两种卫星遥感海面温度数据的处理技术

论文首先通过从网上获取AVHRR的2001年海面温度月平均数据和WOA01的海面温度季度平均数据资料,然后利用fortran程序读取数据和初步处理数据,并利用matlab软件和surfer作图工具绘制了两组不同数据的等值线图,最后对图像进行了分析,对比两组海面温度分布图。     

黄海水温垂直剖面的遥感反演与数值预报模型

基于黄海水温垂直剖面分层结构统计分析,建立了一个卫星遥感SST反演水温垂直剖面的参数化模式,以该模式反演数据作为一维数值预报模式的初值,同时用大气预报场资料作为预报模式的过程资料,发展了一个以卫星遥感资料作为主要输入量的黄海水温垂直剖面的数值预报模型.模型实现了利用卫星遥感资料反演预报黄海水温垂直剖面的目的,5 d时效的预报效果明显优于已往强温跃层数值预报模式.     

基于SOM的海表温度遥感数据集的EOF算法重构

针对海表温度数据集的数据缺失,提出了一种基于自组织映射算法(SOM)和经验正交函数算法(EOF)有机结合的重构缺失值的新方法。该方法应用了SOM的非线性估计,能够很好的反映数据集的非线性结构,并把SOM估计的结果用于EOF算法的初始化,克服了EOF对数据集初始化敏感的问题。在处理过程中,对奇异值分解使用了lanczos算子分解矩阵,提高了程序运行效率。此外,该方法还引入蒙特卡罗交叉校正集,确定最佳重构的EOF模态数,最终高精度计算出重构误差。使用AQUA遥感卫星海表温度数据进行实验,结果表明该方法能够很好地重构出缺失率高达83.23%的数据集,且重构精度高。     

基于多波束声线传播的声速剖面反演法

以测得的误差声速剖面作为初始猜测值,利用多波束记录到的波束传播时间和波束角等信息,通过广义线性反演得到一个与实际声速剖面比较接近的声速剖面,这有助于减少声速剖面的误差。通过理论模型计算,验证了该方法的可行性和正确性。     

基于卫星遥感海温数据的南海SST预报误差订正

尝试利用卫星遥感高分辨率海表温度资料GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature) 与海表温度(sea surface temperature, SST)数值预报产品之间的误差, 建立一种南海SST模式预报订正方法。首先, 利用南海的Argo浮标上层海温数据对GHRSST 海温数据进行验证, 结果表明两者之间均方根误差约为0.3℃, 相关系数为0.98, GHRSST 海温数据可用于南海业务化数值预报SST的订正。预报订正后的SST与Argo浮标海温数据相比, 24h、48h和72h的均方根误差均由0.8℃左右下降到0.5℃以内。与GHRSST 海温数据相比, 南海北部海域(110°E—121°E, 13°N—23°N)订正后的24h、48h和72h的SST预报空间误差均显著减小, 在冷空气影响南海期间或中尺度涡存在的过程中, SST预报订正效果也较为显著。因此, 该方法可考虑在南海业务化SST数值预报系统中应用。     

基于Argo温度异常剖面的海洋涡旋无监督分类方法研究

本文利用涡旋内温度异常剖面对黑潮延伸体区域的涡旋进行分类与分析.基于卫星高度计识别的涡旋数据和与涡旋时空匹配的Argo浮标温度异常剖面数据,本文提出了一种优化的高斯混合模型无监督聚类方法实现涡旋内Argo浮标温度异常剖面的自动聚类,进而实现与剖面时空匹配涡旋的自动分类.实验结果表明,相同类型的A rgo温度异常剖面呈现...     

海洋表层温度剖面数值模拟

遥感测量海水表面温度(SST)需用海表面以下实测温度资料加以校正,由于长时间大范围进行海洋表层海水垂向温度剖面野外观测非常困难,建立经有限资料验证的数值模型十分重要。文章基于美国加利福尼亚湾3组船载光学实验的气象及海温资料,考虑太阳热辐射作用与海表面冷温层效应,建立了一个海表下20m深度范围内水温剖面演变的数值模型。通过冷温层计算合理加密了表层网格,使数值模型更准确地估计海表散热作用。计算结果与野外实测海温资料对比显示,海表剖面测试仪(SkinDeEP)未能准确定位和捕捉海表冷温层,实验方法有待改进。整合模型能准确描述海温剖面的演变趋势,在近海表20cm深度内,特别是与遥感SST相关的近海表1cm深度内,模拟结果优于无本皮肤层模型的计算结果。     

