基于遗传Elman神经网络进行矿区GPS高程拟合

目前,城市、平原地区的似大地水准面建立精度已经达到厘米级,但在矿区进行高程拟合时,由于地面高低起伏没有规则,其似大地水准面的拟合精度并不理想。针对此问题,本文提出利用遗传算法优化Elman神经网络的方法精化似大地水准面,采用移去-恢复法对残差进行建模,使用EGM 2008地球重力场模型和地形起伏信息来精化求解似大地水准面和参考椭球面之间的高程异常,同时着重分析了地球重力场模型以及地形变化信息对高程异常求解的重要性,并使用某矿区实测数据(GPS、水准)对所提方法进行验证,实验结果表明:文中所提方法的精度要优于二次曲面拟合模型和单一Elman模型,其外符合精度达到了1.14 cm,可以代替四等水准测量。     

基于深度学习构建的全球电离层NmF2模型

采用递归神经网络对空基COSMIC和地基垂测站数据建立了全球电离层峰值电子密度模型,模型均方根误差达到1.3×10~5 el/cm~3。在春夏秋冬4个季节内,人工神经网络ANN模型预测精度比IRI模型分别提高了25.7%、19.7%、33.3%和21.8%。另外,ANN模型不仅能够有效地模拟全球电离层时空变化特征,也能够成功地模拟电离层的诸多区域物理变化特性,如赤道电离异常、威德尔海异常、中纬度夜间异常和冬季异常。ANN模型可以为改正单频接收机的电离层延迟发挥一定的作用。     

吕宋和台湾岛以东黑潮季节与年际变化规律的对比分析

黑潮是北太平洋副热带环流系统的一支重要的西边界流。前人对不同流段黑潮的季节和年际变化进行了诸多研究,然而基于不同数据所得结论仍存在差异,尤其是不同模式计算所得流量差别很大,而且以往研究往往着眼于某一流段,对不同流段黑潮变化之间的异同及其原因涉及较少。本文基于卫星高度计数据,评估了OFES(Ocean generalcir culation model For the Earth Simulator)和HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)两个模式对吕宋岛和台湾岛以东黑潮季节与年际变化的模拟能力,进而对两个海域黑潮变化的异同及其物理机制进行了分析。结果表明:HYCOM模式对黑潮季节变化的模拟较好,而OFES模式对黑潮年际变化的模拟较好。吕宋岛以东黑潮和台湾岛以东黑潮在季节与年际尺度上的变化规律均不相同,且受不同动力过程控制。吕宋岛以东黑潮呈现冬春季强而秋季弱的变化规律,主要受北赤道流分叉南北移动的影响;而台湾岛以东黑潮呈现夏季强冬季弱的变化特点,主要受该海区反气旋涡与气旋涡相对数目的季节变化影响。在年际尺度上,吕宋岛以东黑潮与北赤道流分叉及风应力旋度呈负相关,当风应力旋度超前于流量4个月时相关系数达到了-0.56;而台湾岛以东黑潮的流量变化则受制于副热带逆流区涡动能的变化,且滞后于涡动能9个月时达到最大正相关,相关系数为0.44。本研究对于深入理解不同流段黑潮的多尺度变异规律及其对邻近海区环流与气候的影响具有重要意义,同时对于黑潮研究的数值模式选取具有重要参考价值。     

2018?2019年舟山近海浮游动物群落结构春季年际变化及其与水团的关系

根据2018?2019年春季两个航次在舟山近海进行的浮游生物调查结果,对舟山近海的浮游动物群落结构(类群组成、优势种数量)年际变化进行了研究,利用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis, CCA)研究了两年春季浮游动物类群组成差异、优势种变化的原因,初步探讨了春季浮游动物群落结构动态变化的机制。结果表明:根据表层温度(Sea Surface Temperature,SST)、表层盐度(Sea Surface Salinity,SSS)的聚类分析,将该区域分为3个水团:杭州湾内水团(I区)、舟山本岛上升流水团II区)、舟山近海水团(III区)。不同水团对浮游动物类群组成影响显著,引起2018年和2019年春季3个水团区差异的主要贡献种(贡献率>10%)均为中华哲水蚤,同一水团两年间年际差异的贡献种如下:I区为捷氏歪水蚤(56.91%)和真刺唇角水蚤(12.34%);II区为中华哲水蚤(72.64%)、五角水母(13.35%);III区为中华哲水蚤(41.93%)、夜光虫(22.94%)。CCA分析表明,第1 CCA轴(CCA1)和第2 CCA轴(CCA2)共解释了两年春季浮游动物优势种累计方差的46.14%和物种?环境累计方差的97.82%。CCA1主要反映了空间(近海水团和湾内水团)的差异。CCA2主要反映了2018年和2019年站位的年际差异。盐度是影响春季浮游动物群落结构空间差异的主要因素,而温度、叶绿素a浓度是春季浮游动物群落结构年际差异的主要因素。     

