用AutoCAD分析成都市夏季地面风场特征

建立成都市夏季风流场不同监测点风向、风速数据库和风矢量数据库,采用Wendlell反平方内插法,在AutoCAD上绘制测试区域风矢量图,并与成都市地图叠加,分析夏季地面风场的特征,认为当地面风速处于1.5～2.0m/s时,市区容易形成风的辐合切变,其发生频率为90%;小风时,市区出现风辐合切变的频率为11.8%;当地面风速≥2.0 m/s时,市区几乎不出现风的辐合和切变.     

海洋风场动态可视化研究

针对海洋环境数据多维、多格式及动态性的特点,在深入研究OSG三维可视化仿真平台的基础上,采用颜色映射与点图标映射,结合几何着色器与osg Earth三维虚拟地球场景,提出一套海洋风场可视化的方法.实验结果表明,本方法很好的实现了海洋风场动态可视化,为海洋环境的动态可视化提供了一个强有力的研究平台.     

双频共面合成孔径雷达海面风场反演

根据L/C双频共面SAR能够获取同一海域双波段电磁波后向散射系数,得到更多海洋目标特征信息的电磁散射特点,结合地球物理模型函数研究了一种新的SAR海面风场反演方法。利用L/C双频共面SAR的L和C两个波段的地球物理模型函数和后向散射系数等信息,通过地球物理模型函数联立以及构建和求解最小代价函数,直接从SAR数据本身获取海面风场信息,并借助辅助数据去除了风向的180°模糊,从而实现海面风场反演。仿真分析和海上机载同步飞行试验的研究结果表明,该方法可直接利用SAR数据本身获取精度较高的海面风速、风向;绝对辐射定标精度是决定海面风场反演精度的关键因素,海面风场反演误差随定标精度提高而减小;随着海面风速的增大,风速反演误差逐渐增大。论文提出的双频共面SAR海面风场反演方法解决了传统单波段单极化SAR海面风场反演存在的固有问题,机载同步飞行试验的海面风速和风向反演结果与调查船观测值的均方根误差分别为0.93 m/s和19.39°,可为星载SAR海面风场反演业务化和载荷研制提供支持。     

结合FCN和多特征的全极化SAR土地覆盖分类

针对极化合成孔径雷达(PolSAR)影像地物分类特征表征性弱,以及传统全卷积网络(FCN)分类精度较低、效果差的问题,该文提出了一种结合FCN和多特征的全极化SAR土地覆盖分类算法。首先,根据PolSAR影像和极化目标分解获取散射特征参数构建特征空间,利用主成分分析(PCA)对特征空间实现降维,以优化特征组合;接着,以SegNet建模思想为基础,在网络中层嵌入多层多尺度非对称卷积单元(MACU)结构,并在中层添加代价函数构建双代价收敛(DC)结构,基于此设计了DC-MA-FCN网络;然后,以优化后的特征组合为输入,通过DC-MA-FCN网络进行多层自主学习训练网络,并利用训练好的网络进行PolSAR影像初始分类;最后,组合DC-MA-FCN网络分类结果和形态学方法实现最终分类。该方法对两地区的PolSAR影像进行取样和试验,并使用多种评价指标定量分析,表明了算法的可行性和有效性。     

4种表层风场资料在北半球海域的适用性评估

为进行海洋表层风场的物理结构重建与基础理论溯源,需选用可靠准确且通过检验的高时空分辨率风场资料。本文利用NDBC、TAO和嵊泗站现场观测资料,在全面比较分析的基础上,对其中应用较广泛的CFSR/CFSv2、ERA-Interim、FNL和CCMP四种风场产品在北半球海域(北太平洋、北大西洋)进行了检验评估,得出结论:1)4种资料的风速都不同程度地低估了实际观测风速;在低风速区的风向偏差较大,风速越低,偏差越多;产品资料在远岸地区比近岸地区更接近实测资料,在高纬地区的效果优于低纬地区。2)通过比较4种产品资料与浮标实测资料的风向和风速的偏差、均方根误差、误差标准差和相关系数,发现CCMP资料是4种资料中整体效果最好的一种,而CFSR/CFSv2资料是较差的一种。3)嵊泗站观测平台资料与浮标观测资料验证的结论略有差异,结果显示:FNL资料是4种资料产品中效果最好的产品,ERA-Interim资料的效果仅次于FNL,而用浮标验证效果较好的CCMP资料在嵊泗站点效果却较差,CFSR/CFSv2资料是4种资料中效果最差的。4)通过分析4种风场资料的偏差分布发现,CCMP与ERA-Interim风场资料的偏差较小,而CFSR/CFSv2与FNL风场资料的偏差较小。CCMP资料与其他3种资料的纬向风偏差在海洋上以负偏差为主,陆地以及沿岸地区的偏差较大,且分布不均匀;经向风偏差分布中,南半球的正偏差区较为明显,而北半球的负偏差区则较为明显,但偏差程度要小于纬向风偏差。     

