Ekman模型时间变化风应力系数的伴随参数估计

本文基于时间分布参数设置,利用伴随同化方法,反演了Ekman模型中随时间变化的风应力拖曳系数,并在孪生实验和实际实验中对该方法进行了验证。在孪生实验中,研究了参数反演结果对不同影响因素的响应,包括:风速分布、风应力系数分布、风应力系数初始猜测值、风应力系数独立变量个数、观测数据误差和观测的深度。孪生实验结果验证了伴随同化方法反演Ekman模型中时变风应力系数的有效性,具体包括如下五个方面结论:1)不同风速分布下均能成功反演出不同风应力拖曳系数分布; 2)反演结果对初始猜测值较为敏感,风应力系数初始猜测值越接近给定值,反演结果越好;3)风应力系数独立点个数的选取会显著影响反演结果,合理的选择有利于提高反演效率及减小观测数据误差;4)观测误差能够影响反演结果,观测数据误差在20%以下时能取得合理的反演结果; 5)反演结果对观测数据的表层和次表层流速更为敏感,这是由Ekman流的物理性质决定的。实际实验,利用百慕大锚系试验平台的风速和流速数据,去除周期性潮流和地转流成分后得到Ekman流成分,并作为观测输入到该同化模型,反演出了适用于该区域和该时段的随时间变化的风应力系数。通过比较模拟流速和观测流速,证明利用伴随同化方法能从实测数据中反演出合理的时变风应力系数,对于海洋模型风应力系数的确定是一项有益的尝试。     

卡里马塔海峡水体交换的季节变化

Four trawl-resistant bottom mounts, with acoustic Doppler current profilers(ADCPs) embedded, were deployed in the Karimata Strait from November 2008 to June 2015 as part of the South China Sea-Indonesian Seas Transport/Exchange and Impact on Seasonal Fish Migration(SITE) Program, to estimate the volume and property transport between the South China Sea and Indonesian seas via the strait. The observed current data reveal that the volume transport through the Karimata Strait exhibits significant seasonal variation. The winteraveraged(from December to February) transport is –1.99 Sv(1 Sv=1×10~6 m~3/s), while in the boreal summer(from June to August), the average transport is 0.69 Sv. Moreover, the average transport from January 2009 to December2014 is –0.74 Sv(the positive/negative value indicates northward/southward transport). May and September are the transition period. In May, the currents in the Karimata Strait turn northward, consistent with the local monsoon. In September, the southeasterly trade wind is still present over the strait, driving surface water northward, whereas the bottom flow reverses direction, possibly because of the pressure gradient across the strait from north to south.     

青海湖流域植被盖度时空变化研究

高寒区植被变化一直是气候和生态学领域关注的热点问题。本研究基于MODIS NDVI数据计算的植被覆盖度数据和高分辨率气象数据,分析了青海湖流域2001-2017年植被覆盖度分布格局及动态变化,探讨了其对气候变化、人类活动和冻土退化的响应。结果表明：① 近十几年青海湖流域植被覆盖度整体表现为增加趋势,不同植被类型增幅存在差异性,草地增幅最大,达到6.1%/10a,其它植被类型增幅在2%~3%/10a之间;② 流域局部地区仍存在植被退化现象,研究期植被退化面积表现为先增加后减小的变化趋势。2006-2011年重度退化区集中在青海湖东岸,2011-2017年重度退化区集中在流域的西北部,这些区域是青海湖流域荒漠分布区,植被覆盖度较低,是今后生态恢复需重点关注的区域;③ 气候变化是流域植被覆盖度变化的主导因素,气候变化对青海湖流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为84.21%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为81.84%、87.47%和75.96%;④ 人类活动对流域主要植被类型覆盖度变化的贡献率为15.79%,对草原、草甸和灌丛植被覆盖度变化的贡献率分别为18.16%、12.53%和24.04%,环青海湖地区人类活动对植被恢复有促进效应,在青海湖流域北部部分地区人类活动的破坏力度仍大于建设力度;⑤ 冻土退化对青海湖流域草甸和灌丛植被覆盖度变化影响很小,主要影响草原植被覆盖度变化,冻土退化造成草原植被覆盖度增长速率减小了1.2%/10a。     

北斗三号组网卫星数据质量分析及单系统定轨精度初步评估

选取2018-01-23起10 d内16个iGMAS测站观测数据,对北斗三号卫星的观测数据质量及BDS单系统精密定轨精度进行评估。初步结果表明,老信号B1I、B3I北斗三号卫星的信噪比略强于二号卫星,噪声与多路径基本相当,均在0.1 m量级,新卫星不存在星内多路径偏差。新信号B1C/L1/E1频点GPS信噪比最强,Galileo和BDS卫星相当,B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当;噪声及多路径方面,B1C/L1/E1频点GPS优于BDS、Galileo卫星0.1 m量级,B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当,均在0.1 m量级,新信号中北斗三号卫星星内多路径偏差基本消失。单系统精密定轨试验中,分别进行有/无GEO卫星策略、太阳光压模型ECOM 五/九参数策略的比较,并使用卫星激光测距数据进行独立检核。初步结果表明,有GEO卫星、ECOM五参数光压模型的定轨精度最好,C19号卫星7个重叠弧段的平均定轨精度在沿迹向、法向、径向的精度分别为32 cm、16 cm、8 cm,与试验卫星的定轨精度基本相当。     

