“Trends” and variations of global oceanic evaporation data sets from remote sensing

The variability in global oceanic evaporation data sets was examined for the period 1988-2000. These data sets are satellite estimates based on bulk aerodynamic formulations and include the NASA/Goddard Space Flight Center Satellite-based Surface Turbulent Flux version 2 （ GSSTF2）, the Japanese-ocean flux using remote sensing observations （J-OFURO）, and the Hamburg Ocean-Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite version 2 （HOAPS2）. The National Center for Environmental Prediction （NCEP） reanalysis is also included for comparison. An increase in global average surface latent heat flux （SLHF） can be observed in all the data sets. Empirical mode decomposition （EMD） shows long-term increases that started around 1990 for all remote sensing data sets. The effect of Mt. Pinatubo eruption in 1991 is clearly evident in HOAPS2 but is independent of the longterm increase. Linear regression analyses show increases of 9.4%, 13.0%, 7. 3%, and 3.9% for GSSTF2, J-OFURO, HOAPS2 and NCEP, for the periods of the data sets. Empirical orthogonal function （EOF） analyses show that the pattern of the first EOF of all data sets is consistent with a decadal variation associated with the enhancement of the tropical Hadley circulation, which is supported by other satellite observations. The second EOF of all four data sets is an ENSO mode, and the correlations between their time series and an SO1 are 0.74, 0.71,0.59, and 0.61 for GSSTF2, J-OFURO, HOAPS2, and NCEP in that order. When the Hadley modes are removed from the remote sensing data, the residue global increases are reduced to 2.2% , 7. 3%, and 〈 1% for GSSTF2, J-OFURO and HOAPS, respectively. If the ENSO mode is used as a calibration standard for the data sets, the Hadley mode is at least comparable to, if not larger than, the ENSO mode during our study period.     

全球海洋大气柱水汽含量遥感融合数据产品生成

本研究利用国际在轨SSMIS、WindSat、AMSR-E、ASMR2和国产HY-2A微波辐射计多源遥感大气柱水汽含量观测数据,基于最优插值算法,生成了2003-2015年全球海洋每日0.25°高分辨率的大气柱水汽含量多源遥感融合产品,以及2012-2015年未使用HY-2A微波辐射计数据的全球海洋每日0.25°遥感融合产品。利用无线电探空仪水汽含量观测数据,对生成的全球海洋大气柱水汽含量融合产品进行精度检验。结果表明,总体上,13年间均方根误差和标准差小于3 mm,平均偏差小于0.6 mm,平均绝对偏差小于2 mm,相关系数大于0.98;使用HY-2A微波辐射计数据产品会使融合结果的精度出现微小的降低;AMSR2和HY-2A微波辐射计数据的联合使用对于替代AMSR-E数据具有积极意义。     

海雾卫星遥感监测研究进展

海雾导致能见度降低,给海上交通和海上作业造成极大威胁。卫星遥感是海雾监测不可或缺的重要技术手段。本文从海雾遥感监测的原理出发,首先介绍海雾的辐射特征和纹理特征,进而对近年来海雾遥感监测方面的研究进行回顾,包括海雾的识别探测研究和海雾物理特征量的反演研究,最后对海雾遥感监测中存在的一些问题进行了讨论。     

On the determination of parameters of mesoscale eddies from remote sensing data

In the real case, the steady estimates of mesoscale eddy parameters can be obtained by integrating three types of remote data: measurement of kinematics of IR tracers, integral characteristics of scales, and local estimates of the SST partial derivatives. An appropriate analytical model of the eddy is selected based on the data of numerical modelling. A method for the estimation of the drift current velocity is suggested on the basis of the discrimination of the ageostrophic components of the tracer's translation.Translated by Mikhail M. Trufanov.     

