基于GNSS信号信噪比观测量的海平面高度变化研究

建立基于GNSS信号的海面测高数学模型,揭示基于载波和信噪比观测量测高方法的内在联系;提出利用造价便宜的GPS接收机以及普通接收机天线进行海平面高度变化监测的手段;进行海平面高度变化监测的实验并与验潮仪对比分析。结果表明:利用普通GPS接收机和天线进行海平面测高可以获得厘米级的测量精度,24 h连续监测的均方根误差为4.13 cm,GPS高度计与验潮仪的测量结果相关系数为0.86;所布设的GNSS高度计与造价昂贵的大地测量型接收机监测结果相当,该造价便宜的高度计更适合用于未来大规模实际的海平面高度变化监测中。     

2004年苏门答腊地震前后海面高趋势的变化

利用苏门答腊附近海域T/P、Jason-1测高卫星近20年的海面高连续观测资料,分别计算了该区域(80°E~105°E,5°S~20°N)在2004年苏门答腊大地震前后的海面高变化趋势,并与该区域对应时间段GRACE重力卫星反演的地表质量迁移结果进行比较。研究结果表明,由卫星测高观测资料估算的震区地震前后海平面趋势的变化与卫星重力反演结果基本一致。由于卫星测高沿轨观测具有高精度、高时空分辨率的特性,卫星测高资料估算的海平面趋势变化可以更为准确地反映震区海平面变化的局部特征。还对该区域震后形变特征进行了初步分析。     

海平面变化对黑潮变异的响应

本文对黑潮影响海区海平面变化进行了分析.发现海平面变化与黑潮变异之间存在着密切关系.每当黑潮大弯曲发生时.海平面上升出现高值。另外还对海平面变化原因做了讨论。     

基于最小二乘与径向基函数神经网络的海平面变化预测

在对海平面变化规律进行深入分析的基础上,应用最小二乘神经网络组合模型对海平面变化趋势进行预测;对卫星测高海平面异常序列中的周期项及线性趋势项利用最小二乘模型进行拟合,残差部分则采用径向基函数神经网络模型进行预测。对中国近海海域卫星测高海平面异常序列的预测表明,连续1个月的预测精度为0.52 cm, 3个月的预测精度为0.65 cm,证明了该组合模型在海平面变化短期预测方面的可靠性,其在海平面变化预测领域具有较高的应用价值。     

联合卫星测高和卫星重力数据研究热容海平面变化

首先用卫星测高资料计算了1993～2009年6月的全球平均海平面变化。用GRACE(gravity recovery andclimate experiment)时变重力场系数反演了2003～2009年6月全球平均海水质量变化。联合GRACE和卫星测高资料计算了2003～2009年6月的热容海平面变化,该变化呈上升趋势。用日本气象局Ishii等提供的海温数据计算了1993～2006年的海水引起的平均热膨胀海平面变化,1993～2003年间,全球海洋热膨胀引起的热容海平面呈上升趋势,约占同期平均海平面变化的一半。利用ARGO温盐数据计算了2004～2009年6月平均热容海平面变化,也呈上升态势,只是变化速率有所减慢。     

Rossby波对菲律宾以东太平洋海平面年际变化的影响研究

采用能够反映斜压大洋对大尺度海表面风应力旋度响应的一层半约化重力模式研究菲律宾以东太平洋海区Rossby波与海平面年际变化的关系.模式分别利用海区东侧验潮站和卫星高度计海表面数据作初始东边界,对Rossby波西传路径上的风应力旋度进行积分,得到西侧海平面信号.结果发现,模拟的海平面信号跟验潮站和卫星高度计资料相关性很高,并能模拟出海平面年际变化特征和低(高)异常信号由东侧产生并向西传播的过程,反映了一阶斜压Rossby波对菲律宾以东太平洋海区年际海平面变化的动力机制.     

