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海洋是自然界中重要的碳汇,海-气二氧化碳通量通常利用大气和海水表层的二氧化碳分压(pCO2)差进行估算。受制于时空分布不均匀的观测样本和预测数据,目前已有海水表层二氧化碳分压的重构结果在空间分辨率上仍有较大可提升空间。为在高空间分辨率下更好地拟合时空变化,基于表层大洋二氧化碳地图(SOCAT)的海水表层二氧化碳逸度(f CO2)数据集和遥感卫星等多源数据,利用XGBoost模型建立了海水表层二氧化碳分压值与海洋物理、生物、光学等要素的非线性关系,并根据样本时空频率构建权重模型,最终重构了2000-2018年大西洋0.041 7°×0.041 7°下月度海水表层二氧化碳分压分布。预测结果的相关系数为0.966,均方根误差为8.087μatm,平均偏差为4.012μatm,与同类重构结果相比,海水表层二氧化碳分压的时空变化趋势一致性强,且在空间分辨率上具有优势。 相似文献
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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。 相似文献
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海洋三维温盐场信息是描述海洋物理属性特征和掌握海洋物理运动过程的重要参数,获取准确的海洋三维温度和盐度信息对于认识海洋、开发利用海洋和海洋科学研究等具有重要意义。随着人工智能与深度学习方法的发展,采用深度学习方法的海洋次表层三维温盐场智能探测研究成为热点之一。从海洋温盐观测数据集、传统机器学习方法三维温盐智能探测、一般神经网络三维温盐智能探测和深度学习三维温盐智能探测等方面展开,对与海洋三维温盐场智能探测相关的研究进展进行综述,最后针对三维温盐场智能探测存在的问题和未来的发展趋势进行了总结和展望。 相似文献
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南海海底地形可视化分析及其地质意义 总被引：1，自引：0，他引：1
海底地形是海洋地质学、海洋地球物理学、物理海洋学和海洋生物学等研究的基础资料,是影响海洋要素分布的重要因素之一。可视化是地形数据解译的关键,它为揭示海底地形与其他海洋要素之间所蕴含的关系和规律提供了独到的方法。基于可视化工具Vertical Mapper,在MapInfo Professional中对南海海底地形信息进行了渲染图与三维可视化实现,并对地形进行了剖面分析,进而将可视化的南海海底地形信息与表层沉积物类型、流场等其他海洋要素信息进行叠加分析,由此探讨了表层沉积物类型的分布与地形、海洋动力条件等的空间相关性,说明海底地形的可视化对于海洋地质现象的解释具有重要的意义。 相似文献
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海洋声速剖面严重影响着水下声传播特性,近实时地获取声速剖面对水下声通信、水下定位、鱼群探测等都有重要意义。单经验正交函数回归（single Empirical Orthogonal Function regression,sEOF-r）方法通过建立声速剖面的经验正交系数与海面遥感数据之间的线性回归关系来反演声速剖面。但是,海洋是一个复杂的动力系统,声速与海面遥感数据并不是简单的线性关系,因此,本文基于Argo历史网格数据,通过自组织映射（Self-Organizing Map,SOM）生成海平面高度异常（Sea Level Anomaly,SLA）、海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）等海表遥感数据以及表层声速仪测量的表层声速与声速剖面异常之间的非线性映射;然后利用近实时的海表遥感数据和表层声速反演三维海洋声速场。声速剖面反演的结果表明,在多源信息融合的优势下,本文方法的反演性能最稳定且精度最高,声速剖面的平均反演精度比经典sEOF-r方法提高约2 m/s,比未考虑表层声速的经典SOM方法提高约1 m/s。 相似文献
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《海洋通报(英文版)》2019,(2)
