海洋卫星测高新概念——GPS浮标

本文选定定义ＧＰＳ测高的概念,然后介绍ＧＰＳ测高技术之一的浮标ＧＰＳ测高的基本原理及其应用实例,最后讨论浮标ＧＰＳ测高在我国的应用前景。     

Argo数据同化方法及其网格化产品研究进展

正如卫星的出现使海洋表面的观测方式产生了革命性的变革一样,Argo计划的诞生改变了人们对海洋内部的监测手段和方式。目前,由Argo剖面浮标获得的中上层观测剖面已逾200万条,并正以每天数百条的速度在增长,这些资料对于研究全球海洋的温度、盐度、环流及其它们的变化情况(不管时间尺度是几天还是几十年),都将是一个不可或缺的资源。同时,由于Argo浮标具有随波逐流的特性,其观测剖面数据具有空间不均匀性,这对充分有效利用这些海量的观测数据带来一定的局限性。为此,国内外学者借助于一些常用的数据同化方法,研制了包含多个海洋要素、多种分辨率的网格化产品。本文对目前适用于Argo剖面资料的常用数据同化方法、国内外基于Argo观测资料构建的网格化数据产品进行了比较系统地回顾和总结,对比分析了各种同化方法的适用条件和计算效率,以及各种Argo网格化产品的特点,并针对目前Argo资料的观测现状,给出了未来Argo数据同化的研究展望。     

海洋仪器试验场EVA测试浮标体强度研究

针对试验场专用浮标海上现场投放船体空间小这一问题,提出了单耳吊装工作方式,合理的浮标体结构设计及单耳吊装下强度校核是基础条件。以EVA材料为主体进行了三段式海洋仪器试验场专用浮标设计,并对吊装环节进行了数学建模受力分析,形成了以拉、压受力过渡点位置为驱动的计算模型,获得了最大拉伸强度值,并利用薄膜压力传感器进行了过渡点位置校核;对EVA系列材料进行了强度实验,根据计算拉伸强度极值和实验结果进行了EVA材料选择和浮标体加工。在长江口海洋仪器试验场四个站点多批次吊装和现场应用表明,模型计算结果准确程度高,可以为EVA浮标体的结构设计和强度校核提供方法指导。     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

基于PPP技术的GPS浮标海啸预警模拟研究

提出了利用精密单点定位(precise point positioning,PPP)技术进行海啸预警的方法,并利用TriP软件对实测浮标数据进行了处理,将得出的海面高数据和海啸波模型叠加进行了模拟分析。仿真结果表明,利用精密单点定位技术进行海啸预警,能够监测判断海啸的发生,并获得海啸波到达海岸的波高和时间,提供一定的预警信息。     

ASCAT反演风场与华南及南海站点观测对比分析

利用2014—2017年华南沿海及南海的浮标站、海岛站、石油平台站、沿海自动站等277个自动站风场数据,与ASCAT反演风场进行了对比分析。结果表明,当观测风速小于5 m/s(大于15 m/s)时,ASCAT反演风速的平均绝对误差在3 m/s左右(存在2级左右的高(低)估);当风速介于5～10 m/s时,平均绝对误差在2 m/s左右(多数ASCAT有1～2级的高估);介于10～15 m/s时,ASCAT反演结果相对最好,风速、风向准确率能够达到60%以上。ASCAT对风速的反演结果受陆地影响较大,与观测风速的相关系数从高到低可分为三类:(1)浮标、平台站;(2)西沙、南沙自动站;(3)广东沿海自动站及海岛站、海南海岛站。ASCAT反演风场在风向的应用较风速更优,其中,东北风样本数最多,其次分别为西南风、东南风和西北风。浮标站、平台站、西沙自动站的风向反演质量相对较好;所有测站风向偏差主要由5 m/s以下的弱风贡献。单站多年月平均风速变化显示,ASCAT反演风速相对测站主要为正偏差,且秋冬季比春夏季偏差更大,这可能与大气稳定度有关。     

1972—2019年南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征分析

基于美国冰雪中心以及AMSR-2海冰密集度产品,分析了1972—2019年在威德尔海域发生的莫德高地冰间湖（1973、1980—2017年）以及威德尔冰间湖（1974—1976年）的时空变化特征,从而为研究冰间湖的形成和长期变化机制提供依据。选用40%海冰密集度阈值识别冰间湖,发现威德尔冰间湖（平均面积为250 000 km²）从结冰期至融冰期一直存在,而莫德高地冰间湖（面积从1980年的1 350 km²至2017年的53 180 km²）则出现日期晚（晚于7月18日）且持续时间短（除2017年长达90 d以上,一般在3~23 d内）。这些时空特征差异反映了与威德尔冰间湖和莫德高地冰间湖相关的海洋对流活动的巨大差异。基于漂流浮标数据评估了2016—2017年莫德高地冰间湖出现前中后区域的温盐变化特征,发现2016年夏季表层水盐度升高,且在2017年变得更暖更咸,但在2018年却变淡。这可能与莫德高地冰间湖在2016年冬出现、2017年冬面积增大以及2018年冬未出现的现象密切相关。此外,2019年在离莫德高地西南方3 000 km的海域首次出现了一个冰间湖,这可能是由于风暴过境导致。海洋和大气在冰间湖的产生、维持以及消散中起着重要作用。     

QuikSCAT和ASCAT卫星反演风场在中国南海北部的适用性研究

对QuikSCAT和ASCAT原始轨道10 m反演风场与浮标资料在中国南海北部的统计检验分析结果表明:两套卫星资料在中国南海北部具有较好的适用性,QuickSCAT反演风速偏高0.46 m·s~(-1),ASCAT反演风速在近海偏高0.45 m·s~(-1),在开阔海域偏高0.07 m·s~(-1)。超过半数的QuickSCAT反演风向误差30°。在近岸海域,ASCAT反演风向误差30°的超过56%,在开阔海域,误差绝对值30°的达到64%。小风时卫星反演风速偏大,大风时卫星反演风速明显偏小,且白天的偏差大于夜间;在5~10 m·s~(-1)风速条件下,两者的一致性较好。用WRF模式模拟的近海风能资源存在高估的可能,卫星资料对近海风能资源评估是个有益的补充,本文对卫星反演风场误差的分析结果也可以为卫星反演风场的资料同化提供参考。     

天空光遮挡法水体光谱测量便携版漂浮式光学浮标研发与应用

离水辐亮度Lw(Water-leaving radiance)是水色遥感现场观测中的关键物理量之一,由其计算获得的遥感反射率Rrs(Remote sensing reflectance)是水色遥感参数反演的最基本参数.天空光遮挡法SBA(Skylight-blocked approach)可以直接测量水体离水辐亮度,作...