背景流和混合层深度对内波表面信号的影响

主要利用Lamb 模式进行了四个数值敏感实验, 研究了背景流、混合层深度对南海东北部内波表面信号强度的影响, 并用MASCG 指标(表层流梯度绝对值的最大值)进行了量化。研究结果表明: 同向背景流能增强内波表面流梯度, 逆向背景流则反之。混合层深度对内波表面信号影响很大, 深的混合层能弱化内波表面信号强度。内波表面信号的量化依赖于海洋环境条件和内波动力参数, 本实验结论将加深对内波遥感观测的理解。     

南海北部内孤立波SAR遥感反演的初步研究

应用海洋内孤立波2层流体模型的SAR遥感反演技术,对南海北部内孤立波SAR遥感反演进行了初步研究.对于不存在由同一波源生成的2个内孤立波波包的SAR遥感图像资料,可以利用Levitus等的月平均温盐资料确定跃层深度和约化重力加速度,进而确定内波波速并进行内波振幅的反演.这样能够充分利用宝贵的SAR图像资源.     

副热带东北太平洋混合层深度及其对潜沉的影响

The present climate simulations of the mixed layer depth(MLD) and the subduction rate in the subtropical Northeast Pacific are investigated based on nine of the CMIP5 models. Compared with the observation data,spatial patterns of the MLD and the subduction rate are well simulated in these models. The spatial pattern of the MLD is nonuniform, with a local maximum MLD(140 m) region centered at(28°N, 135°W) in late winter. The nonuniform MLD pattern causes a strong MLD front on the south of the MLD maximum region, controls the lateral induction rate pattern, and then decides the nonuniform distribution of the subduction rate. Due to the inter-regional difference of the MLD, we divide this area into two regions. The relatively uniform Ekman pumping has little effect on the nonuniform subduction spatial pattern, though it is nearly equal to the lateral induction in values. In the south region, the northward warm Ekman advection(–1.75×10~(–7) K/s) controls the ocean horizontal temperature advection(–0.85×10~(–7) K/s), and prevents the deepening of the MLD. In the ensemble mean, the contribution of the ocean advection to the MLD is about –29.0 m/month, offsetting the sea surface net heat flux contribution(33.9 m/month). While in the north region, the southward cold advection deepens the MLD(21.4 m/month) as similar as the heat flux(30.4 m/month). In conclusion, the nonuniform MLD pattern is dominated by the nonuniform ocean horizontal temperature advection. This new finding indicates that the upper ocean current play an important role in the variability of the winter MLD and the subduction rate.     

穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响

用数值方法研宄穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响时,有些学者人为地设定了风速和热通量。这种做法可能会出现风速和热通量数值不匹配的问题。为了弥补这一缺陷,本文采用国内外常用的块体公式计算热通量的方法来代替人为设置,并以北太平洋为例,研究了穿透性太阳短波辐射对海洋混合层深度的影响。结果表明:低风速(U10<10m／s),且海表短波净辐射处于40～200 W／m2时,穿透性太阳短波辐射对混合层深度影响很显著;高风速(U10>10m／s)和短波净辐射高值区(S*(0)>200 W／m2),穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响较小。     

基于SAR子孔径分解的海表面二维流场反演

对Radarsat-2和Sentinel-1A分别观测的两个海域的单景SAR图像进行子孔径分解,各自得到不同方位角上的两幅SAR子孔径图像。使用多普勒质心频移法分别对不同方位角的两幅SAR图像进行海流反演,并进行海流矢量合成,采用经过时空匹配的HYCOM模式数据对反演结果进行检验,结果表明：Radarsat-2观测的SAR图像分解的两幅子孔径SAR图像矢量合成后的海流与HYCOM模式数据相比,速度均方根值为0.09 m/s,相关系数为0.64;方向均方根值为10.49°,相关系数为0.78。Sentinel-1A观测的SAR图像分解的两幅子孔径SAR图像矢量合成后的海流与HYCOM模式数据相比,速度均方根值为0.06 m/s,相关系数为0.82;方向均方根值为2.85°,相关系数为0.86。由此可见,基于单景SAR分解的两幅子孔径SAR图像可以有效反演二维海流。其反演精度与雷达视向和真实海流矢量的方向有关,二者的角度越小,反演海流矢量的精度越高。     