Determination of characteristics of atmospheric motions from satellite multiwave remote sensing data

A method of determination of atmospheric dynamic characteristics from the data of remote sensing from a geostationary satellite is described. The method is based on the use of inhomogeneities in the concentration field of a conservative additive as tracers and on the application of correlation-extreme algorithms. Unlike the common methods used abroad, this method is able to determine not only the vector field of wind velocity but also the coefficient of turbulent diffusion and vorticity. Results of computations of the fields of the horizontal component of wind velocity and the effective coefficient of horizontal mesoscale turbulent diffusion from the Meteosat-8 SEVIRI water-vapor channel data are presented. It is shown that the average values of the effective coefficient of mesoscale horizontal turbulent diffusion in the areas with a predominantly turbulized air-mass motion are 1.5 times greater than in the areas where a laminar motion dominates. Specific features of the calculated values of the upper-troposphere dynamic characteristics in different stages of the North Atlantic TC Helene (September 2006) are analyzed.     

Surf zone characterization for integration with remote sensing data

A numerical model that solves the unsteady, incompressible, Reynolds averaged, Navier–Stokes equations has been utilized to simulate 57 cases of monochromatic, breaking waves over a sloping bed. The Volume of Fluid technique is used to track the complex, discontinuous free surface and the Renormalized Group turbulence model is used for closure. The model is validated by comparing predictions with Particle Image Velocimetry data and other empirical results. The model results are used to determine a relationship between the incipient wave breaking height and the maximum orbital velocity as well as a relationship between surf zone width and breaker type. Such expressions may be useful for remote sensing methods like Synthetic Aperture Radar to derive breaker height and classification from image data.     

基于XML的海洋遥感卫星数据规范化研究

结合XML技术和海洋元数据标准,在分析遥感卫星地面站运行情况的基础上提出了一种基于XML的海洋遥感卫星数据格式,旨在为海洋遥感数据格式的规范化和为海洋遥感卫星数据的交换与集成奠定标准基础.     

大区域海洋遥感数据处理方法研究

<正>卫星遥感是现代海洋大尺度观测的主要技术手段。30多年来,对地观测卫星积累了大量的海洋观测数据,在区域海洋科学研究中得到了广泛的应用和关注,对遥感数据集的精度也做了许多分析和评价[1-5]。利用海洋卫星、资源卫星和气象卫星的数据,建立了长时序列连续立体观测数据库。从这些数据支撑下的研究发现,西太平洋、东太平洋、北大西洋、黑海等海域对整个海气相互作用系统起着至关重要的作用,从中找到了一些区域,如用厄尔尼诺区的异常海温指示厄尔尼诺事件[6-7]、IDO指示年代际气     

基于卫星遥感数据的全球表层流场反演重构

利用2000—2008年的卫星高度计资料和QuikSCAT风场资料,反演了全球的海表的地转流和Ekman流,将两者合成后生成了0.5°×0.5°的逐周全球表层流产品。在计算Ekman流的时候,引入了权重函数,改进了Lagerloef方法中Ekman流在25°S和25°N上的不连续问题。分析表明:卫星资料反演的流产品能够反映出海表流场的特征,将其分别与TAO观测和SCUD流产品进行定量化的比较显示,所得流产品具有较高的反演精度和可信度,说明改进的方法是有效的。     

基于多时相遥感数据的海岸线自动提取方法

海岸线是海洋的重要组成部分,对于海域管理具有重要意义.本文根据岸线位置确定原理,即将多时相瞬时水边线上边界近似作为海岸线,提出了一种基于多时相水边线的海岸线自动提取方法,该方法应用区域生长与边缘检测相结合的方法提取瞬时水边线,然后采用海岸线自动判别算法进行海岸线的提取.首先计算归一化水体指数(normalized di...     

