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基于SMAP卫星雷达资料的海冰密集度反演技术研究 总被引：1，自引：0，他引：1
SMAP是美国于2015年初发射的一颗卫星，搭载了L波段的雷达。它采用圆锥扫描方式，具有固定的入射角、较大的幅宽和千米级的分辨率，在海冰监测方面具有独特的优势。本文利用SMAP卫星雷达资料分别与德国Bremen大学海冰密集度产品和美国国家冰雪数据中心（NSIDC）海冰密集度产品建立3.125 km和25 km匹配数据集，分析了L波段雷达后向散射系数、极化比和归一化极化差与海冰密集度之间相关性，建立基于人工神经网络的海冰密集度反演算法。为了验证SMAP卫星雷达资料反演海冰密集度的精度，本文选择德国Bremen大学和美国冰雪数据中心发布的海冰密集度产品分别与SMAP海冰密集度产品进行对比分析，SMAP海冰密集度与Bremen海冰密集度的偏差为0.07、均方根误差为0.14；与NSIDC海冰密集度的偏差为0.04、均方根误差为0.18，这表明SMAP海冰密集度产品与现有业务化海冰密集度产品具有很好的一致性。 相似文献
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长序列北极海冰覆盖数据集对比分析 总被引：3，自引：0，他引：3
国家卫星气象中心使用2011年至今的风云三号卫星数据开发了一套基于Nasa Team2（NT2）算法的北极海冰密集度数据集，并可实时业务更新。将该数据集与其他国家不同机构业务运行并实时更新多种同类型数据集进行横向对比分析，其中包括:（1）美国冰雪中心基于Nasa Team（NT）算法以及SSM/I、SSMIS数据制作的1978年至今25 km分辨率全球极区海冰覆盖数据集；（2）美国冰雪中心基于Boot Strap（BS）算法以及SSM/I、SSMIS数据制作的1978年至今25 km分辨率全球极区海冰覆盖数据集；（3）美国NOAA基于多种卫星资料、地面观测数据以及海冰模型制作的2004年至今4 km分辨率北半球海冰覆盖数据集（IMS）。对比表明，上述数据集在北极地区不同的时空范围内存在一定的偏差。以分辨率较高的IMS数据集为基准，对其他3种长序列数据集进行初步评价，总体最大偏差超过100×104 km2，其中，NT2数据集过估较明显。经过与IMS数据集多年各月监测最大值的对比订正，NT2数据集过估情况得到改善。在此基础上的分析结果表明，NT、BS、NT2等3种数据集与IMS数据集相比，过估区域主要分布在海岸线附近，夏季过估比冬季更加明显，少估区域与算法、月份相关性明显，夏季少估面积也较冬季更大。NT、BS、NT2等3种数据集之中，NT2数据集与IMS数据集偏差最小，NT数据集次之，BS数据集与IMS数据集偏差最大。结果表明使用风云三号卫星数据的北极海冰覆盖数据集精度与国外3种同类型数据集相当。 相似文献
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本文基于美国冰雪数据中心(NSIDC)提供的海冰漂移和冰龄数据,分析了1985-2014年北极海冰漂移场的主要模态和多年冰的分布特征,初步评估了海冰漂移对多年冰分布的影响。多年冰面积序列的小波变换结果显示多年冰面积的显著周期为1年和5年,其中5年周期在2007年之后变得显著。海冰漂移速度的经验正交分解的冬季第一模态向穿极流模态的转化,穿极流模态在30年间方差贡献率的逐步上升,穿极流态流轴位置的偏移与多年冰的分布在三个年代相吻合,揭示了二者的密切关系。波弗特海域在三个10年间速度趋势的上升,对于多年冰的输运起到了重要的作用。从三个时间段冬夏两季速度的变化来看,冬季是海冰漂移速度增加的主要时期,与该海域内多年冰面积的下降形成了正反馈关系。 相似文献
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2013年北极最小海冰范围比2012年增加的原因分析 总被引：4，自引：4，他引：0
北极海冰范围从1979年有卫星观测资料以来呈现明显下降趋势,尤其是9月份。2012年9月北极海冰范围达到有观测记录以来的最小值,而2013年9月比2012年同期增加了60%。增加的区域主要在东西伯利亚海区、楚科奇海和波弗特海区。本文应用距平和经验模态分解方法,分析了美国国家冰雪数据中心的北极海冰卫星数据、欧洲预报中心的夏季底层大气环流数据和上层海洋的温度,指出2013年北极最小海冰范围比2012年在北冰洋太平洋扇区增加的原因,是由于表面气温(SAT)降低、海平面气压(SLP)升高、气旋式风场异常、表面空气中水汽含量(SH)降低以及海表面温度(SST)降低5个条件形成的冰-SAT、冰-SST和冰-汽(SH)3个正反馈机制共同作用造成的。 相似文献
