HY-2A/GM高度计数据反演的初步海洋重力场

HY-2 A(Haiyang-2 A), launched in 2011, is the first ocean dynamic environment satellite of China and is equipped with a radar altimeter as one of the primary payloads. HY-2 A shifted the drift orbit in March 2016 and has been accumulating geodetic mission(GM) data for more than three years with 168-day cycle. In this paper, we present the preliminary gravity field inverted by the HY-2 A/GM data from March 2016 to December 2017 near Taiwan(21°–26°N, 119°–123°E). The gravity anomaly is computed by Inverse Vening Meinesz(IVM) formula with a onedimensional FFT method during remove-restore procedure with the EGM2008 gravity model as the reference field. For comparison, CryoSat-2 altimeter data are used to inverse the gravity field near Taiwan Island by the same method. Comparing with the gravity field derived from CryoSat-2, a good agreement between the two data sets is found. The global ocean gravity models and National Geophysical Data Center(NGDC) shipboard gravity data also are used to assess the performance of HY-2 A/GM data. The evaluations show that HY-2 A and CryoSat-2 are at the same level in terms of gravity field recovery and the HY-2 A/GM altimeter-derived gravity field has an accuracy of 2.922 mGal. Therefore, we can believe that HY-2 A will be a new reliable data source for marine gravity field inversion and has the potentiality to improve the accuracy and resolution of the global marine gravity field.     

基于海洋仪器设备的动力环境实验模拟

海洋动力环境实验模拟是海洋环境监测技术、海洋能开发技术研究的基础,其目的是为海洋仪器设备的研制与测试提供模拟的实验环境.实验模拟动力环境参数的确定是关键,根据海洋仪器设备(包含海洋监测仪器设备与海洋可再生能源开发利用设备等)的需求以及我国沿海实际风、浪、流的特征,确定了实验模拟的相关参数.     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数I.典型海域

为海洋监测设备实验水槽的设计和模型实验的开展提供动力环境方面的依据,分析了中国近海和各大洋典型海域浪、流、风等环境要素的特征,对中国近海给出环境要素特征量的平均值和最大观测值,对大洋给出统计的最大概率对应的要素值和1%概率大值;模拟能力评估显示,实验水槽对浪、流、风均具有很好的模拟能力,可满足今后对海洋监测设备开展的各类模型实验需要。     

基于HY-2卫星高度计机载校飞数据的有效波高信息提取及初步分析

利用HY-2卫星雷达高度计校飞数据,开展了有效波高信息提取及精度比对研究。首先对其进行波形筛选、1s平均和去噪,然后基于Hayne海面回波模型进行波形拟合,提取出波高均方根并得到有效波高,并与浮标和同轨迹的Jason-1卫星高度计有效波高进行了比较。结果表明,本次校飞其高度计测波精度存在系统偏差,初步分析可能是其数据未经仪器校正等原因导致。     

山东半岛北部海洋动力环境的高频地波雷达观测

利用两台高频地波雷达(ground wave radar,WERA)站对山东半岛北部雷达覆盖海区的浪、流场进行了观测,并且利用海洋-大气-波浪耦合沉积输运模型(coupled-ocean-atmosphere-wave-sediment transport modeling system,COAWST)对该区域的一个强风暴过程进行了数值模拟,对雷达观测数据、现场声学多普勒流速剖面仪(acoustic Doppler current profilers,ADCP)调查数据和数值模拟结果进行比对分析发现,模型模拟的水位变化与ADCP测量结果一致,WERA所观测到的有效波高和ADCP结果比较吻合,模型模拟的ADCP站位的流速相位、大小与雷达观测结果比较接近,与ADCP的结果有一定偏差。雷达观测的海区流场结果与模型反映趋势基本一致,但是在近岸方向上变化较大,其原因可能与ADCP的投放位置、模型的分辨率设置等因素有关。高频地波雷达系统是海岸带动力环境观测的一个有效工具,在实际应用中有着广泛的前景。     