1993—2001年全球海面高度变化特征

应用TOPEX／POSEIDON（T／P）卫星高度计测高资料，对全球海洋的海面变化特征进行了分析，结果表明，1993年1月－2001年6月期间，全球海平面呈现上升的态势；全球平均海平面高度的平均上升速率约为1．2mm/a；海温的变化是引起海平面变化的重要原因，便其对海平面抬升的贡献不到50％。海平面的变化具有很强的地域特征。海平面变化的空间分布特征受风应力异常特别是纬向风应力异常的空间分布影响较大。     

太平洋海平面变化特征及影响因素分析

采用经验模态分解法对太平洋沿岸验潮站的月平均海平面资料进行处理,结合T/P高度计资料、Church(2004)重构SSH资料、Ishii(2005)月均海温资料,研究太平洋海平面年际、年代际变化以及资料长度内海平面变化趋势。太平洋沿岸海平面总体呈上升趋势,平均上升速率为1.4 mm/a,趋势项分布有明显的区域性和纬度特征。ENSO对太平洋地区海平面年际变化有显著影响,海平面年际变化与Nino3指数在西(东)太平洋为负(正)相关,海平面年际变化与Nino3指数的相关性在热带太平洋最大,并随着纬度升高相关性减弱,且不同地区年际变化有滞后ENSO时间不等的最大相关。海平面年际变化与PDO指数在西(东)太平洋为负(正)相关,海平面与PDO的相关性分布有区域性和随时间演变特征。年代际变化对目前使用卫星高度计资料分析海平面长期趋势项的预测有直接影响,可能完全掩盖海平面长期变化趋势。     

2003-2008年全球海平面变化评估

导致全球海平面短时间尺度变化主要有海水密度和海水质量这两方面的变化因素。通过重力校正和气候试验（GRACE）对地球重力场进行观测,并联合卫星测高SA、ARGO系统的观测结果可推知：自2003年以来,海平面的上升主要是因为海水质量的增加。     

东中国海海平面高度的时空变化特征

基于AVISO卫星高度计数据,采用小波分析和EOF分析方法,对1993—2015年东中国海海平面高度的时空变化进行分析,结合海水温度比容效应和ENSO过程探讨了海平面高度变化成因。东中国海海平面高度具有明显的季节变化,冬春季较低,夏秋季较高,且SSH极值滞后海水温度极值月份一个月出现。东中国海海平面高度整体为北低南高,由于海区水深和水文动力过程的影响,不同季节SSH空间分布区域性强。在23年间,海平面高度平均线性上升速率为2.82mm/a,具有1a、2.2a的特征变化周期。EOF分析三个主要模态依次反映了海水温度比容效应的季节变化、水动力过程的季节变化和ENSO事件的年际变化对东中国海海平面高度的影响。     

北半球中高纬度大气环流主模态的季节演变及其与北极海冰变化的联系

利用31a(1979—2009)气候月平均的海平面气压(SLP)资料,提出1种与北半球中高纬度环流转变相适应的分季法。并根据这个客观分季方法,通过SEOF分析,发现大气环流主模态的季节演变有着典型的北极涛动(AO)空间结构,其时间系数在1990年代中期发生转型。500hPa上纬向波的涡度有着南北反位相的分布特征,冬季正涡度的区域对应着气旋性环流,其覆盖范围广,而夏季正涡度区域更偏北,可见AO在冬季增强,夏季减弱。北半球SLP异常的EOF分解第一模态为北极涛动(AO),第二模态是偶极异常(DA);将这2个模态称之为北半球中高纬度大气环流异常的优势模态。通过计算优势模态与海冰面积的超前滞后相关性,发现AO依然是控制海冰变化的前期大气环流异常的模态,而DA则可能是海冰快速变化后期大气环流的主导模态。     

热带太平洋海平面低频变化

本文选取ECMWF ORAS4再分析数据对1959-2015年热带太平洋海平面的低频变化进行了分析。热带太平洋海平面年际变化第一模态反映了ENSO爆发阶段的海平面变化,热带东、西太平洋变化反相,其时间序列与Niño3.4指数高度相关。海平面第二模态则体现了El Niño爆发前后热带太平洋暖水的输运过程。El Niño爆发前热带西太平洋暖水聚集的位置,以及爆发后暖水向赤道外输运的位置在两类El Niño事件中均有所不同。此外,ENSO的周期在近半个世纪发生了显著的年代际变化,这一变化与热带太平洋的年代际变化有关。热带太平洋的年代际变化对海平面趋势变化也有着显著的影响。卫星高度计观测到的近20年海平面的快速上升（下降）正是由20世纪90年代后热带太平洋频繁的位相转换引起的。     

