Beneath the surface: Characteristics of oceanic ecosystems under weak mixing conditions – A theoretical investigation     

Aike Beckmann  Inga Hense   《Progress in Oceanography》2007,75(4):771-796

This study considers an important biome in aquatic environments, the subsurface ecosystem that evolves under low mixing conditions, from a theoretical point of view. Employing a conceptual model that involves phytoplankton, a limiting nutrient and sinking detritus, we use a set of key characteristics (thickness, depth, biomass amplitude/productivity) to qualitatively and quantitatively describe subsurface biomass maximum layers (SBMLs) of phytoplankton. These SBMLs are defined by the existence of two community compensation depths in the water column, which confine the layer of net community production; their depth coincides with the upper nutricline. Analysing the results of a large ensemble of simulations with a one-dimensional numerical model, we explore the parameter dependencies to obtain fundamental steady-state relationships that connect primary production, mortality and grazing, remineralization, vertical diffusion and detrital sinking. As a main result, we find that we can distinguish between factors that determine the vertically integrated primary production and others that affect only depth and shape (thickness and biomass amplitude) of this subsurface production layer. A simple relationship is derived analytically, which can be used to estimate the steady-state primary productivity in the subsurface oligotrophic ocean. The fundamental nature of the results provides further insight into the dynamics of these “hidden” ecosystems and their role in marine nutrient cycling.  相似文献   

基于矢量信号处理的水声定位系统   总被引：2，自引：1，他引：2  

宋新见殷冬梅  惠俊英 《海洋工程》2003,21(3):110-114

将传统的水声定位系统与矢量水听器相结合，设计了一种全新的轻便型长基线被动水声定位系统。介绍了系统的组成和工作原理，并结合近年来出现的矢量信号处理技术，设计了新的实时信号处理软件。经湖试和海试，系统的可行性得到了初步的验证。  相似文献   

基于多格网算法的卫星图像恢复     

王勇  王艳  郑文军  邹晓亮 《海洋测绘》2006,26(2):20-22

将求解二次椭圆偏微分方程问题的多格网算法应用到卫星影像的恢复中。其基本思想是在将由总变分求极小生成的偏微分方程离散成为差分方程的过程中,采用不同大小的格网。在取得较好恢复结果的同时,提高了传统图像恢复算法的运算效率,降低了恢复运算所需要的时间。  相似文献   

改进的超级集成预报方法在长江三角洲地区O₃预报中的应用     

姚雪峰  葛宝珠  王自发  范凡  汤莉莉  郝建奇  张祥志  晏平仲  张稳定  吴剑斌 《大气科学》2018,42(6):1273-1285

针对当前单模式系统臭氧（O₃）预报的不确定性问题,提出了一种基于活动区间的多模式超级集成的、高效的预报方法。本研究基于长江三角洲（长三角）地区多模式空气质量预报系统,将改进后的超级集成预报方法（AR-SUP）运用到2015年长三角地区的O₃预报中,并与滑动训练期的超级集成预报（R-SUP）、多模式集成平均预报（EMN）、消除偏差的集成平均预报（BREM）对比,结果表明AR-SUP对预报效果的改善最明显,其在暖季和冷季的均方根误差（RMSE）较最优单模式平均下降了20%和23%。将AR-SUP运用到48 h和72 h预报中发现,当预报时效增加时该方法依旧保持较高的预报技巧。多项统计数据均证明AR-SUP在研究时段内所有站点均能显著减小O₃预报误差、提高整体相关性和一致性,有效提高当前短期（三天）预报准确率。  相似文献   

基于声学调制解调器的声速剖面遥测技术     

余平  廖开训  陶军  肖波 《海洋技术学报》2006,25(3):90-92

声速是海洋声呐测量中最重要的声学参数之一。拖缆式声速剖面仪可提供实时测量功能,但其缆长不能满足深海测量要求;自容式声速剖面仪可满足深海测量要求,但工作效率低。如何提高野外深海声速剖面测量工作效率是深海调查一项非常有意义的工作。文中详细介绍了基于声学调制解调器的声速剖面遥测系统的主要结构和功能,揭示了水声通信技术在深海非铠装缆测量中的应用优势。  相似文献   

