基于Himawari-8卫星的逐时次海表温度融合

Himawari-8卫星是日本气象厅发射的新一代地球同步静止气象卫星,为获取逐时次海表温度产品提供了有力数据支持。本文以Himawari-8 AHI海表温度为基础,利用最优插值法融合GCOM-W1 AMSR2海表温度和NERA-GOOS现场观测资料,生成逐时次海表温度融合产品。为了充分利用邻近时刻的海表温度观测资料,利用Himawari-8 AHI海表温度和欧洲中期天气预报中心海面风速数据建立匹配数据集,研究建立海表温度日变化模型,实现邻近时刻海表温度的订正;为了消除多源海表温度间的系统偏差,以Himawari-8 AHI海表温度为目标数据,利用泊松方程对GCOM-W1 AMSR2海表温度进行偏差订正。实验验证结果表明,利用逐时次海表温度融合产品计算的日增温情况与海面风速具有较好的相关性,间接证实了逐时次海表温度融合产品的准确性;另外,逐时次海表温度融合产品与现场观测海表温度的偏差为0.09℃、均方根误差为0.89℃,二者具有较好的一致性,说明逐时次海表温度融合产品具有较高的精度。     

复合雷达后向散射模型与合成孔径雷达、散射计和高度计海面雷达后向散射观测的比较分析

海洋微波散射模型相比于以经验统计建立的地球物理模式函数具有不受特定微波频率限制的优势。组合布拉格散射模型和几何光学模型形成了复合雷达后向散射模型。利用南海北部气象浮标2014年海面风速风向实测值作为散射模型输入，分别比较了复合雷达后向散射模型与RADARSAT-2卫星C波段SAR、HY-2A卫星Ku波段微波散射计的海面后向散射系数，偏差分别为(?0.22±1.88) dB (SAR)、(0.33±2.71) dB (散射计VV极化）和(?1.35±2.88) dB (散射计HH极化)；以美国浮标数据中心(NDBC)浮标2011年10月1日至2014年9月30日共3年的海面风速、风向实测值作为散射模型输入，分别比较了复合雷达后向散射模型与Jason-2、HY-2A卫星Ku波段高度计海面后向散射系数，偏差分别为(1.01±1.15) dB和(1.12±1.29) dB。中等入射角和垂直入射下的卫星传感器后向散射系数观测值与复合雷达后向散射模型模拟值比较，具有不同的偏差，但具有相同的海面风速检验精度，均方根误差小于1.71 m/s。结果表明，复合雷达后向散射模型可模拟计算星载SAR、散射计和高度计观测条件下的海面雷达后向散射系数，且与CMOD5、NSCAT-2、高度计业务化海面风速反演的地球物理模式函数的计算结果具有一致性；复合雷达后向散射模型可用于微波遥感器的定标与检验、海面雷达后向散射的模拟。     

基于星载SAR数据的台风参数估计及风场构建

传统的星载SAR数据海面风场反演方法是利用海面风场与雷达后向散射系数之间的经验关系即CMOD5模式函数求解海面风场.但在台风条件下,由于降雨对雷达信号的影响及高风速条件下CMOD5模式函数的停滞效应,海面风场的反演精度迅速下降.针对降雨对雷达信号的影响,本文基于星载SAR卫星平台未搭载降雨测量载荷的特点,将多时次的静止气象卫星红外云图用于推导台风云系的运动矢量,并由该运动矢量及非同步观测降雨数据估算星载SAR数据过境时的降雨强度.最后,利用订正模型和降雨强度数据进行降雨订正.针对高风速条件下CMOD5模式函数的停滞效应,本文基于台风的SAR图像特征和改进的HOLLAND台风模型,提出了台风参数估计及风场构建方案.首先,利用基于小波分析的风向提取算法提取台风风场的海面风向信息,并通过地球物理模式函数和风向信息反演海面风速.然后,根据台风眼的SAR图像特征计算台风中心位置和最大风速半径,并将其代入改进的HOLLAND台风模型.最后,利用中低风速数据通过最小二乘法拟合台风中心气压和最大风速,并将台风风向、中心位置、最大风速半径、中心气压和最大风速等参量代入改进的HOLLAND模型构建台风海面风场.为了验证方案的精度,选择台风"艾利"、"卡努"和"奥菲利娅"的星载SAR数据进行试验,并利用美国联合台风预警中心和飓风研究中心的最佳路径数据和风场数据进行精度检验.结果表明,本文利用星载SAR数据估算的台风中心位置、中心气压、最大风速与最佳路径数据基本一致,构建的海面风场精度较高,其中,海面风速的均方差为1.4 m s-1,风向的均方差为2.1°,为台风监测提供了新的技术途径.     