黄海春季海雾的年际变化研究

利用黄海沿岸有代表性测站的常规观测资料和NCEP／NCAR资料，对黄海春季海雾年际变化进行了分析发现，雾多年份冬季环流减弱、低层流场向黄海为偏南向流入、中低层水汽充足、层结稳定；有雾时气温水温差在0．5—2．2℃范围内，地面风向以S-ESE为主。分析结果表明，在春季黄海雾形成过程中，高空环流提供了暖湿空气的输送条件，低层流场及地面风场的分布有利于来自西太平洋低纬地区的水汽向黄海海区输送；中低层水汽充沛，昙结稳定，水气温差在一定范围内有利于海雾的形成和维持。     

1982-2016年北极开阔水域变化

近30年来,北极海冰覆盖范围大幅缩减,开阔水域也相应地发生显著变化。本文利用美国雪冰中心的海冰密集度产品以及美国海洋和大气科学管理局的海水表面温度数据产品,分析了1982-2016年北极开阔水域面积以及开阔水域季节长度的年际变化,并进一步探讨了海水表面温度对开阔水域时空变化的影响。结果表明北极开阔水域面积平均每年增加55.89×103 km2,海冰消退时间以平均0.77 d/a的速度在提前,海冰出现时间以平均0.82 d/a的速度在延迟,导致开阔水域季节长度以平均1.59 d/a的速度在增加。2016年达到了有遥感观测资料以来开阔水域面积和开阔水域季节长度的最大值,分别为13.52×106 km2和182 d。9个海区的开阔水域变化特征有一定的差异,对开阔水域变化贡献最大的有北冰洋核心区、喀拉海和巴伦支海。海水表面温度对开阔水域的变化有着重要影响,且影响的程度与纬度相关,即高纬度地区的海水表面温度对开阔水域的影响高于低纬度地区。     

南海低纬地区15kaBP以来高分辨率孢粉记录及植被、气候演变

本文依据南海低纬地区SA09-090孔高分辨率的孢粉记录,从下至上划分了4个孢粉组合带,从孢粉成分的变化,重建了15kaBP以来的植被和气候变化历史。研究结果发现:15.0—12.5kaBP期间研究区花粉主要来自当地出露的陆架,揭示出出露的陆架植被类型是以热带低山雨林和低地雨林为主。海滨地区生长着茂盛的红树林,当时气温比现在低一些,但无明显变干现象。12—10kaBP期间植被中低山雨林花粉增多,红树植物花粉减少,这说明此时海平面上升,气温也回升,花粉源区变远。全新世时(10kaBP至今),花粉主要来源于加里曼丹岛和周围岛屿,植被以低山雨林和海滨红树植物为主,但花粉浓度大幅降低,这种花粉浓度降低说明海平面继续上升,研究区距离花粉源区越来越远。全新世中期时为热、湿的气候环境,后期与现今相近。     

长江口区可能最高潮位估算研究

利用《西北太平洋热带气旋年鉴》资料,简要分析了影响上海地区可能最高潮位的台风路径、强度变化特征.分析表明,造成上海地区严重风暴潮的台风路径有3种类型,它们分别是登陆浙江沿海西行类、近海北上类和正面袭击上海类.上海及其近海区域台风强度随纬度增加而减弱的变化特征明显,在东海北部,近50a内尚未出现过中心气压低于920hPa的台风.利用特定的统计模式,根据假想台风路径、强度变化给出的可能最大增水只有210cm,其值明显偏小,认为用统计方法进行上海地区最大可能增水的估算似乎不合适.在考虑可能变化的台风路径、强度、移动速度以及天文大潮汛等综合因素后,利用高分辨率ECOM-Si的数值模式计算出的上海地区(吴淞)可能最大增水是由5612台风以10km/h速度北抬纬度2°并取所在位置的历史最低气压值造成的,其可能最大增水为367cm,如以长江口区天文可能高潮值420cm计算,则获得长江口的最大可能水位为787cm.     