基于ASCAT 散射计数据的2013 年南极周边海面风速特征分析

利用2013年1月1日~2013年12月31日的ASCAT散射计风速数据,从海面风速季平均分布特征、平均海面风速特征、海面风速大于10 m/s发生比例统计等方面,对55°S以南的南极周边海域开展了风速空间分布特性统计,得到以下结果:7月平均风速最大,为12 m/s,1月平均风速最小,为8 m/s。对于南极周边海域,区域平均风速主要在9~12 m/s,全年出现的时间大于280 d,约占全年的77%。风速大于10 m/s所占比例4~9月大于1~3月和10~12月。从全年来看,南极周边海域在4~9月风速普遍较大,且0°~60°W海域内风速明显比其他海域要小。在此基础上将2013年每日的区域平均风速与月平均风速与2012年做了对比,变化趋势与2012年基本一致。通过本项长期工作,可以了解南极风场环境基本情况,建立与更新基础资料和图件,得到南极地区风场要素时空分布、变化规律,服务于南极科学考察、全球变化等多学科研究应用。     

基于散射计风场数据的台风强度诊断方法——以海洋二号卫星数据为例

本文提出了一种基于散射计风场数据的台风定强方法。该方法定义了台风所在海区的一个圆形区域上的风速平均值来对台风进行定强,并使用海洋二号卫星散射计历史数据对该方法进行了验证。验证结果表明,该台风定强方法可以克服散射计反演台风风速过低的问题。与台风强度监测的历史记录比较的结果显示,在台风强度低于"强台风"这一强度等级时,该方法能够有效估算台风强度。     

基于HY-2B散射计的热带气旋定位定强研究

热带气旋灾害是最严重的自然灾害之一,其影响程度主要取决于气旋的中心位置和强度。提高热带气旋中心位置及强度监测水平对于改进热带气旋分析预报精度、减少热带气旋的灾害影响具有重要意义。本文以HY-2B散射计为例,分析了散射计风场散度和旋度的分布特征,发现气旋中心附近风场的散度或旋度具有显著的分布规律,由此提出了一种新的气旋中心定位方法,并与传统的直接定位法进行比较研究。在此基础上,进一步提出了热带气旋风圈大小估计的方法,用于评估气旋的强度。最后,利用台风“范斯高”和“博罗依”的遥感数据对文中的方法进行验证,结果表明,使用新方法定位的气旋中心位置与最佳路径之间的差异小于20 km,散射计17 m/s风圈大小的变化一定程度上反映了气旋的发展规律。     

基于HY-2A散射计数据的极区海冰范围反演方法及其评估

A sea ice extent retrieval algorithm over the polar area based on scatterometer data of HY-2A satellite has been established.Four parameters are used for distinguishing between sea ice and ocean with Fisher's linear discriminant analysis method.The method is used to generate polar sea ice extent maps of the Arctic and Antarctic regions of the full 2013–2014 from the scatterometer aboard HY-2A(HY-2A-SCAT) backscatter data.The time series of the ice mapped imagery shows ice edge evolution and indicates a similar seasonal change trend with total ice area from DMSP-F17 Special Sensor Microwave Imager/Sounder(SSMIS) sea ice concentration data.For both hemispheres,the HY-2A-SCAT extent correlates very well with SSMIS 15% extent for the whole year period.Compared with Synthetic Aperture Radar(SAR) imagery,the HY-2A-SCAT ice extent shows good correlation with the Sentinel-1 SAR ice edge.Over some ice edge area,the difference is very evident because sea ice edges can be very dynamic and move several kilometers in a single day.     

HY-2A卫星雷达高度计数据的全球统计评价及质量分析

自HY-2A卫星发射以来,针对HY-2A卫星雷达高度计产品的交叉定标、真实性检验及质量评估工作一直在持续开展。本文主要以HY-2A卫星高度计第44周期的IGDR产品数据为例,通过使用全球分布图、二维直方图和每日均值统计的方法完成了与Jason-2IGDR产品的比对验证,同时对主要环境校正参数及地球物理产品的数据质量稳定性进行了分析,结果显示高度计产品数据质量较稳定,此外利用HY-2A卫星升降轨交叉点海面高度差、与Jason-2卫星交叉点海面高度差以及沿轨海平面异常数据分析的方法进行了HY-2A卫星高度计观测系统的性能评估,结果显示,HY-2A卫星海面高度精度约为7.48cm,精度接近Jason-2,能满足海洋应用与科学研究的需要。     

