基于温度剖面特性的2016年南极普里兹湾海冰厚度变化分析     

韦纪州  赵杰臣  邓霄  郝光华  崔丽琴  张丽  秦建敏 《海洋预报》2019,36(5)

2016年4月至11月在南极中山站普里兹湾布设了A1、A2、A3 3套冰雪情检测传感器。传感器每隔1 h采集一次数据,实时获取了被测点空气、积雪、海冰和海水的剖面温度数据。通过对不同介质剖面温度的分析,系统可以有效反映出海冰、积雪在气温影响下的温度变化差异,即空气、积雪、海冰和海水的热传导特性差异。通过寻找合理的温度阈值,编写MATLAB程序分别对积雪、海冰上下界面位置进行了自动判断,从而得到整个观测期间海冰厚度和积雪深度的变化过程。并与人工观测进行比较,结果表明:从传感器安装时间开始,海冰持续增长,10月开始海冰增长速度放慢,直至10月末达到最大海冰厚度170 cm左右。A1、A2、A3传感器采集的冰厚值与人工观测值之间平均误差分别为5.1 cm(A1)、3.4 cm(A2)、3.6 cm(A3);积雪深度的平均误差分别为3.2 cm(A1)、3.5 cm(A2)、2.7 cm(A3),传感器测得的积雪、海冰厚度结果可以较好的反映出被测地点冰雪情的演变过程,是一种可以应用于条件恶劣地区的冰雪环境有效检测手段。  相似文献   

协同主动学习和半监督方法的海冰图像分类   总被引：1，自引：0，他引：1  

韩彦岭  赵耀  周汝雁  张云  王静  杨树瑚  洪中华 《海洋学报》2020,42(1):123-135

海冰遥感光谱影像分类中标签样本难以获取,导致海冰分类精度难以提高,但是大量包含丰富信息的未标签样本却没有得到充分利用,针对这种情况,提出一种协同主动学习和半监督学习方法用于海冰遥感图像分类。在主动学习部分,结合最优标号和次优标号、自组织映射神经网络以及增强的聚类多样性算法来选择兼具不确定性和差异性的样本参与训练;在半监督学习部分,利用直推式支持向量机,并且融合主动学习思想从大量未标签样本中选取相对可靠且包含一定信息量的样本进行迭代训练;然后协同主动学习分类结果和半监督分类结果,通过一致性验证保证所加入伪标签样本的正确性。为了验证方法的有效性,分别采用巴芬湾地区30 m分辨率的Hyperion高光谱数据(验证数据为15 m分辨率的Landsat-8数据)和辽东湾地区15 m分辨率的Landsat-8数据(验证数据为4.77 m分辨率的Google Earth数据)进行海冰分类实验。实验结果表明,相对其他传统方法,该协同分类方法可以在只有少量标签样本的情况下,充分利用大量未标签样本中包含的信息,实现快速收敛,并获得较高的分类精度(两个实验的总体精度分别为90.003%和93.288%),适用于海冰遥感图像分类。  相似文献   

误差订正对2018年夏季次季节尺度海冰预测的作用   总被引：1，自引：1，他引：0  

赵杰臣  舒启  李春花  吴兴仁  宋振亚  乔方利 《海洋学报(英文版)》2020,39(9):50-59

北极海冰次季节尺度预测在针对破冰船和商船的实际服务中十分重要，但常常受制于气候模拟的模拟能力。本研究提出了一种误差订正方法并分别应用到两个气候模式：海洋一所地球系统模式（FIOESM）和美国国家环境预报中心（NCEP）的气候预报系统（CFS），来改善北极海冰60天尺度的预测。本研究的预测工作是中国第9次北极科学考察和2018年夏季中远集团北极商业航行的业务化海冰服务保障的重要部分。模式起报时间分别是2018年7月1日、8月1日和9月1日，预报时效均是60天。结果显示，FIOESM整体上低估了海冰密集度的数值，平均偏差可达30%。误差订正对海冰密集度（SIC）的均方根偏差（RMSE）的改进比例可达27%，对海冰外缘线（SIE）的整体偏差（IIEE）的改进比例为10%。而对于CFS，SIE在边缘区域的过高估计是其主要特点。误差订正导致了SIC的RMSE改进了7%，而对SIE的IIEE改进了17%。在海冰范围预测方面，FIOESM预测的最小范围数值和时间点都和观测接近，而CFS的预测结果偏差较大。另外和其他S2S模式的结果比较发现，本研究提出的误差订正方法对存在较大偏差的预测结果改进更为有效。  相似文献   

