温度示踪法确定库水-地下水垂向交换速率

以青岛市浮山前水库为研究对象,采用DS1922L温度记录器,连续监测(2018年9月5日至17日)3个点位沉积物垂向剖面温度,基于R语言软件模拟沉积物热运移,反求库水-地下水的垂向交换速率,并探讨热弥散度对反求交换速率的影响。模型中的热弥散度往往较难确定,常参考经验值,本文在反演交换速率时,同时反求热弥散度。野外试验期间西北侧与北侧试验点处为地下水补给库水,垂向交换速率分别为0.002 m/h与0.007 m/h;东南侧试验点为库水补给地下水,垂向交换速率为0.12 m/h。当库水补给地下水时,沉积物温度波动较大;地下水补给库水时,沉积物温度波动较小。在反演交换速率时,如果忽略热弥散或参考经验值给定热弥散度,将对反演结果产生影响,但不同试验点的影响程度有差异。若忽略热弥散,对东南侧试验点反演结果影响大;若参考经验值给定热弥散度,当取值不合适时,对北侧试验点反演交换速率的影响比忽略热弥散的影响还要大。因此,在采用热示踪反演垂向交换速率时,宜同时反演确定热弥散度,以提高求解交换速率有效性。     

三维海水温度遥感信息模型研究

遥感信息模型是在地形模型、物理模型和数学模型基础上提出的一种新型模型.通过卫星遥感数据反演得到二维海水表面温度,以此为边界条件,根据不同季节、不同区域海水温度的变化规律,可以建立三维海水温度遥感信息模型.最后,用实测海水温度数据验证了模型的正确性,同时指出了模型存在的不足之处和今后需要改进的地方.     

基于GOCI数据渤海湾叶绿素浓度反演算法的比较（英文）

渤海湾水体交换能力差,自净能力低,每年都要接纳大量的陆源污染物,叶绿素浓度的遥感估算对研究渤海湾海洋赤潮,监测海洋水体水质有重要作用,选择最佳算法反演叶绿素浓度有利于提高反演的精度。本文使用渤海湾的现场测量数据及GOCI遥感反射率数据,利用荧光线高度法、OC3算法、蓝绿波段比值法和近红-红波段比值法建立叶绿素浓度反演模型,并利用实测数据进行算法验证,通过比较各算法的拟合效果和验证结果,对各算法模型进行了评价。结果显示,不同的反演方法准确性有明显差别,荧光线高度法的拟合和反演效果为最佳,而近红-红波段比值法的反演效果最差,OC3算法与蓝绿波段比值法的拟合和反演效果基本相似。     

卫星遥感业务系统海表温度误差控制方法

提高卫星遥感海表温度的反演精度是各种反演模型追求的目标,也是遥感系统业务化应用的关键.据相关文献报道,在晴空无云的条件下遥感海表温度的精度达到了0.5℃,但考虑到影响海表温度反演精度的多种因素,在遥感业务系统真正实现SST精度在1℃以内是非常困难的.在北太平洋渔场速报制作系统中,对遥感海表温度与船测温度误差统计显示均方根误差达到5.71℃,匹配点误差分布显示存在大量较大的负误差值,最大的为-17.2℃,遥感温度图也反映出存在片状温度低值区,这些区域很可能被错误地当作冷涡或冷锋区,严重干扰渔情分析,这些异常的温度误差很难通过海表温度反演模式和云检测技术来消除.采用一种标准海表温度参考图用于温度误差控制技术,可有效地检测温度反演异常值,将均方根值从5.71℃降低到1.75℃,如果采用2℃阈值控制计算均方根值,则海表温度精度达到0.785℃.该方法基本消除了遥感海表温度的低值现象,明显提高了遥感海表温度的精度,并已成功地应用于北太平洋渔区的海况速报产品制作中.     