基于HY-2 卫星观测分析南海风浪关系

海面有效波高(H1/3)是表征海浪的重要参数,随着卫星遥感技术的发展,雷达高度计已成为获取海面有效波高的重要手段,但也只能对卫星星下点轨迹处进行有效观测,远无法满足大范围应用的需求.本研究结合2013年10月HY-2雷达高度计观测的海面有效波高和微波散射计观测的海面风场资料,分别对高、低风速下风浪数据进行拟合,建立了适用于0~40 m/s风速范围内的南海海域风浪关系模型,经模型比对和结果验证,结果表明,基于HY-2卫星数据分析建立的南海海域风浪关系模型是可信的,特别是低风速的风浪模型与实测数据建立的风浪模型具有很好的一致性;根据建立的风浪关系模型,从卫星散射计大面观测的海面风场出发,能推算出风浪条件下海面有效波高的大面信息,数据覆盖远高于卫星高度计的星下点观测,能为分析和预报海浪、风暴潮灾害提供大范围的海面有效波高信息.     

大连新港附近海域的水动力环境特征分析研究

为了解近年大连新港附近海域的水动力环境特征,基于大连新港附近海域一个潮位观测站和3个海流观测站的同步连续潮位和海流实测数据,分别采用潮汐调和分析与海流矢量分析的方法,获得常江咀验潮站13个主要分潮的调和常数,并详细分析研究了该海域的潮汐和海流特征。研究结果表明:该海域平均潮位为0. 68 m,最高潮位为2. 91 m,最低潮位为-1. 1 m,平均潮差为2. 73 m,最大潮差为3. 71 m,平均涨潮历时6 h 6 min,平均落潮历时6 h 18 min;潮汐性质为规则半日潮,最大可能潮差为5. 2 m;海流具有明显的往复流特征,垂向流速有逐渐减小的趋势,观测站位一般呈现表层最大、中层次之、底层最小的特点。对该海域的水动力环境特征的研究能够为该海域的水体环境保护及海洋灾害预警与防治提供基础数据,为政府部门制定相关的海洋防灾减灾决策提供技术支撑。     

基于HY-2A微波散射计海面风场资料的台风风剖面信息提取研究

台风风剖面信息是直观反映与台风中心不同距离的各点与平均风速关系的曲线,它是确定各级台风风圈范围的重要基础。本文利用HY-2A微波散射计海面风场资料,结合Holland风场模型提出了一种新的台风风剖面信息提取方法,并选取2012–2017年期间16期典型台风进行应用。结果表明:34 kt与50 kt风圈半径的平均均方根误差为37.6 km与18.3 km,该方法具有较好的适用性和精度。本研究对于描述台风结构特征及潜在的破坏力和台风可能的影响范围具有一定的现实意义。     

中国海洋经济动力因素与海洋经济增长的关系研究--基于PVAR脉冲与GIS技术的分析

为实现海洋经济高质量发展,明晰中国海洋经济动力因素与海洋经济增长之间的关系及其空间特征,本文从技术、资本和劳动力三方面出发,引入PVAR模型与GIS技术,分析2005-2015年度我国沿海省市海洋经济动力因素与海洋经济空间响应格局分布。结果表明:整体上,全国涉海就业率与技术进步短期内无法满足海洋经济发展的需要,从长期来看,涉海就业率的增加、海洋科技成果转换与海洋资本存量的逐渐增多,对海洋经济具有促进作用,但后劲不足;从部分来看,受海洋技术进步、海洋劳动投入正向影响作用的地区多集中于环渤海地区与长三角地区,海洋资本存量影响较大地区多集中于除河北外的环渤海地区,部分沿海省份海洋经济产值与海洋经济发展水平不同步,对海洋技术、海洋劳动、海洋资本的需求日益增加;各沿海省份三大海洋经济动力因素发展均不协调。     