A study on retrieval algorithms in oceanic passive microwave remote sensing using 1.4 GHz and 10.7 GHz bands

To retrieve sea-surface salinity (SSS) from radiometer data at 1.4 GHz, auxiliary data of sea-surface temperature (SST), surface roughness and meteorological variables are needed. The authors study oceanic passive polarimetric microwave remote sensing using 1.4 GHz and 10.7 GHz bands. A set of algorithms are developed for 1.4 GHz and 10.7 GHz microwave polarimetric radiometer at 50° incidence angle to retrieve wind vector, as well as other geophysical parameters, such as SSS, SST, atmospheric volumes of water vapor and liquid water. Idealized retrievals are conducted using 2324 simulated brightness temperatures of full Stokes parameters at 1.4 GHz and 10.7 GHz. Results indicate that SSS, SST, sea-surface wind speed, direction, atmospheric volumes of water vapor and liquid water can be inversed at the same time. This suggests an alternative way for SSS remote sensing.     

基于WSRF的海洋遥感数据集成与共享机制设计与实现

遥感技术以其独特的技术优势可为海洋调查、保护、开发、管理提供重要的技术支撑。但遥感数据存在多源、异构、海量的特点,传统的基于文件的和基于数据库的集中式存储管理已经面临存储容量、工作效率等方面的问题。另外,由于缺乏有效的共享机制,大多数数据得不到充分利用,形成了一个个信息孤岛,造成了资源浪费。因此本文提出基于WSRF的分布式海洋遥感数据集成与共享机制,通过数据层、服务层、服务管理层、应用层和表示层5层架构使用户能够透明地共享、一体化地处理已有的遥感数据,文中还进行了核心服务功能的设计和接口设计,并搭建了一个部门级的应用平台,为海洋管理及相关工作的深入推进提供有效支撑。     

Optimal interpolation of the data of remote sensing of the sea surface

We analyze the statistical structure of the data of remote sensing of the fields of surface temperature and the concentration of chlorophyll in the northwest part of the Black Sea with an aim to apply the method of optimal interpolation to the restoration of the maps of these fields according to the restricted amounts of data. We determine the scales of smoothing for the selection of the random components of the fields and estimate their difference from the statistical model uniform and isotropic over the space correlation coefficients. The functions of spectral densities are constructed along various sections and the best intervals of discretization of the fields required to perform the optimal interpolation with given accuracy are determined. It is shown that the construction of the maps of fields under the conditions of controlled accuracy of reconstruction of their values remains possible even if the amounts of the input satellite data are significantly decreased. We consider a procedure of evaluation of the best possible amounts of data required for the use of the method of optimal interpolation. Some examples of application of this procedure to the data of remote sensing of the fields of surface temperature and the concentration of chlorophyll are presented.     

基于DIEOF方法重构海表叶绿素a遥感缺失数据

以2007年1月到2010年12月的MODIS Aqua CHL-a Level 2海表水色产品为基础数据,获得南海北部海域海表叶绿素a浓度的月平均影像集,基于影像集数据的时空相关性利用DIEOF(Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions)方法重构其缺失数据。通过分析重构前后数据变化、验证重构结果的时空特征、计算模型精度指标等对重构结果进行评价。研究结果表明:DIEOF方法重构的MODIS海表叶绿素a影像,能够体现研究区海表叶绿素a的时空变化特征,重构结果的复相关系数R2可达到0.98,平均绝对误差MAE小于0.01;该方法重构过程中无需先验信息,易操作,能够有效重构大面积成片缺失或缺失比例较高的影像。     

基于卫星遥感数据的全球表层流场反演重构

利用2000~2008年的卫星高度计资料和QuikSCAT风场资料,反演了全球的海表的地转流和Ekman流,将两者合成后生成了0．5°×0．5°的逐周全球表层流产品。在计算Ekman流的时候,引入了权重函数,改进了Lagerloef方法中Ekman流在25°S和25°N上的不连续问题。分析表明：卫星资料反演的流产品能够反映出海表流场的特征,将其分别于TAO观测和SGUD流产品进行定量化的比较显示,所得流产品具有较高的反演精度和可信度,说明改进的方法是有效的。     