城市扩张时空度量与差异性分析——以东、中、西部典型城市为例     

陈旭  夏春林  江东  付晶莹 《测绘与空间地理信息》2017,(8)

城市化是区域人口增长与社会经济发展的综合进程,其最为明显的特征是城市空间扩张。研究采用面向对象最近邻分类以及概率神经网络分类的方法,从Landsat TM影像中提取我国东(广州)、中(合肥)、西部(西宁)城市主城区建设用地信息,应用皮尔逊卡方检验、香农熵模型以及城市扩张速度等计算3个城市相同时间段内的城市扩张自由度、蔓延度、感观优劣度等,对研究区1995—2010年期间的扩张特征进行时空综合度量。结果表明:1)不同城市扩张特征不尽相同,东(广州)、中部(合肥)城市相较西部(西宁)扩张自由度及蔓延度偏高,区域差异明显;2)东(广州)、中部(合肥)城市扩张感观优劣度相对较低,应努力构建并完善城市扩张监管体系,统筹协调城市建设用地的开发利用,积极推进高质量城镇化,实现城市的可持续发展;3)东(广州)、中部(合肥)相较西部(西宁)近15年扩张明显,扩张速度较快。  相似文献   

不同大尺度强迫条件下考虑初始场与侧边界条件不确定性的对流尺度集合预报试验   总被引：5，自引：0，他引：5  

庄潇然  闵锦忠  蔡沅辰  朱浩楠 《气象学报》2016,74(2):244-258

研究了不同大尺度强迫条件下的暴雨个例中,考虑不同尺度特征的初始扰动与侧边界扰动相互作用构造对流尺度集合预报的可行性,为进一步构建“自适应”于不同强对流天气的对流尺度集合预报系统提供依据。结果表明,在大尺度强迫显著的个例1中,以大尺度扰动信息为主的动力降尺度的增长趋势较集合转换卡尔曼滤波(ETKF)更为显著,且总扰动能量在预报中后期超过集合转换卡尔曼滤波,而在大尺度强迫较弱的个例2中,集合转换卡尔曼滤波扰动能量始终高于动力降尺度。此外,当大尺度强迫显著时,初始扰动与侧边界扰动相匹配会产生相互促进的作用,而不匹配时初始扰动会在预报中后期抑制侧边界扰动的发展,当大尺度强迫较弱时,即使是互相间不匹配的初始扰动与侧边界扰动也能在大部分预报时段起到相互促进的作用,说明初始扰动与侧边界扰动的相互作用机制不仅与天气形势相关,也与二者是否匹配挂钩,另外,扰动的发展特征同样依赖于天气形势;从集合离散度的角度来看,当大尺度强迫明显时,侧边界扰动的作用会在更短的时间内取代初始扰动,从而对离散度起到主导地位;两种初始扰动方法相比,集合转换卡尔曼滤波在多数情况下对总离散度的贡献均大于动力降尺度;从降水量预报及概率预报情况来看,大尺度强迫明显的个例可预报性更高,且各集合成员间的差异较小,大尺度强迫较弱的个例则相反,且当两种初始扰动方案与侧边界扰动相结合时,较仅侧边界扰动均有一定提高。   相似文献   