基于多源遥感数据的日本海内波特征研究

日本海特殊的地理位置和复杂的地形使得该海域内波表征极为复杂,遥感是大范围观测内波的有效手段,已被广泛应用于内波的探测研究。本文利用MODIS、GF-1和ENVISAT ASAR遥感影像,开展了日本海内波特征研究。通过提取内波波峰线,生成了日本海内波空间分布图;获取了内波的波峰线长度和传播速度,并基于非线性薛定谔方程反演了内波振幅。研究结果表明,日本海内波分布范围宽广,不仅大陆架沿海区内波分布密集,深海盆地也探测到了大量内波;日本海北部45°N附近海域有少量内波出现,利用高分影像探测到朝鲜陆架浅海区有大量小尺度内波,大和海盆、大和隆起的西南部海域没有发现内波。日本海内波波峰线长达100多千米,深海区的传播速度大于1 m/s;浅海区内波振幅约10 m左右,深海区可达60 m以上。     

背景流场对台风风暴潮数值预报的影响研究

选取了3个穿过台湾海峡的台风引起的台风风暴潮为算例,分别用SODA月平均流速资料做垂向平均后构建了台湾周边海域的大尺度背景环流场,利用国家海洋环境预报中心业务化的台风风暴潮模式对经过该海域的台风个例进行风暴潮数值模拟。将结果与验潮站潮位实测资料进行对比发现,在加入了背景流场后,能更好地模拟整个风暴潮过程,模拟结果更接近真实值,特别是对于原模式风暴增水峰值容易偏大的问题得到了改善,而且整体相对误差更小,提高了风暴潮模式的业务稳定性。     

吕宋海峡海面涡度场与地转流场的特征分类

基于AVISO卫星高度计数据计算得到的地转流场,利用SOM神经网络对吕宋海峡海面涡度场与地转流场进行特征分析,研究吕宋海峡上层流场的变化特征。结果表明:在SOM 2×2的网络结构实验中,4个分类结果的空间形态类似于气候态的季节分布形式,其中冬季型可以由11月延续至次年3月,夏季型在5月至9月都会存在。时间序列显示分类结果存在年际变化信号,其中在ENSO较强的年份,季节变化信号明显。SOM 3×4网络结构的结果显示,12个分类结果可以分为4类,即冬季型、春季型、夏季型、秋季型。每种类型内的分类图形形态存在差别;在时间上,分类图形存在连续性,并集中出现在某个月份。时间序列显示季节变化信号与年际变化信号同时存在。     

不同混合层深度算法的全球适用性对比分析

混合层深度是研究海洋上层动力过程及海气相互作用的一个至关重要的物理量,准确估算混合层深度对上层海洋动力学和热力学的深入研究具有重要的科学意义。本文基于Argo实时观测剖面数据,分海域、分季节对比分析了目前常用的几种混合层深度算法的异同与优缺点。结果表明,理论上最大角度法的精确度最高,曲率法其次,然后是阈值法和最优线性拟合法。最大角度法和曲率法的结果比较接近,实测数据表明曲率法的时空适用性更广。阈值法、最优线性拟合法分别受梯度阈值和密度（或温度）梯度变化的制约,其计算的混合层深度相对较浅。各种算法的差异性随着季节跃层的增强而逐渐减小,且北半球的差异小于南半球。     

季节内SST和混合层深度变化的模式研究

用Niiler—Kraus类型的混合层积分模式,对TOGA—COARE强化观测期间由《实验3号》科学考察船观测资料得到的混合层深度和SST在季节内时间尺度的变化进行了模式研究。指出:1.混合层耗散参数与较长时间尺度过程风应力的变化存在着比较好的对应关系;2.模式可以较好的对风场和热通量场在季节内时间尺度的变化作出响应,模拟出季节内时间尺度SST的变化;3.Niiler,-Kraus模式在考虑耗散作用后,可用于海洋季节内时间尺度变化的模式研究。     

Oceanic pycnocline depth retrieval from SAR imagery in the existence of solitary internal waves

Oceanic pycnocline depth is usually inferred from in situ measurements. It is attempted to estimate the depth remotely. As solitary internal waves occur on oceanic pycnocline and propagate along it, it is possible to retrieve the depth indirectly in virtue of the solitary internal waves. A numerical model is presented for retrieving the pycnocline depth from synthetic aperture radar （SAR） images where the solitary internal waves are visible and when ocean waters are fully stratified. This numerical model is constructed by combining the solitary internal wave model and a two-layer ocean model. It is also assumed that the observed groups of solitary internal wave packets on the SAR imagery are generated by local semidiurnal tides. A case study in the East China Sea shows a good agreement with in situ CTD （conductivity-temperature-depth） data.     