基于WPF的岩石地球化学图解软件的研究与开发

Rock Plot岩石地球化学图解软件是以岩石地球化学参数计算与图解为研究对象,应用计算机处理岩石地球化学数据的一次新的尝试。系统整体运用WPF技术,采用松耦合的插件式设计,既保证岩石化学计算与图解的独立性,也维持了系统的整体性;采用简单、易于读写的JSON轻量级数据格式作为岩石化学计算与图解的统一配置模块,提供了高度灵活的扩展功能,并实现了矢量化输出。系统集计算与图解功能于一身,提供了综合、整体的岩石地球化学数据处理应用体验。     

深海富稀土沉积物的流变特性研究

针对取样于太平洋的深海富稀土沉积物,采用激光粒度分析仪、液塑限联合测定仪对其常规的物理性能开展研究,并通过X射线衍射法和扫描电镜法分析其矿物成分以及微观结构。结果表明,深海富稀土沉积物具有高液限、高塑性,矿物成分主要由石英、方解石、石盐、长石、云母等原生矿物和次生矿物绿石等组成,显微结构主要由链接结构和蜂窝状的片状结构组成。针对深海富稀土沉积物这种具有流动性的超软土,采用RST流变仪开展具有不同温度与不同含水率的沉积物流变试验,并基于试验结果分析了不排水剪切强度、屈服应力、表观黏度与温度和含水率之间的关系,引入Herschel-Bulkley模型对流变参数进行探讨,通过液相转化与粒际作用理论,解释了深海富稀土沉积物的流变特征。结果表明,含水率和温度对沉积物的剪切应力与表观黏度有显著影响,与常温条件下相比,在低温环境下沉积物的剪切应力与表观黏度显著提高,表观黏度以及屈服应力随着沉积物的含水率的增加而下降。这一成果可为深海富稀土沉积物进行流态化运输提供科学依据。     

基于邻接指数的空间关联规则挖掘方法研究

在空间关联规则挖掘中一般是采用遍历算法进行,导致对海量数据计算效率的降低。目前,空间数据挖掘模型多采用空间邻接矩阵来表达空间关联权重,大多情况下没有考虑邻接关系的实际量化的结果。文中在分析了空间实体分布的各种相邻关系基础上,采用邻接指数的方式来测算空间相关程度,并在此基础上采用改进的Apriori算法,通过自编程序加以实现。以北京市昌平区土地利用类型的空间分布关系为样例数据进行了试算。结果表明,计算效率有较大提高,并挖掘出一些潜在的土地利用类型间的共生关系。     

闽东南含石榴子石Ⅰ型花岗岩的矿物学特征及成因

闽东南沿海晚中生代变质带内出露的I型花岗岩、细晶岩和伟晶岩中常包含岩浆成因的石榴子石和原生白云母.其中石榴子石以富Mn,Fe和贫Mg,Ca为特征,锰铝榴石分子可达40%～50%;花岗岩中的黑云母具有明显高的MnO和Al2O3含量(分别是0.84%～1.25%,16.04%～18.03%);原生白云母以高Fe和低Al,Na为特征.温压计算表明富铝矿物形成于750～600℃和0.3～0.2 GPa的条件下.岩相学特征和地球化学模拟也都表明这些富铝矿物结晶较晚.长英质矿物早于黑云母和石榴子石结晶与岩浆侵位浅(结晶压力低)相关.相图分析指出弱过铝质和高的Mn/(Mg+Fe)比值(＞ 0.060)是本区花岗质岩石形成石榴子石的关键化学因素.Mn/(Mg+Fe)＞0.060的岩浆可以形成bt+grt或bt+grt+ma组合;而Mn/(Mg+Fe)＜0.055的岩浆只可能形成bt或bt+ms组合;grt+ms组合是岩浆强烈演化的最终产物.除了黑云母成分存在差异,本区I型花岗岩的石榴子石和原生白云母成分都与S型花岗岩的相似,所以,它们不能被简单地用于判断花岗岩的成因类型.     

基于大气辐射传输模型的单通道海表温度反演算法研究

在分析大气辐射传输模型基础上,提出了单通道海表温度反演算法。首先,利用像元尺度的大气廓线精确计算大气上行辐射、下行辐射和透过率,然后将这些参数与海水比辐射率代入大气红外辐射传输方程,求解海表温度。与传统的劈窗算法相比,该算法具有时空变化适应性强的特点,尤其适用于缺乏浮标数据的海域。为了验证算法的可行性和准确性,利用2009年全年的MODIS数据在美国西海岸海域进行试验。通过与浮标实测数据比对可发现,单通道海表温度反演算法与浮标实测值的标准方差为0.73 ℃,平均偏差为0.23 ℃,说明该算法具有较高的精度,能满足常规的业务观测需求,另外也可用于标定劈窗算法的系数。      

Evaluating and correcting rain effects on dual-frequency altimeter Jason-1 wind measurements

Rain is one of the main sources of error in dual-frequency altimeter Jason-1 wind measurement. In this study, a new radar altimeter backscatter model is proposed and validated to eliminate rain effects. The model takes into account attenuation, volume backscattering, and sea surface perturbation by raindrops under rain conditions. A match-up dataset is built to evaluate rain effects, in combination with the Jason-1 normalized radar cross section, precipitation radar data from the Tropical Rainfall Measuring Mission, and sea surface wind reanalysis data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts. The results show that rain-induced surface perturbation backscatter increases with rain rate at Ku-band, but their correlation at C-band is poor. In addition, rain surface perturbation and attenuation have major effects onradar altimeter wind measurements. Finally, a rain correction model for Jason-1 winds is developed and validation results prove its ability to reduce rain-induced inaccuracies in wind retrievals.     

利用MODIS数据监测夜间雾

在分析雾、云、地表、水体等目标物红外辐射特性的基础上,针对MODIS数据提出了夜间雾监测算法.试验表明,该算法能够将低云大雾与中高云、水体和地表区分开.