定深温度约束下的南海海域温度剖面反演

为快速获取大范围、准实时的海洋内部结构,海面遥感数据被广泛应用于构建温度剖面垂直结构,但卫星遥感仅能获得较为准确的海洋表面或者近表层数据。为了提高全海深温度剖面的反演精度,本文以水下固定深度处温度为约束,通过径向基函数神经网络生成海表面温度和海平面高度异常等海表遥感数据与温度剖面之间的非线性映射,并对约束深度选取的理论依据进行讨论。南海海域温度剖面的反演结果表明,第1阶经验正交函数系数可以表征温跃层的垂直位移,而第1阶经验正交函数基函数极值点对应深度处的温度与第1阶经验正交函数系数之间具有强相关性。当增加该深度处温度为约束时,温跃层的反演精度比仅使用海面遥感数据约提高0.35℃,反演温度剖面的平均均方根误差约为0.33℃。     

声相关海流剖面(ACCP)测量的流速估值方法

声相关海流剖面（ACCP）测量技术对水体回波信号进行空间相关处理来估计流速值，与声学多普勒海流剖面仪（ADCP）相比ACCP的工作频工，更适合深海测流应用，ACCP测量系统对回波信号进行时空相关处理，根据相关函数的位置来估计被测水团的流速值，ACCP从信号中提取流速值要运用参数估计技术，本文介绍了采用极大似然法和最小二乘法进行流速参数的处理方法，给出一些典型流速情形的数值计算结果。     

基于WOA13数据的东海黑潮主轴温度锋特征分析

利用WOA13(1955-2012年)月平均数据提取东海黑潮主轴温度锋信息,并结合海表面温度、PN断面温度结构的季节变化特征,研究东海黑潮主轴温度在垂直方向和水平方向的季节变化,探讨黑潮主轴温度锋季节变化特征,为开展黑潮相关研究提供基础。结果表明WOA13数据对东海黑潮主轴温度锋信息的提取具有较好的效果;在PN断面上,冬、春季节的流核结构最为明显;在130~170 m深度上,东海黑潮主轴温度锋具有明显的季节变化特征,并且可以明显看到黑潮大弯曲的存在;温度锋在150 m上下的深度对黑潮路径的表征较为合理。     

利用卫星观测海面信息反演三维温度场

基于历史观测的温盐剖面资料,采用回归分析方法统计出海面温度异常、海面动力高度异常与温度剖面异常之间的相关关系;然后利用高分辨率的卫星遥感海表面温度(SST)和卫星观测海面高度(SSH)信息重构了三维海洋温度场。在台湾岛周边海域建立了时间分辨率为天、空间分辨率为0.25°×0.25°的三维温度分析场。通过与实测资料的比较分析,文章所构建的分析场能够较好地描述海洋三维温度场的结构特征,能够较为真实地反映海洋的中尺度变化过程。该分析场可以作为海洋数值模式的初始场,也可以作为伪观测同化到海洋数值再分析和预报系统中,进而改善三维温、盐、流的数值再分析和预报。     

基于DINEOF的静止海洋水色卫星数据重构方法研究

静止轨道海洋水色成像仪(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)提供了时间分辨率达小时级的海洋水色数据,使得对海洋环境的逐时变化监测成为可能。然而受到海洋上空云、雾和霾的影响,数据出现连续高缺失率甚至完全缺失的情况,使得数据使用价值大大降低。在经验正交函数重构法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions, DINEOF)的基础上,突出时间要素在重构中的地位,运用异常像元检测、拉普拉斯平滑滤波和时间模态2次分解插值,提出了适用于静止海洋水色卫星数据的重构方法——DINEOF-G。利用此方法对杭州湾2017年的GOCI总悬浮物质量浓度数据进行重构,结果表明该方法相比经典方法在重构精度上提高了8%,数据重构率提高了36%,且重构结果较好地反映了杭州湾总悬浮物质量浓度的季节变化规律和空间分布特征。     

Deep ocean temperature profile measurements

Temperature is one of the most frequently measured parameters of the ocean because of its importance to the understanding and prediction of oceanic and meteorological events, and also because the measurement is required for the determination of salinity and density. The ocean temperature range is narrow,-2degto35degC, but measurement is complicated by the harsh ocean environment, the necessity of remote hands off readings, power limitations due to the cable, and the fast response required to obtain a profile in a reasonable length of time. Platinum and copper thermometers are used for most precision measurements with thermistors or thermocouples used in some cases to improve speed of response and for lesser accuracy. A number of very different circuits have been used successfully in salinity, temperature, and depth profiling systems and achieve millidegree accuracies in laboratory measurements. However, very careful precautions and many checks are required to achieve that accuracy in the field, and to achieve the correlation of conductivity, pressure, and temperature readings required for equivalent accuracy in the salinity and density measurements.     