Relationships among predatory fish, sea urchins and barrens in Mediterranean rocky reefs across a latitudinal gradient

Previous studies conducted on a local scale emphasised the potential of trophic cascades in Mediterranean rocky reefs (involving predatory fish, sea urchins and macroalgae) in affecting the transition between benthic communities dominated by erected macroalgae and barrens (i.e., bare rock with partial cover of encrusting algae). Distribution patterns of fish predators of sea urchins (Diplodus sargus sargus, Diplodus vulgaris, Coris julis and Thalassoma pavo), sea urchins (Paracentrotus lividus and Arbacia lixula) and barrens, and fish predation rates upon sea urchins, were assessed in shallow (3-6m depth) sublittoral rocky reefs in the northern, central and southern sectors of the eastern Adriatic Sea, i.e., on a large spatial scale of hundreds of kilometres. No dramatic differences were observed in predatory fish density across latitude, except for a lower density of small D. sargus sargus in the northern Adriatic and an increasing density of T. pavo from north to south. P. lividus did not show any significant difference across latitude, whereas A. lixula was more abundant in the southern than in the central Adriatic. Barrens were more extended in the southern than in the central and northern sectors, and were related with sea urchin density. Fish predation upon adult sea urchins did not change on a large scale, whereas it was slightly higher in the southern sector for juveniles when predation rates of both urchins were pooled. Results show that: (1) assemblages of predatory fish and sea urchins, and barren extent change across latitude in the eastern Adriatic Sea, (2) the weak relations between predatory fish density and predation rates on urchins reveal that factors other than top-down control can be important over large scale (with the caveat that the study was conducted in fished areas) and (3) patterns of interaction among strongly interacting taxa could change on large spatial scales and the number of species involved.     

Preliminary Differences in Mean Water Level Between Tide Gauges Along the South American Pacific Coast

Geodetic survey records for a meridional chain of first‐order leveling spanning 50 latitude degrees are available at the Defense Mapping Agency Topographic Center (DMATC) for the Pacific coast of South America. The coastal route from Talara, Peru, to Puerto Montt, Chile (37° of latitude or 4,100 kilometers of arc), has been analyzed to evaluate the accuracy of the leveling and to determine whether or not “mean water level” (MWL) has a slope relative to the equipotential surface passing through Talara. A provisional meridional, sea‐level profile is discussed in terms of the magnitudes of the different kinds of measurement uncertainties.     

北半球夏季中高纬海洋声散射层分布研究

利用第八次北极调查走航ADCP后向散射强度数据,结合太阳高度、海冰密集度和实测水体环境参数数据,统计分析了中高纬海洋声散射层的时空变化特征。结果表明,纬度越高,声散射层在海表滞留时间越短,即使在极昼期间及全海冰覆盖海域,虽然其迁移幅度和后向散射强度减弱,但仍受太阳高度变化影响,且二者具有较强的时序相关性;在北极中央海域,不仅声散射层迁移活动较弱,且出现无明显散射层的情况,可能是因为该海域浮游动物和鱼类聚集度相对较低且迁移活动微弱,超出了本文所用ADCP的探测精度范围;从鄂霍次克海至白令海西南海域,往返ADCP数据均显示有两个后向散射强度上高下低,但垂直迁移时间同步的声散射层,且二者间距随纬度增加而逐渐减小并合为一体,这可能是由不同生活习性的海洋生物造成的。     

基于GIS的南海海温时空过程分析研究

海温是海洋环境影响因子之一,对于海洋生态环境、海水养殖业等尤为重要。本文以Argo数据提取的南海海洋温度场数据为例,结合GIS(GeographicInformationSystem)技术,研究南海海温点过程、面过程可视化表达的方法。利用GIS作为可视化框架提供南海海温场的可视化显示,包括放大、缩小和拖动等基本功能,绘制多种形式的数值图像并进行空间分析,包括海温数据曲线绘制、海温值查询、空间插值、等值线等。基于Argo数据可视化表达的结果,从南海海温年变化、随纬度的变化、垂向变化、季节分布特征四方面对南海的海温时空特征进行了分析,结果表明:(1)南海海表温度高温的持续时间比较长,升温过程比降温过程相对要短一些;(2)随着纬度的降低,温度整体升高,温度的年变化幅度越来越小。夏秋两季随着纬度的变化,温度变化不大,春冬两季的温度变化较大;(3)在0~30 m温度变化很小,在深度为30m处温度开始逐渐下降,到达500m以下,海温一年四季都比较接近;(4)冬季海温总体最低,夏季海温总体最高。冬季和秋季,在南海西南方向等值线呈现西北—东南向,等值线比较密集。海温的时空变化研究可以对海洋温跃层、海洋温度锋,海水不同层次的结构的研究提供一定参考。