青藏高原月NDVI时空动态变化及其对气候变化的 响应

青藏高原脆弱的高寒植被对外界干扰十分敏感,使其成为研究植被对气候变化响应的理想区域之一。青藏高原气候变化剧烈,在较短的合成时间研究气候变化对植被的影响十分必要。因此,本文利用GIMMS NDVI时间序列数据集,研究了1982-2012年青藏高原生长季月尺度植被生长的时空动态变化,探讨了其与气温、降水量和日照时数等气候因子的响应关系。结果表明：在区域尺度上,除8月外,其他各月份植被均呈增加趋势,显著增加多发生在4-7月和9月;大部分月份的NDVI增加速率随着时段的延长显著减小,表明NDVI增加趋势放缓;在像元尺度上,月NDVI显著变化的区域多呈增加趋势,但显著减少范围的扩张多快于显著增加。4月和7月植被生长主要是受气温和日照时数共同作用,6月和9月受气温的控制,而8月则主要受降水量的影响。长时间序列NDVI数据集的出现为采用嵌套时段研究植被生长变化趋势奠定了前提,而植被活动变化趋势的持续性则有助于形象表征植被活动变化过程、深入理解植被对气候变化的响应和预测植被未来生长变化趋势。由此推测,青藏高原月NDVI未来增加趋势总体上趋于缓和,但在像元尺度显著变化的区域趋于增加。     

GPS天线相位中心校正对GRACE卫星精密定轨的影响

使用GRACE卫星星载GPS观测数据,研究地面获取的先验PCV模型和利用残差法估计的在轨PCV模型对低轨卫星精密定轨的影响,并采用GFZ精密轨道对比和SLR检核手段对其进行评估。结果表明,使用先验PCV模型会降低GRACE卫星定轨精度,相反利用在轨PCV模型可以提高定轨精度,提升数量级可达mm级。     

高质量增长背景下海洋经济发展的时空协调模式研究——基于环渤海地区地级市的实证

海洋经济协调发展是科学评价区域海洋经济发展质量的重要依据。遵循城市与海洋经济协同的发展理念,构建环渤海城市海洋经济发展时空协调度评价体系,运用复杂系统时空协调度评价模型,计算并分析2008~2016年环渤海城市海洋经济发展时空协调度,通过SaTScan软件分析其时空聚类区。研究结果显示：①海洋经济各系统发展水平中,社会系统呈大幅度分散上升趋势,经济系统、生态系统与综合系统呈小幅度集中与分散交替上升趋势;协调等级时序变化稳定型城市主要是大连、潍坊、青岛、烟台、威海。②协调度时空聚类区既有空间分异又有重叠交集,社会系统、综合系统、经济系统聚类区依次相互覆盖,生态系统与其它三系统既有重叠区也有独立区。③聚类区内部,社会系统最为稳定,综合系统、经济系统次之,生态系统最为薄弱。     

1990～2010年中国人口收缩区分布的时空格局演变——基于不同测度指标的分析

在人口收缩内涵界定的基础上,采用总人口和劳动力等直接指标结合出生率、老龄化率等间接指标进行综合测度,在地级尺度和县市尺度上分析了1990~2010年中国人口收缩区的数量变化、空间分布及演化特征（由于获取限制,未包含港澳台地区数据）,并对比了不同测度指标和方法之间的差异。主要的研究发现如下：①人口收缩区在数量上有明显的增长,收缩程度呈现出明显加剧趋势;②人口收缩区在中部和西部偏东地区快速扩张,川黔渝地区、长江中游地区、东北地区最为严重;③单一指标在识别人口绝对收缩方面效果较好,而且总人口指标往往比劳动力指标更早的反映一个区域的人口状况;④综合指标测度的方法能够更加全面的判断一个区域的人口发展状况,进而识别出人口处于相对收缩状态的区域;⑤人口收缩在县市尺度上比在地级尺度上表现更为明显,但两者的差异呈缩小趋势。基于以上研究发现,建议政府更加重视区域人口收缩问题及其对社会经济发展的影响。     

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。     

环渤海海岸带土地利用变化格局研究

环渤海海岸带是人-地相互作用的强烈地区,土地利用是人-地作用的重要方式,并通过格局变化体现。文章利用2000年和2010年中国土地利用现状遥感监测数据,利用GIS软件平台,对环渤海海岸带及所属的38个县区土地利用变化进行了省际和距海缓冲区分析。结果表明:(1)地类面积在省(市)际间分布不均衡,其中林地集中分布在辽宁省,草地集中分布在山东省,河北省城镇工矿建设用地、天津市水域和城镇工矿建设用地比重大,耕地在三省一市分布较均衡,且为区域基质地类;(2)地类面积按照距离海岸线由近到远的次序,分布有差异。其中城市建设用地集中分布在距海岸线15 km区域内,林地占比随离海岸线距离增加逐渐提高,未利用地和水域占比逐渐降低,其他地类无明显变化;(3)从地类转移情况看,在2000—2010年期间,地类呈现由草地—耕地—建设用地的转移路径;其中在15 km范围内,水域和耕地成为建设用地的主要转入源;在其他范围转入源以耕地为主;(4)从空间热点上看,渤海湾的天津地区是建设用地增加热点地区,而莱州湾西部是耕地增加热点地区;(5)环渤海海岸线不断向海洋延伸,其中渤海湾延伸最大,其次为莱州湾东南部和辽东湾的东岸。