集合卡尔曼滤波同化中雷达位置的敏感性研究     

乔小湜  闵锦忠  王世璋 《气象学报》2016,74(5):796-814

针对对流尺度集合卡尔曼滤波（EnKF）雷达资料同化中雷达位置对同化的影响进行研究。为了考察强对流出现在雷达不同方位时集合卡尔曼滤波同化雷达资料的能力,以一个理想风暴为例,设计了8个均匀分布在模拟区域周围的模拟雷达进行试验。单雷达同化试验中,初期同化对雷达位置较敏感,而十几个循环后对雷达方位的敏感性降低。造成初期同化效果较差的雷达观测位于模拟区域正南和正北方向,这两部雷达与模拟区域中心的连线垂直于风暴移动方向（即环境气流的方向）。双雷达试验的结果表明,正东、正南、正西和正北方向的雷达组合观测会使同化初期误差较大,这说明并不是所有与风暴连线成90°的雷达组合都能在短时同化中得到合理的分析结果,还需要都处于模拟区域对角线上（即与环境气流成45°夹角）,同化效果才较好。短时同化后的确定性预报结果表明,较大分析误差也会导致较大预报误差。这些分析误差主要是由于同化初期不准确的集合平均场驱动出的不合理的背景误差协方差造成的。当背景场随着同化循环得到改进后,驱动出的合理的背景误差协方差使得不同位置雷达同化造成的差异逐步减小。基于上述结果,引入迭代集合均方根滤波（iEnSRF）算法,结果显示使用该算法后,雷达位置对同化效果的影响减小,同化不同位置的雷达资料均能有效降低分析和预报误差。   相似文献   

EnSRF雷达资料同化在一次飑线过程中的应用研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

高士博  闵锦忠  黄丹莲 《大气科学》2016,40(6):1127-1142

本文利用包含复杂冰相微物理过程的WRF（Weather Research and Forecasting）模式,针对2007年4月23日发生在我国华南地区的一次典型飑线天气过程,分别进行了确定性预报和集合预报试验,发现确定性预报能大致捕捉到飑线系统的发生发展过程,但对飑线后部的层云区模拟效果较差。集合预报能够有效地减少模式的不确定性,大部分集合成员对飑线的模拟效果优于确定性预报。进一步将集合预报得到的40个成员作为背景场,采用EnSRF（Ensemble Square Root Filter）同化多普勒天气雷达资料,并将分析得到的集合作为初始场进行集合预报,通过与未同化雷达资料的集合对比,考察了EnSRF同化多部雷达资料对飑线系统的影响。结果表明:EnSRF雷达资料同化增加了模式初始场的中小尺度信息,大部分集合成员的分析场能够较准确地再现飑线的热力场、动力场和微物理场的细致特征,并且模拟出飑线后部的层云结构。通过对EnSRF分析的集合进行模拟发现,大部分集合成员较未同化雷达资料时模拟效果有明显改善。同化后的集合预报ETS（Equitable Threat Score）评分最高,其次是未同化的集合预报,确定性预报的最低。  相似文献   

Modeling the risk of spread and establishment for Asian longhorned beetle (Anoplophora glabripennis) in Massachusetts from 2008-2009     

Andrew J. Shatz  Florencia Sangermano  Jennifer Miller  Arthur Elmes 《国际地球制图》2016,31(8):813-831

Land managers responsible for invasive species removal in the USA require tools to prevent the Asian longhorned beetle (Anoplophora glabripennis) (ALB) from decimating the maple-dominant hardwood forests of Massachusetts and New England. Species distribution models (SDMs) and spread models have been applied individually to predict the invasion distribution and rate of spread, but the combination of both models can increase the accuracy of predictions of species spread over time when habitat suitability is heterogeneous across landscapes. First, a SDM was fit to 2008 ALB presence-only locations. Then, a stratified spread model was generated to measure the probability of spread due to natural and human causes. Finally, the SDM and spread models were combined to evaluate the risk of ALB spread in Central Massachusetts in 2008–2009. The SDM predicted many urban locations in Central Massachusetts as having suitable environments for species establishment. The combined model shows the greatest risk of spread and establishment in suitable locations immediately surrounding the epicentre of the ALB outbreak in Northern Worcester with lower risk areas in suitable locations only accessible through long-range dispersal from access to human transportation networks. The risk map achieved an accuracy of 67% using 2009 ALB locations for model validation. This model framework can effectively provide risk managers with valuable information concerning the timing and spatial extent of spread/establishment risk of ALB and potential strategies needed for effective future risk management efforts.  相似文献