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利用美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的海冰速度和范围数据,本文分析了1979—2012年间北极海冰的运动学特征,以及北极海冰运动与分布范围演变之间的关系。结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的2007和2012年高分辨率的气压场、风场数据,探讨了北极风场和气压场与海冰运动、辐散辐合和海冰面积的关系。结果表明,在1979-2012年间北极海冰平均运动速度呈显著增强的趋势,冬季海冰平均运动速度增加趋势明显强于夏季;北极、波弗特-楚科奇海域和弗拉姆海峡的冬、夏季海冰平均运动速度的增加率分别为2.1%/a和1.7%/a、2.0%/a和1.6%/a以及4.9%/a和2.2%/a。1979-2012年北极海冰平均运动速度和范围的相关性为-0.77,二者存在显著的负相关关系。北极冬季和夏季风场的长期变化趋势与海冰平均运动速度的变化趋势一致,冬季和夏季的相关系数分别为0.50和0.48。风场和气压场对海冰的运动、辐散及重新分布发挥着重要作用。2007年夏季,第234~273天波弗特海域一直被高压系统控制,波弗特涡旋加强,使得波弗特海域海冰聚集在北极中央区;顺时针的风场促使海冰向格陵兰岛和加拿大北极群岛以北聚合。2012年,白令海峡和楚科奇海域处于低压和高压系统的交界处,盛行偏北风,海冰从北极东部往西部输运,加拿大海盆的多年海冰因离岸运动而辐散,向楚科奇海域的海冰输运增加,受太平洋入流暖水影响,移入此区域的海冰加速融化,从而加剧海冰的减少。 相似文献
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北极海冰作为一个巨大的淡水资源库, 每年向全球输送大量淡水资源, 从北极输出的海冰在向南输送的过程中融化, 对海洋水循环与水环境产生影响, 进而影响全球气候变化, 弗雷姆海峡作为北极海冰输出的主要通道, 对其研究显得尤为重要。为了解弗雷姆海峡海冰长期输出量, 利用美国冰雪数据中心（NSIDC）发布的海冰密集度、海冰厚度与海冰漂移速度数据, 计算得到 1979 年至 2019 年弗雷姆海峡海冰输出面积通量与 2010 至 2019 年弗雷姆海峡海冰输出体积通量, 并在此基础上分析弗雷姆海峡近 40 a 海冰输出量的变化状况以及弗雷姆海峡海冰输出的年际变化、季节变化, 并分析了影响弗雷姆海峡海冰输出量的可能原因。结果表明: 近 40 a 弗雷姆海峡年均海冰输出面积通量为 7.83×105 km2,近 10 a 弗雷姆海峡海冰年均输出体积通量为 1.34×106 km3, 从长期来看, 弗雷姆海峡海冰输出面积通量呈略微增加趋势, 弗雷姆海峡海冰输出体积通量在 2010—20... 相似文献
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基于美国国家冰雪数据中心 （NSIDC） 海冰资料、美国国家环境预报中心 （NCEP） 再分析格点数据和黄渤海近岸13个气象站点逐日气温数据，通过相关分析和合成分析，研究了 2007-2018 年黄渤海海冰范围的变化特征，探讨了近 12 年黄渤海海冰范围对近岸陆地气温、大气环流和局地天气过程的响应。结果表明: （1） 黄渤海海冰范围年际振荡明显，近 12 年呈现先增加后减小的趋势，与同期黄渤海近岸气温呈显著负相关关系；每年 1 月下旬至 2 月下旬是一年中海冰范围最大的时期。（2） 海冰范围偏大与偏小年份东亚地区 500 hPa 大气环流形势呈现出近乎相反的分布。 （3） 东亚阻塞形势的建立是黄渤海海冰范围爆发性增大的一个前兆信号，它带来的大风降温天气是造成黄渤海海冰范围爆发性增大的重要原因. 相似文献
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中法海洋卫星散射计（CSCAT）丰富的观测几何信息为极地海冰遥感提供了新的机遇。本文提出一种适用于CSCAT的贝叶斯海冰识别算法,不需要构建海冰地球物理模式函数和计算后向散射系数离海冰地球物理模型函数（GMF）的距离,仅利用海面风场反演伴随的最小残差即可构建CSCAT海冰识别模型。研究结果与欧洲气象卫星组织的海冰边缘线产品进行了比较,表明2021年9月南极和北极区域逐日的海冰覆盖面积估计标准差分别为1%和7%,与其他卫星散射计的海冰识别结果基本一致。这种新的海冰识别方法具有模型参数少、处理速度快、检测结果可靠的优点,对卫星地面系统的业务化处理具有重要的借鉴意义。 相似文献