基于杜宾-沃森统计量的大地电磁一维反演方法

杜宾-沃森(Durbin-Watson, DW)检验是检验回归分析中残差一阶自相关性的一种方法,该方法广泛应用于计量经济学中。本文将DW统计量应用于一维大地电磁反演中,将DW统计量作为惩罚项加入大地电磁反演目标函数中,从而减弱实测大地电磁数据与反演模型响应之差(即残差)的自相关性,实现了基于DW统计量的大地电磁一维反演方法。通过两个层状模型合成数据反演和南黄海实测大地电磁资料反演验证了该方法的有效性,并与传统的高斯-牛顿反演方法进行了对比。反演结果表明本文反演方法对于高阻薄层具有更好的分辨能力。     

厦门岛南岸地下水的氢氧同位素的示踪研究

实测了厦门岛沿岸地区地下水的氢、氧稳定同位素组成，并据此开展了沿岸地下水水文学的同位素示踪研究。对地下水、海水及大气降水的δD～δ^18O方程进行数理分析后表明，大气降水是厦门沿海浅层地下水的主要来源。利用稳定同位素质量平衡模型，估算9810号台风所致降水对地下水的贡献。结合水文资料，通过地下水氢、氧同位素组成的时空分布特征，验证了地下水由北向南运移并最终排入沿岸海域的运移途径。研究还初步探讨了地下水稳定同位素组成对潮汐变化的响应。     

渤海海峡断面温度结构及流量的季节变化

作者采用 POM模式 ,利用从卫星遥感资料反演的风和海表温度 (SST)数据并考虑 M2分潮作用 ,对渤海海域的温度、流场的三维结构进行数值计算。根据数值模式的计算结果 ,重点分析渤海海峡温度结构和水交换的季节变化特征。结果表明风应力和 SST的季节性变化导致渤海海峡的水交换流型、温度结构和流量有明显的季节性变化。     

用成岩模型计算沉积物-水界面营养盐的交换通量--以渤海为例

根据沉积物中营养盐的再生对水体中营养盐的收支循环动力学的作用.利用1998年秋季和1999年春季沉积物间隙水中营养盐的分析结果,建立了沉积物中营养盐的成岩模型,并由此计算了沉积物-水界面营养盐的交换通量.结果表明,硝化速率、反硝化速率、有机氮含量、硅质成分的溶解速率、生物扰动作用、孔隙率明显影响沉积物间隙水中营养盐的分布和沉积物-水界面的交换通量.对比了实验室培养法和扩散通量计算法测得沉积物-水界面营养盐的交换通量,表明2种方法所得NO3通量较一致,但NH4 ,PO43-,SiO32- 2种方法所得通量有一定差异,文中讨论了可能的原因.以渤海为例阐明了在用扩散通量法研究沉积物-水界面营养盐的交换通量时,表层沉积物分割厚度对界面交换通量影响显著,为了得到合理的与现场接近的结果表层沉积物的分割厚度以不超过1em为宜.     

海水中微量元素分配在粘土矿物上的一种新的化学模型

本文研究了海水中微量元素与粘土矿物的相互作用并提出一个化学模型,即低铅浓度下以阳离子交换作用为主,高铅浓度下以表面沉淀作用为主.两种作用分别用粘土矿物和铅相互作用的pH效应和温度效应加以验证.应用描述气-固吸附的Toth方程于我们的试验体系,从而建立了适用于液固体系的等温方程式,理论曲线与试验结果较为一致.     

基于MODIS遥感影像的福建近岸海表温度反演

借助福建沿岸13个海洋台站的海表温度(SST)实测资料,选取相应时间的MODIS遥感影像,通过对4个相关变量的线性回归统计,建立了适用于福建近岸的SST区域反演模型,对建立的反演模型精度进行验证,并与SeaDAS模型的反演精度进行比较,SST区域反演模型的精度优于SeaDAS模型。利用该SST区域反演模型,对福建近岸的SST进行了遥感反演和时空变化分析。结果表明,福建近岸的SST与大陆沿岸流、南海暖流、台湾海峡东岸黑潮暖流的分布以及季节的变化密不可分。     