合成孔径雷达探测浅海障碍物技术实例探析

阐述了合成孔径雷达(SAR)探测水下障碍物的发展历程,研究了SAR的成像机理,分析了水下障碍物的SAR成像数学物理模型,并依据该模型设计了水下障碍物的通用仿真计算流程。依据浅海SAR影像资料,针对典型的浅海水下障碍物SAR成像进行模拟仿真,并将仿真的结果与真实的影像进行比较分析,证实该仿真模型具有良好的模拟仿真效果,为浅海水下障碍物的探测提供了科学的依据。     

卫星SAR图像的海洋大气边界层特征参数的反演

针对中国南海ERS-2／SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。结果表明,2种反演方法的结果符合较好,在一定程度上说明利用协方差方法和惯性子域方法从卫星SAR图像反演海洋大气边界层参数的有效性。     

合成孔径雷达(SAR)图像的真实值定标与校验

随着合成孔径雷达（ＳＡＲ）的应用研究程度的深入，要求较为精确地掌握目标体的雷达后向散射特征，这样必须对ＳＡＲ图象进行真实值的定标与校验。本文基于基本散射理论对ＳＡＲ系统的增益进行分解，指出各个相关参数的获取方法，最后给出定标和数据处理流程图     

星载SAR海洋表层流场反演综述

基于星载SAR获取海洋表层流场,已经成为相关海洋科学研究的重要支持。本文分析了星载SAR系统反演海洋表层流场的技术发展,重点介绍了国内外基于顺轨干涉SAR技术和多普勒频移方法估计海洋表层流场的研究进展,并对星载SAR估计海洋表层流场的研究、发展与应用作了展望。     

溢油SAR图像分类中的纹理特征选择

针对海洋SAR图像的特点,采用基于灰度共生矩阵的纹理分析方法,提出适用于海洋溢油SAR图像分类的纹理特征量。并讨论了纹理特征量的筛选和纹理窗口大小的确定等问题。最后采用人工神经网络方法验证了SAR图象分类效果。     

基于显著性分析的SAR溢油图像中暗斑区域检测方法研究

为了提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像中海上溢油的检测精度,设计了一种图像显著性和均值偏移分割相结合的暗斑检测方法,验证了该方法在SAR溢油图像暗斑识别中的有效性,为溢油区域的准确检测奠定了基础.针对SAR溢油图像中暗斑区域在人类视觉中属于感兴趣区域的特性,利用图像显著性检...     

基于TerraSAR-X卫星数据的内孤立波参数和海表流速信息提取的探索研究

本文利用TerraSAR-X(TSX)卫星于2010年4月22日在南海东沙岛附近海域获取的数据进行海洋内孤立波动力要素和海表流速信息的提取研究。基于TSX数据的后向散射强度信息,利用经验模态分解法得到内孤立波半波宽度,再利用两层模型法和参数化法计算得到内孤立波振幅和相速度。反演结果显示,利用参数化方法得到的振幅(约21～39 m)和两层模型法得到的相速度(约1.07 m/s)与历史实测资料较为一致。进而利用TSX的顺轨干涉数据获取研究海域内的多普勒速度,再分别采用M4S模型法和直接分离法处理,进而提取海表流速。结果显示,两种方法得到的海表流速的全场平均值较为一致,均为1.10 m/s左右。M4S模型法对流速最大值的改变量较大而直接分离法对流速最小值的改变量较大。M4S模型对内孤立波波峰线区域海表流速的修正大于无内孤立波的海域。最后,基于KdV方程计算得到内孤立波引起的表面流的流速约为0.28 m/s,对反演出的海表流速贡献占比23%。     

极化SAR目标相对最优极化研究

目标相对最优极化就是选取一种极化状态,使得研究目标和背景地物的接收功率对比达到最大。通过讨论了目标相对最优极化问题,提出了改进的模型和解算方法,利用实际数据对其模型和方法进行了实验,验证了其有效性和正确性。