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波弗特海海冰的剧烈变化对区域内生态系统以及经济活动具有重要影响。基于美国国家冰雪数据中心发布的海冰密集度数据,本文对2019年波弗特海夏季海冰面积出现极端低值的机制进行了探讨。2019年融冰季（5–9月）海冰覆盖面积为1.38×105 km2,远低于1998–2020年平均面积2.28×105 km2,统计2019年前秋（2018年10–12月）和前冬季节（2019年1–4月）海冰覆盖面积,发现其与1998–2019年多年平均结果无显著差异;先前季节的海冰冰况不是造成极端低值事件的主要原因。综合海冰漂移场、海冰厚度、10 m风场以及海表面净热通量数据发现,2019年5月份海冰面积减小2.33×105 km2,是1998年以来5月海冰损失量最大的年份,占融冰季节海冰面积减小量的62%。与1998年、2008年、2012年以及2016年波弗特海夏季发生海冰覆盖面积极端低值现象的机制不同,不断减小的海冰厚度以及2019年5月异常强的风场,促使海冰快速向外输出,波弗特海南部5月16日就形成开阔水域;伴随着异常高的海表面净热通量使得海冰更多地融化,造成了2019年夏季海冰的异常现象。随着海冰厚度的不断变薄,海冰对风场的响应越来越强,海冰消退时间不断提前,波弗特海夏季海冰的极端低值现象可能更为频繁地出现。 相似文献
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本文根据1953～1984年间北极海冰资料和西北太平洋热带气旋资料,统计分析了北极海冰覆盖面积与西北太平洋（包括南海）的热带气旋之间的关系。结果表明,冬半年北极海冰覆盖面积的变化对西北太平洋热带气旋的活动有显著影响,海冰覆盖量偏少年,生成在西北太平洋及登陆我国的热带气旋数偏多;海冰覆盖量偏多年热带气旋数偏少。 相似文献
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本文基于HY-2A/SCAT数据,采用贝叶斯算法、线性判别算法、支持向量机算法、基于主成分分析(Principal component Analysis,PCA)的BP神经网络算法对极地地区的海冰进行检测,并将检测结果与SSMIS海冰密集度数据进行比较。结果表明:四种检测算法得到的海冰边界介于SSMIS 0%～30%海冰密集度边界之间。在高风速条件下,海冰和海水的后向散射特征区分不明显可能造成冰水误判,以2013年9月16日北极海冰检测为例,贝叶斯算法检测结果误判最少,其次为基于PCA的BP神经网络算法,线性判别和支持向量机两种算法误判率较高。考虑到检测算法的运行效率和冰水误判率,选择贝叶斯算法和支持向量机算法进行海冰面积的季节趋势分析,两种算法得到的海冰面积变化趋势都能反映季节性变化,且在海冰生长季支持向量机算法探测的海冰面积与SSMIS 15%密集度海冰范围保持较好的一致性。 相似文献
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根据美国冰雪数据中心提供的雨云－７号和美国国防气象卫星接收的卫星微波辐射资料，即ＳＭＭＲ（１９７８年１２月￣１９８７年８月）和ＳＳＭ／Ｉ（１９８７￣１９９５年）资料，对这些原始资料进行同化处理，介绍了从亮度温度提取海冰密集度格点资料的处理方法和后续处理过程。建立了海冰数据库，其中包括：（１）制作了海冰密集度动画彩色显示系统，可以连续地显示逐日、逐旬和逐月等冰图。（２）计算了密集度≥３０％、〉７０％ 相似文献
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北极海冰输出研究综述 总被引：1，自引：1，他引：0
北极海冰对全球气候变化起重要的指示作用。除了海水冻结和融化过程以外,通过弗拉姆海峡(Fram Strait)的海冰输出也是影响北极海冰质量变化的重要动力机制。观测数据中的多源卫星遥感数据(尤其是辐射计观测数据)在获取大尺度连续观测方面具有独特的优势,在研究北极海冰输出面积通量变化方面有着广泛应用。本文总结了北极弗拉姆海峡、其他通道(S-FJL、FJL-SZ、加拿大群岛、Nares海峡通道)海冰输出面积或体积通量,着重介绍了弗拉姆海峡不同年龄海冰输出情况,并总结和分析了影响北极海冰输运的大尺度大气活动模态。最后,本文阐明北极海冰输出方面现有研究的不足之处以及未来的突破方向。 相似文献
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国家海洋高新技术项目《卫星遥感海冰监测技术研究》课题于２０００年１２月８日通过验收。在多源海冰遥感信息获取、复合分析研究、海冰数值模式与遥感资料结合等方面均取得可喜成果，建立完善了实时接收ＮＯＡＡ／ＧＭＳ微机接收处理及海冰参数分析、雷达卫星／ＳｅａＷｉＦｓ数据显示处理分析、海冰数值预报软件包及海冰数据与图像库。该课题是在国家海洋环境预报中心刘建强研究员主持下完成的。卫星遥感海冰监测技术研究课题通过验收@刘纪元 相似文献
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HY-2卫星扫描微波辐射计数据反演北极海冰漂移速度 总被引：1，自引：1，他引：0