基于1997—2017年遥感数据的南极海冰时空变化分析

基于1997—2017年美国国防气象卫星DMSP的SSM/I数据和NASA TEAM算法反演出南极整体海冰、多年冰和一年冰密集度,进而对南极海冰进行时空变化分析。从时间上看:南极整体海冰面积呈小幅增长趋势,增长率约为1.11%/a;海冰面积为周期性变化,最小值出现在每年2月,最大值出现在每年9月,年均海冰面积约为12.65×10⁶km²;多年冰呈减少趋势,下降率约为1.15%/a,平均每年减少约0.015×10⁶km²;一年冰处于增长趋势,增长率约为2.61%/a;整体海冰、多年冰和一年冰面积在2015—2017年大幅度减少。从空间上看:多年冰主要分布在威德尔海域和大陆边缘,稳定存在多年冰的区域约占多年冰总面积的28%;南极海冰约80%为一年冰,一年冰呈环状分布在多年冰外围,稳定存在区域约占一年冰总面积的75%。     

水体石油类信息遥感提取模式研究

石油类是水体有机污染物中的一种,其对水体吸收系数的影响主要体现在有色可溶性有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)的光吸收特性上。在水色遥感领域,CDOM光吸收特性主要用其在参考波段的吸收系数和光谱斜率来表征。利用2008年5月、2009年8月和2010年6月在辽宁省盘锦市辽河油田境内获取的CDOM吸收系数、水体表观光学特性以及石油类污染浓度等试验数据,确定表征石油类污染水体CDOM吸收光谱特性的光谱斜率;根据光谱斜率以及表征CDOM浓度的440 nm参考波段吸收系数,建立遥感反演水体石油类污染浓度的模式,并利用31个野外现场实测值对模式精度进行了验证,结果表明,该模式的相对误差为7%;将该模式应用于国产卫星环境一号遥感数据,获取双台子河及辽东湾近岸水体石油类污染空间分布图。     

北京地面站卫星遥感资料信息管理系统

北京地面站卫星遥感信息管理系统所汇集的信息是在2002年我国海洋卫星(HY-1A)发射后,北京地面站建站以来所接收的所有卫星资料的信息.随着后续海洋卫星的发射,该系统的信息量将不断的增加.本文是一个独立开发、研制的北京地面站信息管理系统.它是在WINDOWS平台下利用ACCESS关系数据库开发完成的.该系统除了完整的记录了我国第一颗海洋卫星发射以来的所有信息资料外,还包括EOS-MODIS (TERRA、 AQUA)、 NOAA (12、14、15、16、17、18)、 FY-1等卫星资料信息.海洋科技工作者及管理人员通过该系统可获得任意时间段北京地面接收站接收卫星下行数据的接收状况、任何时间段卫星接收轨数的统计等信息,提供了与现行各种接收状况分析对比的第一手资料.方便、快捷的查询功能可随时向用户提供所需信息.为海洋预报、海洋监测、渔场快速报及后续海洋星提供了方便快捷的查询服务.     

基于TRMM卫星资料的渤海降水遥感估算研究

降水是全球能量平衡和水分循环中的关键要素,但海洋区域实时、准确的降水观测资料难以获取,因此,遥感卫星资料在海洋降水及全球能量和水分循环研究领域具有十分重要的应用前景。本文基于1998~2012年6个气象站点(岛屿或海岸带)的实测降水资料,评估TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)V7版本3B42、3B43两个降水产品对渤海降水量的估算精度,在此基础上,分析并揭示渤海区域年、季和月降水量的时空特征。结果表明:在日尺度,3B42产品对渤海降水量的估算效果总体较差,而在月、年尺度,3B42、3B43产品与实测降水量比较接近,而且,3B43产品的估算精度稍高;总体上,TRMM表现出低估降水的特点,且当实测月降水量大于300 mm时,这种特征尤为显著;1998~2012年,渤海年降水量表现出明显的年际丰枯变化特征,多年均值为631.6 mm;夏季降水量占年降水总量的62.0%,7月是降水量最丰富的月份;空间上,渤海中南部降水量相对较高,而近岸区域降水量相对较低;受大气环流等因素的影响,夏季降水量重心向西北方向偏移,冬季则向东南方向偏移。