基于南海观测平台的海-气界面CO_2通量研究

利用南海北部的海上综合观测平台,开展了基于涡相关方法的海-气界面CO2通量的长期观测,得到了2010年9月至2012年9月近2年的海-气界面CO2通量数据,结果分析表明,观测平台附近海域全年表现为一个碳汇,年平均值为-0.088 mg m-2s-1,存在明显的季节变化规律,秋冬季节海洋表现为一个强碳汇,春季海洋依然是一个碳汇,但强度明显减弱,而夏季海洋呈现不稳定的源汇变化特征;从日周期特征上看,夜间通量强度较强,白天减弱;进一步的分析表明,海上风和大气稳定性对海-气界面CO2通量有明显的贡献。     

风浪和涌浪分离方法的比较

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。文中利用模型试验和实测资料,对目前提出的一种二维谱风涌浪分离方法(2D法)和3种一维谱风涌浪分离方法(PM法、WH法、JP法)进行了检验,分析发现:2D法给出的结果整体而言最为可靠,与2D法相比,PM法明显高估了风浪成分,WH法低风速时高估了风浪,高风速时跟2D法比较接近,而JP法在整体上高估了风浪成分。通过调整分割频率的比例系数,改进了PM法,改进后的PM法给出的分离结果与2D法最为一致。     

WAVEWATCH Ⅲ第三代海浪数值模式在中国东海的应用和改进

利用东海的浮标观测数据,比较了WAVEWATCHⅢ第三代海浪数值模式的ST2、ST4和ST6三种源函数方案在东海的适用性。结果表明,三种源函数方案在波高小于3 m中低风速情形下,模拟波高与观测波高符合的很好,而在波高大于3 m的高风速情形下,模拟波高偏大。在此基础上,提出了以波龄和波陡为参数的海面粗糙度参数化公式,以此来计算拖曳系数。该方案可以自动满足拖曳系数在临界风速达到饱和的观测事实,将上述拖曳系数计算方案应用于最新的ST6源函数方案,在保持中低风速时的模拟精度的同时,可有效地改善高风速时模拟波高偏大问题,而且可使模拟周期与浮标观测结果更为一致。     

深水波浪破碎与气体交换速率之间的关系

表面更新理论给出气体交换速率k与海面附近的海水湍动能耗散率呈1/4次方关系,而波浪能量耗散率Dt与湍动能耗散率密切相关。本文利用两种海浪谱耗散模型——Hasselmann模型和Phillips模型,结合深水浮标海浪频谱的观测数据计算了波浪能量耗散率。以前人给出的k与海面上10m高度处的风速U10关系式的平均值为标准,采用最小二乘的方法得到了k与Dt的经验关系。在此基础上,进一步利用SWAN和WAVEWATCHIII海浪数值模式计算了理想深水情况下的波浪能量耗散率,探讨了由海浪模式计算的波浪能量耗散率与气体交换速率之间的关系。结果表明,与SWAN模式相比,WAVEWATCHIII海浪数值模式结果与实际观测更为接近。     

基于特征的影像匹配算法性能评估

目前,针对影像特征匹配的算法有很多,但是对于不同地物特征的影像,无法准确地选取可适用的匹配算法。针对此问题,本文选取了四种稳健的算法SIFT、SURF、ORB、AKAZE,在四种不同地物特征的相似影像上进行特征点检测,之后结合不同的描述子进行影像特征匹配,并对所检测的特征点的重复率及其描述子进行适应性实验,以此来判断不同算法对不同地物特征的影像适应范围。实验数据表明:针对特征点适应性实验,AKAZE算法在各类影像上所提取的特征点相对比较稳定;针对特征点匹配实验,在影像不涉及旋转变化时,AKAZE与SIFT描述子结合进行特征点匹配,影像的匹配率显著提高;若要实现影像的旋转不变性,此时可选用SURF-SIFT、AKAZE。     

海洋飞沫及其对海—气相互作用影响的研究进展

按照海水滴生成机制和粒径大小,由海浪破碎生成的海洋飞沫分为膜滴、射滴和裂滴三大类,较小的海水滴在大气中滞留时间长,成为云的凝结核,对长期气候变化有重要影响,较大的海水滴参与海—气界面动量和热量交换过程,有利于热带气旋的形成和发展。海洋飞沫的生成与海上风速、海浪、海流和大气稳定度等因素有关,但由于缺乏观测数据,刻画海洋飞沫效应的关键物理量——海洋飞沫生成函数通常用海上风速进行参数化,忽略其他因素的影响,彼此间的差异非常大,给研究海洋飞沫对气候和海—气相互作用的影响造成困难,需要进一步开展海洋飞沫的观测,考虑风速之外的其他因素对海洋飞沫生成函数的作用,改进海洋飞沫热量和动量效应的参数化方案,进而阐明海洋飞沫对气候和海—气相互作用的影响。     

非线性相互作用对高频方向谱估计的影响

海浪组成波之间的三阶非线性相互作用产生的高次谐波,不仅改变了波面的外观形状,而且使得高频域不再满足通常的线性频散关系,当ｆ＞１．７ｆｐ时,频散关系应修改为ω２＝２ｇｋ。用最大似然法（ＭＬＭ）分析方向分布的结果表明：在二倍峰频附近,方向分布再次变窄,且能量在方向上的集中程度与海浪的成长状态有关,得到的高频方向分布跟Ｃａｕｄａｌ和Ｈａｕｓｅｒ（１９９６）的微波遥感结果定性一致。     

高度计风速反演算法比较及波浪周期反演初探

利用浮标实测数据和TOPEX/Poseidon高度计资料的时空配准数据,对迄今为止已提出的有代表性的7种卫星高度计海面风速反演模式函数进行了分析比较,指出考虑波浪状态影响的解析算法在均方根误差和对称性方面的优越性,讨论了目前在波浪周期反演方面存在的问题以及可能的解决途径.     

国、省基础时空信息数据库联动更新方法研究

为利用省级地理信息数据库实现国家基础时空地理信息数据库的动态更新,本文对国、省基础时空数据库联动更新方法开展研究,并实现了联动更新关键技术。通过研究基础地理信息联动更新模式和变化信息提取方法,设计了联动更新方法技术路线和要素联动更新模型,并进行了联动更新系统开发,开展1∶10 000地形数据联动更新1∶50 000地形数据的生产试验,经验证该方法具有可行性,对于国、省基础时空信息数据库联动更新具有一定的参考价值。