星载成像高度计双侧独立交叉定标方法

为通过数据处理提高SWOT的观测精度,本文采用双侧刈幅独立交叉定标对相位误差和倾角误差复合输入的情况进行误差估计。本文选取横跨经度100°和纬度60°的南太平洋东部地区,以HYCOM数据作为海洋真值,根据AVISO官网提供的SWOT和Jason-2 (2016年10月前)轨道参数利用SWOT simulator进行仿真采样,进行刈幅自交叉和星下点刈幅交叉实验。实验将90%的误差校正到4 cm内,近75%的交叉点残差的标准差降到2 cm内,较解算前提升一倍,表明在仪器精度较低时,双侧刈幅独立交叉定标的方法能够科学有效估计两种误差的复合输入值,显著降低了误差水平。     

梳状高度计编队探测海洋涡旋仿真分析

单颗星下点高度计卫星可进行一维海面高度测量，但时空分辨率较低，对涡旋的探测能力不足。梳状高度计卫星编队可提升海面高度时空分辨率，增强对涡旋的识别探测能力。为定量分析高度计编队下的涡旋探测能力，本文在黑潮延伸体海域开展观测仿真实验，对海平面高度进行沿轨采样，经优化插值算法处理后得到逐天海面高度异常数据场并进行涡旋识别与统计分析。此外，本文还同步开展了单颗星下点高度计和成像高度计卫星涡旋探测仿真实验及对比分析。结果表明，梳状高度计卫星编队在涡旋数量、极性、半径及振幅等方面识别效果较好，与成像高度计探测结果相近。     

全球海洋偶极子涡旋特征提取与动力调制的遥感研究

中尺度涡旋具有封闭的环流结构,在海洋物质输运与能量平衡方面发挥了重要作用。观测表明海洋中涡旋并非是孤立的:气旋涡与反气旋涡倾向于相互伴随而形成稳定传播的偶极子结构。本文以1993年—2020年卫星高度计识别与追踪的中尺度涡旋数据为基础,结合涡旋的时空特征提出了偶极子涡旋的判据,建立偶极子涡旋数据集。结果表明偶极子涡旋主要分布于南北纬10°—70°纬度范围内,且平均占比约为29.53%。偶极子结构的形成对涡旋有明显的调制作用,相对于非偶极子状态,偶极子状态的涡旋振幅的增强幅度为11.09%、半径的增强幅度为7.33%、动能的增强幅度为8.58%,涡旋涡度的减小幅度为1.34%。同时,调制作用与涡旋所处的纬度和生命状态有关。在运动特征方面,偶极子状态下涡旋的传播稍有增速,变化在10%以内,而平均地转流速的最大增幅超过30%,其高值对应海洋的强流区。全球偶极子涡旋的定量分析将有助于深化对涡旋动力学的理解,为进一步剖析涡—涡相互作用机理与精细化海洋数值模拟奠定基础。     

基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(?准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。