Monitoring of the large-scale dynamics of the ocean based on the assimilation of satellite data

An examle of satellite monitoring of the large-scale dynamics of the eastern sector of the tropical Atlantic Ocean in April 1990 is considered. As the satellite-derived data, a series of averaged 5-day maps of the remote data on the upper ocean temperature field obtained from satellites of the NOAA series was used. The profundity of the effect of the satellite data is estimated. Recommendations are provided. for selecting the regions most appropriate for rapid analysis of the circulation using satellite data.Translated by Mikhail M. Trufanov.     

Indication of bottom transport in shallow marine regions based on the data of satellite ocean color scanners

By example of a testing area in the northern Caspian Sea, a case study has been conducted to examine the feasibility of indication of near-bottom water transport from the data of ocean color scanners (OCS) for the basins whose bottom is shallower than the lower limit of the water-leaving radiance origination layer. The testing area has provided the desirable diversity of radiance origination conditions owing to an isolated underwater ridge. Based on the archived materials of the OCS SeaWiFS for 2000–2004, statistics of spectral normalized water-leaving radiances of the testing area have been computed. Hypothetically, the displacements of a radiance maximum in reference to the ridge were due to different mechanisms of interaction of water motions with bottom relief and bottom sediments. The correspondence between the patterns of radiance maximum displacements and the current notions of general water transport in the vicinity of the testing area has been established. Hopefully, the archived data of OCSs can be useful for revealing the patterns of seasonal and interannual variability of the near-bottom water transport at shallows with favorable bottom properties.     

About applying linear structural method on ocean data: Adjustment of satellite wave data

Linear structural relations express the linear relationship between random variables when each of the variables under consideration is subjected to inherent variability and measurement error. The linear structural method is more general than the classical regression, which is often used incorrectly in calibration of altimeter data or validation of wave model results. In this work the linear structural method is elaborated and applied for the adjustment of TOPEX/Poseidon (T/P) data by means of in situ measured wave data in the Aegean Sea. In addition, a comparison of the buoy and T/P data with the WAM wave model predictions is performed revealing an underestimation trend of the model.     

水温对XCTD剖面仪单模光纤传输信道影响的研究

提出采用单模光纤作为XCTD的传输信道,首先对使用漆包线作为传输信道所面临的难题进行了简要的分析;其次,分析了单模光纤技术优势;最后,针对XCTD工作环境中海水温度变化对光纤传输信道带来的影响进行了理论研究和实验验证,实验结果表明,单模光纤信道在海水介质及0~20℃海温变化下,以10 MB/S的传输速率传输数据时误码率为0,且损耗变化几乎可以忽略,大大提高了信号传输的速率和传输稳定性,实验结果说明采用单模光纤作为XCTD的传输信道具有一定的可行性。     

利用遗传算法反演实时近海面气温和比湿

使用Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS(AMSR-E)的海洋产品数据海表温度、风速,大气水蒸气、云液态水,通过遗传算法建立其与近海面气温和比湿之间的经验关系,进行近海面气温和比湿的实时反演.反演结果与The Tropical Ocean-Atmosphere(TAO)和The National Data Buoy Center(NDBC)的浮标实测资料进行比较,实时近海面气温和比湿的均方根误差分别为1.18℃和1.36 g/kg.分析结果表明,利用遗传算法采用AMSR-E海洋产品数据可以较好地反演近海面气温和比湿.     

海洋环流模式中卫星遥感资料同化的应用进展

物理海洋研究长久以来一直受到观测资料不足的制约,然而这一状况随着现代观测技术的迅猛发展得到了很大的改善。卫星遥感技术的发展提供了覆盖全球的、连续、实时的卫星观测数据,这是其他任何资料都无法比拟的。这些数据大部分难以直接运用来改善气候预测或数值模拟分析,然而资料同化技术的出现和发展改善了这一情况。