海洋监测设备实验水槽的环境动力参数Ⅱ.模型参数

确定几何缩尺比和模拟的环境参数是开展物理模型实验的基础。为了提供海洋监测仪器设备模型测试时所需的选取环境参数及其模型值的依据,给出了"工作海况"和"极端海况"条件下各典型海域的风、浪、流等环境参数,确定了两个典型几何缩尺比对应的模型参数,并给出典型设备特别是海洋能利用装置在水槽进行模型实验时的模拟参数选取。     

基于海洋监测设备水动力试验的波浪测量系统研制

针对传统分布式波浪测量系统缺乏总体监控管理、采集同步性不高的问题,研制一种新型分布式波浪测量系统。系统由多个前端数据采集器和数据监控管理服务器组成。系统完成上电加载后,数据监控管理服务器首先对前端数据采集器的时间同步。数据采集器对采集进行精确定时、触发和同步控制,从而同步采集多通道数据。数据监控管理服务器实现对波高、周期数据的实时监控、统计分析、存储、查询和下载。多组不同工况比对试验表明,新型波浪测量系统不仅对试验数据具有较好的监控管理能力,且测量准确,具有较好的应用前景。     

试论海洋功能区划与近岸海域环境功能区划之间的关系及其实践意义

海洋功能区划与近岸海域环境功能区划是我国海洋环境管理的两项基本法律制度.文章从渊源、内涵、属性、功能、地位和适用范围等多方面、多角度论述了海洋功能区划和近岸海域环境功能区划之间的关系,并就如何指导海洋环境管理实践提出了粗浅的看法.     

菲律宾海水文动力环境分析及对海洋生态区划的启示

海洋水文动力环境是海洋生态生境的重要构成,为海洋生态分异格局的演变以及海洋生态系统功能的实现提供根本条件和基础保障。菲律宾海是重要的全球海洋生物多样性中心和起源地,文章基于菲律宾海水文动力环境的三维时空特征分析,结合海洋生态区划现状,提出启示性研究建议。研究结果表明：菲律宾海关键水文环境分异呈水平“五区分异”模式和垂向“三线一圈”模式,可作为海洋生态区划的重要底层参考;海洋生态区划是海洋可持续发展的战略基础,未来我国应加强海洋观测组网和基础数据融合,科学划分海洋生物多样性保护和资源空间管理边界,构建综合区划方案理论体系和分类分区综合区划技术体系,创新复合分类分区算法,提高海洋生态系统服务能力。     

大亚湾倾倒区海洋动力对疏浚物扩散的影响分析

本文利用对大亚湾海洋倾倒区在9个月倾倒期间的跟踪监测数据统计、分析其在接纳疏浚物倾倒期间悬浮物浓度的特征以及变化特点；通过相关系数的计算，分析海洋动力（波浪、海流）对疏浚物扩散的影响．结果显示：海区海洋动力较强，疏浚物扩散快速，因此，大量倾倒时，倾倒区悬浮物浓度并不大幅度上升；海域的波高与倾倒区悬浮物浓度存在显著正相关，即波浪是影响倾倒区浓度的主要因素；海流是疏浚物扩散的主要因子，其作用导致监测海区很少出现高悬浮物浓度．自然状态下，海水的运动状态和悬浮物浓度也在不断变化之中，因此，如何确定海域的悬浮物本底浓度是一个值得进一步探讨的问题．     

我国海洋功能开发的经济与环境协调度分析

随着海洋功能区划制度的颁布实施,我国海洋功能开发力度不断增大,资源和环境问题日渐突出。文章按照可持续发展的观点,运用协调度模型分析沿海11个省、自治区、直辖市的海洋经济与环境协调关系。通过实证研究表明,我国沿海区域海洋经济环境协调度基本符合“U”形曲线,部分地区发展海洋经济的同时牺牲了海洋环境,以北部海域较为突出。海洋经济与环境的协调度曲线显示我国海洋功能开发仍处于工业化中期,海洋第二产业所占比重较高,海洋经济的快速扩张对协调度的影响程度比较大。沿海区域仍需要加强海洋环境保护,合理优化产业结构,促进海洋经济与环境协调稳定发展。