.一次性专项调查D.人工实验室模拟二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在题后横线上）1.利用声波在水下传播的__________性质，可以实现远距离水下通信和导航。2.海洋光学遥感技术通过探测水体的__________和__________来反演多种海洋参数。3.海底观测网络通常包括__________、__________和传感器节点等组成部分。4.深海热液喷口和冷泉等特殊海洋环境的研究，极大地推动了我们对海底__________过程的认识。5.海洋技术从“点”观测走向“面”观测，得益于__________、__________等技术的发展。6.海洋物理研究中，利用卫星测量海面__________高度，可以反演海流和大气压力场信息。7.声学多普勒测流仪（ADCP）利用声波的__________来测量水中颗粒的运动速度，从而推算流速。8.海洋遥感技术实现对海表温度、盐度等参数的间接测量，主要是基于水体的__________与这些参数之间的物理关系。9.海底重力测量主要用于探测地壳的__________和__________。10.AUV（自主水下航行器）的自主导航和作业能力，依赖于其搭载的__________、__________和先进的控制与处理系统。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述声学多普勒测流仪（ADCP）相比于传统机械式海流计在测量大尺度、低流速海流方面的优势。2.解释卫星遥感技术如何利用海面温度（SST）差异来反演大尺度海洋环流系统。3.简述海底观测网络系统相比传统海洋调查方式，在获取长期、连续、高精度海洋数据方面的优势。4.说明海洋光学遥感技术在监测海洋初级生产力和有害藻华（赤潮）方面各自的应用原理。四、论述题（每题10分，共30分。请结合所学知识，全面、深入地回答下列问题）1.论述深海自主水下航行器（AUV）技术的突破，对实现深渊/超深渊海洋物理过程原位观测所产生的革命性影响。2.结合具体技术实例，论述海洋声学技术（特别是水声通信和定位技术）在海洋物理场（如地壳运动监测、水下环境探测）研究中的应用及其面临的挑战。3.阐述发展海洋遥感技术监测海气相互作用过程（如海表温度、海表风场、海气热量交换等）的重要意义，并分析当前该领域技术发展面临的主要难点和未来方向。试卷答案一、选择题1.C2.B3.C4.A5.C6.C7.B8.C9.C10.B二、填空题1.直达2.吸收率，散射特性3.水下光缆，岸基控制中心4.构造5.卫星遥感，水下机器人（或AUV/ROV）6.动力7.多普勒频移8.热辐射9.密度，均衡状态10.导航系统（或惯性导航系统INS），传感器系统三、简答题1.优势：ADCP无需接触水体，可进行非接触式测量；能测量大范围水体（如整个水柱）的平均流速，反映大尺度环流特征；测量范围深，可达千米级；可提供水体质点速度信息，用于研究湍流等；可测量声速，提供温盐信息辅助。2.原理：不同海表温度（SST）的水体具有不同的热辐射特性。卫星遥感器通过测量海面的红外辐射强度，可以反推海表温度。通过在空间上对大量海表温度数据进行插值和拟合，可以识别温度异常区（如暖池、冷池）。这些温度异常区通常与密度差异相关，而密度差异是驱动大尺度海洋环流（如洋流）的主要力量。因此，通过分析SST分布图，可以间接识别和追踪大尺度海洋环流系统及其变化。3.优势：海底观测网络提供近乎实时的连续数据，克服了传统调查船时空分辨率低的缺点；可实现多参数（如温度、盐度、压力、地震波、地磁等）同步长期观测，有助于揭示物理场的长期变化规律和内在联系；布设位置相对固定，可进行定点、定量、长期的原位监测，数据质量高、信噪比好；网络化结构便于实现区域乃至全球范围内的数据共享和协同观测。4.监测初级生产力原理：浮游植物是海洋初级生产力的主体，其聚集程度与水体叶绿素a含量密切相关。叶绿素a对特定波长的光有强烈的吸收和散射特性。海洋光学遥感器（如卫星或岸基遥感）通过探测水体的上行辐射（反射光或散射光），根据其光谱特征（尤其是在特定波段如蓝光和红光的吸收/反射曲线）反推叶绿素a浓度，从而评估海洋初级生产力的水平。监测有害藻华原理：藻华（特别是大型藻华或赤潮）会引起水体光学特性发生显著变化，如颜色改变（绿藻、红藻等）、浊度增加等。光学遥感技术通过捕捉水体异常的颜色信号或高浊度信号，结合水色模型，可以识别、定位和监测藻华的发生、发展和消亡过程。四、论述题1.AUV技术的突破主要体现在其自主性、续航力、搭载能力、导航精度和智能化水平等方面。这些突破使得AUV能够深入到传统调查手段难以触及的深海和超深渊区域（如马里亚纳海沟），进行原位、高分辨率、精细化的物理海洋过程观测。例如，AUV可搭载高精度声学、光学、温盐深等传感器，对深海环流、混合层、温跃层结构、中尺度涡、海底边界层等进行原位测量和追踪；可搭载地震、地磁仪器，对海底地壳活动进行长期监测；还可用于调查深渊生物与物理环境的相互作用等。AUV的灵活性和对复杂海况的适应能力，极大地丰富了我们对深海物理过程的认识，推动了深海海洋物理学的发展。2.海洋声学技术在海洋物理场研究中的应用广泛且重要。水声通信技术可用于水下传感器网络的数据传输，构建分布式、大范围的原位观测系统，实时获取海底地形地貌、地壳形变（如通过跨海山地震监测）、水下地磁、环境噪声等物理场数据。水声定位技术（如GPS/北斗增强、声学定位系统）是水下机器人（AUV/ROV）进行精细调查、获取高精度空间地理信息的基础，对于研究海底地壳运动、火山喷发、海底滑坡等物理地质过程至关重要。然而，该领域技术面临诸多挑战：水声信道具有复杂性（多径效应、时变性、噪声干扰），影响通信质量和定位精度；声波传播速度受海水温度、盐度、压力影响，需要精确测量和修正；能量消耗限制了AUV的续航时间和探测范围；深水声传播损耗大，对传感器和通信设备的性能要求极高；在强干扰或复杂声场环境下，信号处理和目标识别难度大。未来发展方向包括：开发更高效、更可靠的水声通信与组网技术；提高声学定位的精度和抗干扰能力；发展基于声学手段的原位物理参数测量新技术；利用人工智能进行水下声学信号的智能识别与处理。3.发展海洋遥感技术监测海气相互作用过程具有重要意义。海气相互作用是地球气候系统中最活跃的相互作用之一，影响着全球气候变率（如厄尔尼诺-南方涛动）、天气现象（如台风、暴雨）和区域气候特征。通过卫星遥感，可以大范围、同步、高频次地获取海表温度（SST）、海表温度异常（SSTA）、海表风场、海表蒸发量、海气热量交换通量、海冰分布、云量和云顶高度等关键参数，为理解海气相互作用机制、改进气候模型、预测气候变化和极端天气事件提供了关键的数据支撑。例如，SST和SSTA是研究厄尔尼诺、拉尼娜等事件以及全球变暖的重要指标；海表风场是驱动大洋环流和影响大气环流的关键因素；海气热量交换通量是连接海洋和大气能量平衡的关键物理量。当前该领域技术发展面临的主要难点包括：遥感反演算法的精度和稳定性问题