本文基于最大互相关法,利用海洋二号（HY-2）卫星扫描微波辐射计37 GHz通道多时相垂直极化亮温数据,获取了北极海冰漂移速度。采用2012年和2013年国际北极浮标计划海冰现场观测数据,对利用微波辐射计亮温资料反演的冬季北极海冰漂移速度进行了定量验证,结果表明:流速和流向均方根误差分别为1.12 cm/s和16.37°,从一定程度上说明了HY-2卫星扫描微波辐射计亮温数据反演海冰漂移速度的可行性。此外,使用美国国防气象卫星F-17搭载的专用微波成像仪91 GHz通道垂直极化亮温,采用高斯拉普拉斯滤波方法进行处理,结合最大互相关法反演的海冰漂移速度,优于法国海洋开发研究院海冰漂移速度产品。 相似文献
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在全球变暖背景下,北极海冰覆盖面积持续减少,对全球的温盐环流、海洋生物化学过程和气候变化产生了深远的影响,研究北极古海冰的变化可以使我们对北极环境有全面的认识,更准确地预测其未来的变化规律。近十年来,一种新发展的海冰生物标志物IP_(25)(Ice Proxy with 25 carbon atoms)被广泛用于北极及亚北极的海冰重建。IP_(25)是北极冰藻产生的一种高度分化的单不饱和类异戊二烯(HBIs),能够稳定地保存在海洋沉积物中。自从IP_(25)被发现以来,越来越多的研究者对其指示海冰变化的应用进行了深入的研究。本文首先总结了重建古海冰的传统指标和限制性并介绍了IP_(25)指示海冰的原理、由定性到定量的发展以及存在的局限性。然后归纳了利用IP_(25)重建北极地区海冰分布和变化的实例研究,涵盖了北冰洋中心、陆架边缘海、河口以及亚北极地区不同空间海域,跨越了近现代、全新世、第四纪以及中新世不同时间尺度。其中,近现代的海冰重建结果与海冰的卫星观测数据取得了很好的相关性,为古海冰的重建提供了基础;古海冰的重建为数值模拟古气候以及预测未来海冰变化趋势提供了重要依据。 相似文献
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北极海冰面积时空分布特征的统计学分析 总被引：4，自引：0，他引：4
本文根据1953-1984年的北极地区逐月海冰覆盖范围资料,将北极地区划分为8个分区,并采用自然正交分解和谱分析等方法,揭示了北极海冰面积的时空分布特征,并给予相应的物理解释。分析结果表明,北极海冰面积具有显著的季节性及非季节性周期振荡现象;各分区海冰界线的多年平均位置及年际变化幅度差异甚大。北极海冰面积的这种时空分布特征,主要与北极地区的海陆分布状况、洋流、海温、太阳辐射以及诸如太阳活动、地极移动、地球自转速度变化等宇宙—地球物理因子有关。 相似文献
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围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品（PM-SIC）的差异和精度问题,应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度,对德国不莱梅大学（产品UB-AMSR2/ASI）、美国冰雪数据中心（产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2）、欧洲气象卫星应用组织海洋与海冰卫星应用中心（产品OSI-SAF/BR-BST）、国家卫星海洋应用中心（产品NSOAS-SMR/NT）和国家卫星气象中心（产品NSMC-MWRI/NT2）发布的7种南极海冰密集度产品进行比较与评估。结果表明：（1）NSIDC-SSMIS/NT与NSIDC-SSMIS/CDR海冰密集度具有较高的一致性（平均偏差为-0.08%,相关系数为0.99）,NSOAS-SMR/NT与NSIDC-AMSR2/NT2间的差异最大（平均偏差为-14.41%,相关系数为0.81）;(2)7种PM-SIC的变化趋势一致,NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC的偏差具有明显的季节性差异;（3）NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他P... 相似文献
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2007与2008年夏季北极海冰变化特征及原因的对比分析 总被引：1，自引：0，他引：1
2008年进行的中国第三次北极科学考察是我国响应国际极地年(IPY)计划的一个重要组成部分.通过本次考察我们在物理海洋、海洋化学、生物海洋学、地质及地球物理等领域取得丰富的数据.国家海洋环境预报中心承担航线保障及海冰观测任务,预报和观测的同时,积累了大量现场气象和海冰观测数据及卫星云图资料.本文利用这些数据,结合极地共享数据及历史观测资料和再分析数据,对2008年夏季北极地区大气、海冰的特征进行综合分析,同时,通过对2008年与2007年夏季北极大气环流的比较分析,研究在全球变暖的背景下,影响北极夏季海冰分布的主导因素. 相似文献