Retrieving wave period of the North Pacific with TOPEX altimeter

利用TOPEX高度计和NDBC浮标同步观测数据,对7种高度计海浪周期反演模型进行了系统的比较分析,从反演模式的精度、反演周期整体分布、周期-波高的联合分布等方面对反演模型做出了评价,并根据墨西哥湾和夏威夷海域反演结果对模型的区域适应性进行了验证,结合Hasselmann风浪充分成长关系分析了不同海浪成分下模型的反演效果.分析发现,Mackay等于2008年提出的算法(简称M08)相对于其他算法精度最高,且在不同海域和不同海浪成分下精度没有明显差异.利用M08算法反演了北太平洋海域的海浪平均周期分布,讨论其空间分布特征和季节变化特征如下:北太平洋海域的平均周期在墨西哥湾、西里伯斯海等沿岸地区较小,在西风带海域为较大,并存在明显的地形、纬度差异和季节性变化特征.     

基于遗传算法的微波散射计海面风矢量反演研究

针对目前传统反演方法存在的不足和限制,引入遗传算法用于风矢量反演中的目标函数优化.以SeaWinds散射计为例,根据其模型函数和模糊解的基本特征,设计并实现了一套可用于该散射计的海面风矢量反演算法,并利用SeaWinds散射计部分L2A实测数据对该反演算法进行了验证.实验结果表明,通过多代遗传操作,算法能够收敛于几个局部极值点,从而证明该算法能够有效解决数值风矢量的优化搜索问题.     

基于相控地质统计学反演的薄储层岩性、物性预测

针对河流相储层厚度薄、纵向叠置严重、横向变化快、常规确定性反演方法受地震频带限制难以准确刻画的特点,尝试应用基于MCMC算法的地质统计学方法进行反演,以提高分辨率和储层预测精度,并全程应用成岩储集相控制建模,以便从储层地质学的角度加强模型约束,促进概念模型向定量模型的转化,建立合理的反映地下实际情况的油藏物性模型。具体实现方法是,首先利用对岩性识别敏感的测井曲线重构拟声阻抗曲线,再以声阻抗为中间变量,对岩性、物性参数空间变异性进行双重变差函数分析,最后基于MCMC算法实现了成岩储集相控制的地质统计学反演。得到的三维岩性、阻抗及孔隙度模型,其纵向分辨率为1ms,既可以很好地展现不同期次砂体的叠置关系、隔夹层的分布以及沉积旋回纵、横向演变规律,又可以实现物性变异方向沿河道砂体弯曲方向变化的趋势,同时可对地震资料的多解性进行有效限制。     

应用遗传算法评估HY-1A CCD反演二类水体组分的能力

应用一种基于遗传算法的二类水体水色反演算法,评估了HY-1A CCD反演水体组分浓度的能力.算法采用了三组分(叶绿素、悬浮物质和黄色物质)海水光学模型作为前向模型,以二进制编码遗传算法作为优化方法.通过多次反演试验,讨论了遗传算法参数对反演结果的影响;通过构造不同目标函数,讨论了目标函数对反演结果的影响;通过波段平均前后的数据模拟反演,分析了HY-1A CCD的波段平均对水色反演的影响;分析了该水色优化反演算法的浓度范围适用性;最后分析了该算法对输入数据误差的敏感性.模拟反演表明,HY-1A CCD可以用于进行二类水体水色反演,特别是在悬浮物质反演方面,该传感器优势明显.     