海冰盐度影响下冰水热力过程的试验研究     

陈晓东  王安良  Knut H?yland  季顺迎 《海洋通报》2019,38(1):38-46

北极多年海冰的渡夏与冰脊形成的初始阶段均属于海冰升温的热力学过程。在卤水作用下，海冰在升温过程中需要融化内部的固态冰以达到温盐平衡。为研究海冰升温过程中盐度对宏观热力学性质的影响，本文设计了冰块试样在水中的一维浸没试验。将具有相同初始温度 （-32℃）、不同盐度 （0 ppt, 2.65 ppt, 12 ppt） 的冰试样浸至 0.2 ℃的淡水环境中，并测试试样内部温度场与厚度变化。试验结果表明，高盐度海冰的最终冰厚增加量超过 31%，而淡水冰则仅为 15%。海冰内部卤水的活跃改变了海冰的宏观比热并大幅度提高了其潜在的内能变化量。同时，将内能变化的实测结果与 Schwerdfeger 模型理论计算结果进行了对比。分析得出，真实环境中在海冰卤水迁移引起的盐度不均匀分布与卤水外排使得 Schwerdfeger 模型无法准确描述海冰升温过程中热力学性质。此外，通过对新生冰进行冰晶测试中所观测的柱状结构及晶粒尺寸特征也进一步验证了试验结果的可靠性。  相似文献   

基于SOA架构的国家海上搜救环境服务保障平台研发与应用     

高松  徐江玲  艾波  钟山  刘桂艳 《海洋预报》2019,36(3)

针对当前海上搜救环境服务工作的需求和问题,提出了基于SOA架构构建"交互式、自动化、高效率"的平台思路,并在此基础上搭建了国家海上搜救环境服务保障平台。平台集成了海上搜救漂移自动预测、海洋动力环境多级动态可视化查询和多用户协同服务等功能,并与标准S57海图实现无缝对接。平台在业务部门实现业务化运行,将几个小时的响应时间缩短为几分钟,显著提高了工作效率和搜救预测精度。  相似文献   

2016年南极中山站固定冰冰厚观测分析   总被引：1，自引：1，他引：0  

郝光华  杨清华  赵杰臣  邓宵  杨勇  段培法  张林  李春花  崔丽琴 《海洋学报》2019,41(9):26-39

极区海冰是全球气候系统的重要组成部分，南极的固定冰普遍存在于其沿海地区，中山站周边固定冰一般在11月中下旬达到最厚。海冰厚度是海冰的重要参数之一，2016年在南极中山站附近3个站点(S1、S2、S3站点)共布放了4套温度链浮标，包括1套SIMBA (Snow and Ice Mass Balance Array)温度链浮标和3套太原理工大学温度链浮标(TY温度链浮标)，SIMBA温度链浮标每天观测4次，TY温度链浮标每小时观测1次。利用浮标观测的温度剖面以及海冰和海水间不同介质温度差异计算得到海冰厚度。在S3站点，同时布放了SIMBA温度链浮标和TY温度链浮标。温度链浮标计算冰厚和人工钻孔观测冰厚比较结果显示，S1站点TY温度链浮标计算的海冰厚度平均误差和均方根误差分别为3.3 cm和14.7 cm，S2站点和S3站点分别为6.6 cm、6.9 cm以及4.0 cm、4.8 cm。S3站点的SIMBA温度链浮标计算冰厚和人工观测冰厚的平均误差和均方根误差为8.2 cm和9.7 cm。因而S3站点TY温度链浮标计算的海冰厚度更接近人工观测的结果。进一步对Stefan定律海冰生长模型进行对比，模型计算得到的海冰生长率为0.1～0.8 cm/d，生长率快于TY温度链浮标的结果，且受积雪影响明显。相比于卫星遥感反演冰厚的误差和观测时段的限制以及有限的人工观测，2种温度链浮标未来对于中山站附近海冰的长期监测均有重要的应用价值。  相似文献   