海洋浮游植物在海洋生态、环境和全球气候变化中担当着非常重要的角色,也是测量水质的指示生物。黄渤海地理位置独特,研究黄渤海的浮游植物种群分布特征对我国海洋生态的研究有重要意义。本研究利用2015年8月对黄海、渤海海域浮游植物数据进行调查取样,经HPLC技术进行色素分析,通过CHEMTAX软件对获取的色素数据进行统计分析,由此获取浮游植物群落结构信息。研究发现,首先,从海域的角度来看,2015年夏季渤海表层浮游植物的生物量高于黄海,而北黄海表层的浮游植物生物量又高于南黄海。其次,从浮游植物优势种的角度看,黄渤海表层的浮游植物优势种为硅藻、定鞭金藻和绿藻,三类优势种占比分别为55.76%、14.56%、14.55%,其中硅藻占绝对优势。 相似文献
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Argo浮标观测已成为全球海洋观测系统的重要支柱,但因缺乏表层观测,使得Argo观测资料在海洋和大气研究中的应用仍有一定的局限性。基于一个简化的海洋温度参数模型,由Argo剖面观测及气候态数据所确定的垂向海洋温度参数,得到表层与次表层温度的函数关系,进而利用太平洋海域的Argo次表层温度数据来推算表层温度场。其中,海温参数模型的相关参数采用最大角度法求得,利用此方法得到的混合层深度,温跃层梯度,温跃层下边界等参数较以往的迭代法更精确。与传统采用外插方式得到的表层温度场及卫星反演的SST相比,推算的Argo表层温度与GTSPP、Argo NST等实测资料的标准差有了显著地降低;与Argo NST现场观测数据的相关性分析也表明,推算的表层温度与实测资料有着更好地一致性;通过相关分析检验,在理论上验证了在太平洋海域利用海温参数模型推算海表温度的可行性。本研究为弥补当前Argo资料缺乏表层观测的缺陷,构建完备的Argo网格化温度数据集提供了新途径,具有重要的科学意义和应用价值。 相似文献
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针对海洋磁力测量数据中存在的高斯噪声,采用基于交叉证认的小波阈值去噪方法进行噪声去除。首先对磁力数据进行小波分解,利用交叉证认方法自动识别小波分解的信号层与噪声层,然后对噪声层小波系数进行阈值处理,进一步提取噪声层中的有用信息,最后进行小波重构得到去噪信号。同时提出了一种改进阈值处理函数,能够改善传统软、硬阈值函数存在的缺陷,提高重构信号的精度。实验分析表明,当噪声水平小于1.5nT时,相比于传统软、硬阈值函数的小波阈值去噪方法,该方法可更好地去除海洋磁力数据中的高斯噪声,并可较好地保留数据中的有用细节信息,使数据质量得到提高。 相似文献
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文章利用果蝇优化广义回归神经网络算法FOAGRNN (fruit fly optimization algorithm, FOA; generalized regression neural network, GRNN)对SODA (simple ocean data assimilation)再分析数据进行训练, 构建海表温度、盐度、海面高度与次表层温盐场之间的投影关系模型, 并在全球范围使用SODA和卫星遥感数据评估了模型的应用性能。首先, 利用独立的2016年SODA海表数据作为模型输入进行理想重构试验, 结果显示全球重构温、盐平均均方根误差(MRMSE)分别为0.36℃和0.08‰, 与世界海洋图集WOA13资料相比减小约50%和60%。然后, 利用卫星观测的海表信息作为模型输入进行实际应用试验, 并与Argo观测剖面进行比较评估。试验结果表明, 重构模型能有效表征海水温、盐特征, 其中重构温、盐MRMSE分别为0.79℃和0.16‰, 相比WOA气候态减小27%和11%。误差的垂向分布显示, 重构温度RMSE从海表向下迅速增大, 至100m达到峰值1.35℃, 而后又迅速回落,至250m处为0.81℃, 跃层往下不断减小; 重构盐度RMSE基本随深度增大而减小, 误差峰值位于25m附近, 约为0.25‰。此外, Argo浮标跟踪分析和区域水团统计结果也表明模型能够较好地刻画海洋三维温盐场的内部结构特征。 相似文献