基于再分析数据的黄岩岛及邻近海域气象条件分析

采用美国NCEP-CFSR数据库资料,提取了1979—2010年的海平面大气要素场,在中国南海区域(0°～25°N、105°～125°E)和黄岩岛附近点(15°N、118°E),按日、月、年统计了32 a间海平面气压、海面2 m气温、海面2 m相对湿度、海面10 m风场基本气象要素特征。分析发现:黄岩岛及邻近中国南海区域属于赤道带、热带海洋性季风气候,其气候特征是:(1)海平面气压呈北高南低、冬季高夏季低的分布形势;黄岩岛日平均海平面气压冬季约为1 012 hPa,其他季节约为1 008 hPa,年平均海平面气压变化具有准5 a的周期;(2)全年平均气温较高,分布呈现北低南高,大陆低海面高,冬季低夏季高的特点;黄岩岛海面2 m气温日变化较小,年平均值约为27～28℃,年际变化上具有整体增加的趋势;(3)全年相对湿度较大,基本在60%以上,随季节变化明显,冬季较小,夏季较大;黄岩岛日平均相对湿度为80%,总体也具有略微增大的年际变化趋势;(4)受季风影响明显,冬季盛行东北季风,平均风速约为10～12 m/s,夏季盛行西南季风,平均风速约为4～8 m/s;黄岩岛海面风速的变化具有2.5～5 a的变化周期,年平均风速在5.3 m/s上下波动。     

2016年苏北近海风场和波浪场多时间尺度变化的数值模拟研究

利用高分辨率的大气和波浪数值模式,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性。基于这套模式结果,系统地分析了江苏近海的风场和波浪场的多时间尺度变化:季节变化、日变化以及季节内变化(台风、寒潮)。分析结果表明:苏北近海海域的风速、有效波高和涌浪在冬季和秋季较大、春季和夏季较小;冬季盛行西北风,常浪向为西北向,夏季盛行东南风,常浪向为东南向。风场和波浪场还具有显著的日变化特征,且日变化存在季节变化规律,离岸越近海域日变化特征越明显。同时,江苏近海还会经历季节内尺度的强天气过程的影响,比如台风和寒潮。     

黄河入海物质输运通道

渤海水体浊度的分布及其季节变化反映了悬浮物质的分布、输运及其季节特征。本文利用2012—2016年渤黄海8个航次现场观测的水体温度、浊度数据,并结合CCMP(Cross—CalibratedMulti—Platform)风场数据、ROMS(RegionalOceanModelSystem)海流数值模拟结果,分析了渤海海域水体浊度季节分布特征。水体浊度的大小与风速的季节变化密切相关,冬季,黄河口及附近海域的浊度值最高,离岸31km到56km处浊度值从180NTU迅速下降至54.3NTU,而其他季节的浊度较低;渤海全年20m以深海域再悬浮较弱,以水平扩展为主。进而甄别了黄河口附近高浊度水体向渤黄海输运的两条路径,分别为:冬夏季均存在的沿渤中浅滩西侧通道向渤海北部扩展和冬季存在的沿莱州湾湾口向渤海海峡南部及北黄海输运,该两条路径主要由环流场控制。     

黄海夏季近岸海区环流的初步分析及其与风速的关系

2008年夏季,青岛近海海域浒苔大规模暴发,引起人们对黄海夏季近海环流的特别关注。该文通过分析江苏外海一个观测站点上的近26 d的夏季海流观测资料,发现这里存在一支流向比较稳定的北向流,垂向平均流速约3.4 cm/s,最大流速8 cm/s。研究表明,该北向流的变化主要受局地风场控制,南北向的流动与南北向风速的大小关系密切。     

X波段雷达在海面动力环境监测中的应用研究

论述了X波段雷达在海面动力环境监测中的应用.利用X波段雷达提供的有效数据对海面动力环境的诸要素进行测量,如海浪的波高、波向、波长与波周期,海流场的流速和流向以及海面周围的风场等.