近30年长江口海域生态系统健康状况及变化趋势研究

为评估长江口海域生态系统健康状况,本文以鱼类浮游生物为指示生物,选择1986年、1999年、2007年和2016年4个年份的数据,选取鱼类浮游生物总种类数、底栖鱼种类数、水层鱼种类数、低耐污鱼种类数、高耐污鱼种类数百分比、杂食性鱼种类数百分比、虫食性鱼种类数百分比、肉食性鱼种类数百分比、鱼类取样个体数、天然杂交种种类数百分比等10个评价指标,采用1、3、5赋值法计算4个不同年份的河口生物完整性指数(Estuarine Biotic Integrity Index,EBI),并以此评价近30年长江口海域生态系统健康状况变化趋势。结果显示,1986年、1999年、2007年和2016年4个不同年份的EBI值分别是52、40、36、34,对应的EBI等级分别为“好”、“一般”、“一般?差”、“差”。通过分析EBI年际变化的结果,发现近30年来长江口海域生态系统健康状况呈现先下降,而后稳定在较低水平的趋势,说明长江口海域生态系统亟需及时进行保护和修复工作。     

基于光合有效辐射的西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布变动研究

光合有效辐射(PAR)对于海洋初级生产力具有显著的调控作用,会间接影响到头足类的资源丰度和渔场分布。本文根据2006?2015年上海海洋大学鱿钓科学技术组提供的柔鱼鱿钓数据和光合有效辐射卫星遥感数据,研究了光合有效辐射与西北太平洋柔鱼种群的关系,并评估了异常环境条件下光合有效辐射对柔鱼的影响。结果发现,柔鱼单位捕捞努力量渔获量(CPUE)、渔场纬度重心、PAR,及其空间分布均具有显著的月间变化。7?11月各月适宜PAR范围分别为36～39 E/(m2·d)、33～36 E/(m2·d)、24～27 E/(m2·d)、18 E/(m2·d)和12 E/(m2·d),最适宜PAR值分别为36 E/(m2·d)、33 E/(m2·d)、27 E/(m2·d)、18 E/(m2·d)和12 E/(m2·d)。此外,CPUE与PAR有显著正相关关系(p<0.05),且CPUE与各月适宜PAR范围占渔场比例也呈显著正相关(p<0.05);同时渔场纬度重心随各月最适PAR平均纬度变化而变化。在异常环境条件下,拉尼娜年份CPUE值比厄尔尼诺年份高,该年份PAR值异常增高可能是导致柔鱼资源丰度增加的因素之一。研究表明,光合有效辐射对于西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布具有显著影响。     

赤道东印度洋和孟加拉湾障碍层厚度的年际变化及其影响机制

Interannual variability(IAV) in the barrier layer thickness(BLT) and forcing mechanisms in the eastern equatorial Indian Ocean(EEIO) and Bay of Bengal(BoB) are examined using monthly Argo data sets during 2002–2017. The BLT during November–January(NDJ) in the EEIO shows strong IAV, which is associated with the Indian Ocean dipole mode(IOD), with the IOD leading the BLT by two months. During the negative IOD phase, the westerly wind anomalies driving the downwelling Kelvin waves increase the isothermal layer depth(ILD). Moreover, the variability in the mixed layer depth(MLD) is complex. Affected by the Wyrtki jet, the MLD presents negative anomalies west of 85°E and strong positive anomalies between 85°E and 93°E. Therefore, the BLT shows positive anomalies except between 86°E and 92°E in the EEIO. Additionally, the IAV in the BLT during December–February(DJF) in the BoB is also investigated. In the eastern and northeastern BoB, the IAV in the BLT is remotely forced by equatorial zonal wind stress anomalies associated with the El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO). In the western BoB, the regional surface wind forcing-related ENSO modulates the BLT variations.     

基于磁异常信号解析的目标速度特性研究

水下磁性目标产生的磁场成为重要的水下目标非声探测信号源,因此对水下磁性目标的静磁场建模原理开展了研究。实现了均匀磁化的旋转椭球体模型和磁偶极子模型,并对2种模型在目标磁异常信号仿真上的适应性进行了分析。研究表明：相比于磁偶极子模型,旋转椭球体模型在传感器与目标距离较近时也能表现很好的适应性。由此,利用旋转椭球体模型,首先通过仿真计算构建了目标在不同运动速度状态下的近距离磁异常信号数据集,然后开展基于深度学习方法的水下磁性目标运动速度识别方法研究,最后识别效果在验证集和测试集上分别取得了0.17m/s和0.74m/s良好的误差精度,为后续目标的航向等状态识别奠定重要基础。     

确定区域大地水准面的K-means-RBF神经网络方法

确定区域大地水准面的几何水准方法在拟合大地水面时未顾及重力场信息,仅是一种单纯的数学拟合,忽略了重力场数据自身的物理性和不同数据间的相关性.近年来,深度学习方法得到广泛重视与研究.本文提出了一种有监督学习的RBF神经网络精化大地水准面的方法,使用包含重力异常和大地水准面高的重力场数据进行神经网络训练,并采用K-mean...