城市建成区遥感影像边界提取与扩张分析     

邓刘洋  沈占锋  柯映明 《地球信息科学学报》2018,20(7):996-1003

针对城市建成区提取过程中,仅依赖单一数据源导致精度不够的问题,本文基于面向对象分类方法和利用土地类型信息标准差统计变量,实现遥感影像中城市建城区边界的提取,并以该建成区为依据对河南省虞城县的城区空间扩张特征作了分析。实验中首先采用均值漂移分割算法对高分一号遥感影像实现分割,然后利用决策树分类算法实现土地利用类型分类,最后基于0.1 km × 0.1 km窗口统计土地利用类型标准差信息,获取建成区边界。面向实际应用,以河南省虞城县为例,采用高分一号影像获得虞城县2017年建成区数据,并基于该数据采用多个TM影像提取城区其他年份的建成区边界,实现河南省虞城县城区空间扩张特征分析。结果表明,本文方法获取的建成区边界精度较一般的监督分类提取边界有进一步的提高,精度达到89%。进而说明结合高分辨率影像提取多个年份的建成区数据的可靠性,在城市扩张研究中,对仅利用低空间分辨率提取精度不够问题和仅利用高分辨影像提取效率低等问题提供了较好的解决方案。  相似文献   

基于黏聚单元法的抗冰海洋平台与层冰相互作用数值模拟   总被引：1，自引：1，他引：0  

刘路平  李欣  徐胜文  吴骁 《海洋工程》2019,37(2):20-28

通过商业有限元软件LS-DYNA采用黏聚单元法模拟层冰的断裂问题,在IIHR冰池模型试验相同缩尺比参数下对KULLUK抗冰平台受到的冰力进行数值计算,探究冰厚与冰速等冰况参数对平台冰力的影响。计算结果表明,在极地作业平台主要遭遇北极海域冰况范围下,相同冰厚情况时冰速变化对倒锥形结构平台的横向冰力影响不大,而同冰速时冰力随着冰厚的增加接近线性增加。同时将计算所得结果与同条件下IIHR冰池模型试验数据、ARCTEC、ACL非冻结模型冰试验数据、实船数据和通过ISO19906规范中提供的针对大锥面结构受到层冰冰力的经验公式计算所得数据等进行了对比,验证了选用冰参数的可靠性以及该数值模型在模拟大尺度宽锥形平台遭受层冰作用问题中的适用性。  相似文献   

卷积神经网络在卫星遥感海冰图像分类中的应用探究   总被引：1，自引：1，他引：0  

崔艳荣  邹斌  韩震  石立坚  刘森 《海洋学报》2020,42(9):100-109

本文以TensorFlow为框架搭建卷积神经网络，基于迁移学习的思想，以经典的手写数字识别作为引入，对不同代价函数和激活函数组合对卷积神经网络模型分类结果影响进行了评价分析。以HJ-1A/B渤海海冰图像为实验数据源，分析了不同函数组合对遥感海冰图像分类的影响，优选出交叉熵代价函数与ReLU激活函数为最佳的组合，证明了卷积神经网络在遥感海冰分类中的应用可行性。对渤海海冰图像分类结果进行验证，其中带标签样本验证精度为98.4%。使用该模型对无标签的测试样本进行识别，讨论了样本的窗口尺寸对海冰分类结果的影响，发现在400×400小范围分类实验中最佳窗口尺寸为2×2；最后对整个渤海海域进行识别验证，效果较好。  相似文献   

格陵兰海气溶胶光学深度、海冰、浮游植物与二甲基硫的关系及其对未来气候的影响     

瞿波  GABRIC Albert J.  赵莉  孙文静  李贺贺  顾培娟  姜丽梅  曾梅芳 《海洋学报(英文版)》2018,37(5):13-21

dimethylsulphide (DMS)的海空通量是海洋生物气溶胶的主要来源之一,对气候（特别是北冰洋的气候）具有重要的辐射影响。利用卫星数据得到的气溶胶光学深度(AOD)作为气溶胶负荷的代表,在夏季和秋季表现的尤其明显。春季海冰的融化是北极气溶胶前体的重要来源。然而,早春的高浓度气溶胶可能与南方大陆污染的平流有关(北极霾)。更高的AOD通常在研究区域的南部出现。海冰浓度(SIC)和AOD呈正相关,而云盖(CLD)和AOD则呈负相关。SIC和CLD的季节性峰值均在AOD峰值的前一个月。AOD与SIC之间存在强烈的正相关关系。融冰与叶绿素（CHL)几乎在3月至9月呈正相关,但与春季和初夏的AOD呈负相关。春季和初夏较高的AOD有可能是由融冰和春季强风在该地区的结合影响。由于春季风的升高和冰的融化,在春季出现了DMS通量的峰值。从3月到五月,DMS浓度和AOD及融冰都呈正相关。早秋季升高的AOD可能与浮游植物合成的生物气溶胶的排放有关。到2100年，格陵兰海的DMS通量将增加3倍以上。生物气溶胶的显著增加可以部分抵消格陵兰海的增温现象。  相似文献