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次表层上卷海温对改进ENSO(厄尔尼诺-南方涛动,El Ni o-Southern Oscillation)模拟水平及ENSO年代际变化均具有重要作用。利用一个中等复杂程度耦合模式(intermediate coupled model,简称ICM)和Nudging(张弛逼近)同化方法,重构了1856—2008年间热带太平洋地区的次表层上卷海温。统计检验表明,重构的次表层上卷海温与近50年的3种分析资料间具有较高的相关性和较小的均方根误差。此外,通过此重构的次表层上卷海温资料重新驱动ICM模式,模拟得到的海表温度距平(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)可以真实地反映出ENSO的年际和年代际变化,表明此重构的次表层上卷海温资料可用于气候研究,特别是用于ENSO的大尺度低频变化或年代际气候变化研究。 相似文献
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基于海洋锋空间位置、水平分布结构和垂直扩展特征等时空特征参数,结合海洋锋空间结构几何模型,建立了区域海洋锋温盐三维结构快速重构特征模型,对黄海西部沿岸锋和东海黑潮中段锋锋区温度场进行了仿真计算,并与实测数据进行了比较分析,实验结果表明：仿真结果与实测数据符合较好,实验结果验证了特征模型的有效性和可推广性。海洋锋区声速具有明显的水平梯度变化,对声纳的水下探测和反探测产生显著影响,因此,需要建立实时估计获取锋区水下温、盐结构的方法。海洋锋特征模型能够快速有效地重构海洋锋区温度场,为实时获取海洋锋水下结构特征提供了方法。 相似文献
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对表层海洋动力学及其调控机制的认识对准确认识海洋自然变化过程及其未来对气候变化的响应具有重要意义。志愿观测船作为自动观测系统的载体和样品采集平台的优势使其在提升人类对于表层海洋的观测能力方面具有极大优势。本文系统性地回顾了志愿观测船的概念、发展历史、现状和未来发展趋势。基于志愿观测船的诸多海洋观测项目的成功显示了，随着快速发展的传感器技术，志愿观测船能够以经济有效的方式显著地提升表层海洋现场观测的时间和空间分辨率。未来的海洋观测系统应该综合利用包括志愿观测船在内的多种海洋观测平台的优势。 相似文献
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末次盛冰期(LGM)是古气候学研究的热门时期之一,很多学者采用不同的研究方法探讨了该时期气候环境变量的特征和变化,尽管各自的侧重点有所不同,某些结论也尚不一致,但是目前初步形成了关于LGM时期的很多共识。针对近20年来不同学者利用重构数据和数值模式模拟等方法对LGM时期开展的研究工作,从物理海洋研究的角度和需求,对LGM时期的地形分布、大气辐射和CO2浓度、海冰和陆地冰川分布、海表面温度以及海洋环流等主要物理要素进行系统描述,总结了LGM时期气候环境的基本特征。结果发现LGM时期海洋表层温度降低,但存在着区域性的温度升高,深海海洋各大洋温度更趋于一致性,冰川受季节性影响较大,主要差别在于北半球,大西洋经向翻转流和南极绕极流的强度仍存在争议。随着LGM时期气候变化研究的深入,关于该时期气候环境基本特征的认识也会继续得以深化和完善,关于过去20年间LGM时期气候要素研究的综述也会对后续数据重构和数值模拟工作具有一定的参考作用。 相似文献
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台风是影响东海最严重的自然灾害之一。本文在现场观测基础上,结合遥感与模型数据,研究了连续两个台风过境对东海北部水环境及初级生产力的影响。研究结果表明:连续两个台风过境情况下,虽然前面台风有助于后续台风对海洋上层进行垂直混合作用,但它对后续台风过后海洋表层温度(SST)的降低以及初级生产力的增加却起到了削弱作用;除了加强垂向混合过程,台风也可以改变海洋上层的平流输运过程,受此影响,部分海区上层温度、盐度以及叶绿素在台风后重新分布;台风对海区次表层叶绿素浓度的改变程度明显高于表层,某些站位次表层叶绿素最大值(SCM)在台风刚过后被破坏,一段时间后SCM又重新出现,而且层内叶绿素浓度远高于台风前水平。 相似文献