Landsat-8 TIRS数据在某核电站温排水监测中应用探讨

为探索Landsat-8 TIRS热红外数据在核电站温排水监测的应用能力,以某核电附近海域为研究区域,采用单窗算法建立核电站附近海域表面温度反演方法,并将该结果与时相接近的MODIS海温产品数据进行了对比分析。结果表明,反演的温度场可较精细地刻画该核电站附近温度场的分布情况,Landsat-8 TIRS数据可实现较高精度的核电站温排水监测。     

基于断层正则化的网格层析反演在深度域速度场建模中的应用

网格层析反演技术是当前深度域建模的主要方法,但其通常只能获得平滑的速度结构,因此其对于碳酸盐岩,火成岩,复杂断块区域,网格层析反演技术网格层析方法无法精确描述该区域的速度突变特征。本文基于预条件正则化理论,实现了基于断层和层位约束的网格层析成像,其可在网格层析速度反演时,使其速度更新平滑不跨越速度突变界面的位置。模型和实际数据反演效果表明,该方法可以显著提高速度反演精度,保持速度突变位置两侧的速度真实变化,有效解决了常规层析成像技术对速度突变位置处速度刻画不精确的问题。     

一种新的海滩地下水和地表水耦合计算方法

海滩地下水与地表水之间的质量和动量交换对于近岸海域的泥沙输运、盐水入侵以及地表水与地下水中污染物质的迁移扩散有重要的影响。通过对描述地下水和地表水运动的控制方程的有限差分离散格式进行重新组织,构造了一种新的地下水和地表水的耦合计算方法。作为地表水与地下水的分界面的海滩动边界在该模型中可以被隐式的模拟,无需特别处理。通过与解析解和实验数据的比较,证明本文方法可以有效地对斜坡海滩的地下水和地表水运动进行模拟。     

利用海洋温度剖面与海表盐度反演盐度剖面方法研究

为解决海洋中大量观测数据只含有温度剖面而缺乏盐度观测的问题, 基于历史观测的温盐剖面资料, 考虑到盐度卫星数据的发展, 采用回归分析方法, 在孟加拉湾建立了盐度与温度、经纬度、表层盐度的关系, 并对不同反演方法的反演结果进行检验评估。结果发现, 在不引入海表盐度(sea surface salinity, SSS)时, 最佳反演模型是温度、温度的二次项与经纬度确定的回归模型, 而SSS的引入则可以进一步优化反演结果。将反演结果与观测结果进行对比, 显示用反演的盐度剖面计算的比容海面高度误差超过2cm, 而引入SSS后的误差低于1.5cm。SSS的引入能够较为真实地反映海洋盐度场的垂直结构和内部变化特征, 既能够捕捉到对上混合层有重要影响的SSS信号, 又能够反映盐度在跃层上的季节内变化以及盐度障碍层的季节变化。水团分析显示, 与气候态相比, 盐度反演结果可以更好地表征海洋上层水团的变化特征。     

神经网络反演散射计风场算法的研究

建立了一个神经网络反演卫星散射计海面风场的B-P算法,给出了一个神经网络反演风场的模型,并利用该反演算法和模型对实际卫星散射计数据进行了海面风场反演试验,对风向的多解性利用圆中数滤波方法进行排除.对神经网络训练和检验数据集分别采用ERS-1/2散射计数据和欧洲中期天气预报(ECMWF)提供的风场作为配准点数据.把反演的风速和风向与CMCD4和ECMWF的风场作了比较,它们吻合得比较好;研究表明神经网络反演海面风场是可行和高效的.     

基于机载高光谱的长江口北港悬沙浓度反演

机载高光谱遥感是悬沙浓度反演的重要方法。针对高光谱悬沙浓度反演中敏感波段和反演方法的确定,以机载高光谱影像为数据源,采用相关性分析法确定单波段模型和双波段组合模型的敏感波段,并基于敏感波段构建单变量回归模型,确定最佳反演模型并获取长江口北港区域的悬沙浓度空间分布特征。结果发现,基于归一化差值指数(NDWI)构建的二次多项式模型为最佳反演模型,精度上优于其他5种常用的反演模型;且长江口北港区域的悬沙浓度与水下地形基本上呈倒数关系。相较于基于多光谱卫星影像进行遥感反演,本文的结果表明高光谱影像的精细化光谱能够更为准确地表达含沙水体的光谱信息变化,在复杂的水环境反演研究中具有重要的应用价值。