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海流的拉格朗日运动对于研究物质输送有着重要意义，拉格朗日拟序结构(LCSs)作为研究海流结构的新型方法，相比于传统欧拉方法更为客观。本文提出了一种新的计算LCSs束的方法，基于25年的平均速度场，利用变分方法计算得到黑潮区域的气候态LCSs，并通过简化合并的方法得到了气候态LCSs束，该LCSs束能够突出地显示出海流特性和运输模式，其代表的平均拉格朗日环流有很强的约束作用，且具有鲁棒性。最终我们获得了气候态下12个月份的流场结构图，揭示了月周期性拉格朗日环流规律。本文还利用虚拟粒子输运、多年浮标轨迹以及气候态温盐异常3种方法进行了验证，与拉格朗日运输模式相吻合，证明了海流拉格朗日拟序结构的准确性和可靠性。 相似文献
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海洋涡旋数量大、分布广、含能高、裹挟强,是研究物质循环、能量级联和圈层耦合的理想载体。对涡旋的全生命周期追踪观测成为21世纪以来海洋遥感领域最重要的进展之一,并引发了新一轮涡旋研究的热潮。本文从涡旋的温度异常、物质示踪、旋转流场和闭合拓扑等特征出发,简述了红外辐射计、可见光扫描仪、微波高度计、合成孔径雷达等遥感技术在涡旋观测中的机理和方法,重点阐述了卫星高度计涡旋识别与追踪算法及其在涡旋形态学、运动学和动力学中的应用。基于虚拟星座下的多参数遥感,介绍了涡旋在海洋、大气、生态等交叉学科领域的前沿应用和最新进展。指出当前涡旋遥感发展面临的亚中尺度、垂直结构、跨学科研究等3大挑战,展望了新一代遥感技术在未来海洋科学特别是涡旋海洋学研究中的应用前景。 相似文献
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中尺度涡旋在海洋中无处不在,研究中尺度涡旋的海表温度(SST)对于研究中尺度涡旋上的海气相互作用具有重要意义。本文使用南海2000—2015年的SST和海面高度异常(SSHA)卫星观测数据,分析了南海不同振幅范围中尺度涡内SST的特征。研究表明,不是所有的反气旋涡(气旋涡)内的SST异常(SSTA)都是正(负)的,大约35%(29%)的反气旋涡(气旋涡)与SSTA呈正相关,且在不同振幅范围下表现出不同的空间和季节变化。中尺度涡旋内合成SSTA与SSHA表现出位相不一致,反气旋涡(气旋涡)内的SSTA的最大值(最小值)相对于涡心偏向于赤道(两极)方向。涡旋内SSTA与SSHA呈线性相关,反气旋涡(气旋涡)振幅每增加1 cm,涡旋内平均SSTA则增加(降低)0.02(0.01)℃。 相似文献
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随着各类探测设备及计算模拟的发展,科学研究进入第四范式"数据密集型发现",海洋领域亦已进入大数据时代,各类海洋大数据应用技术也成为海洋科学研究的关注焦点。本文从海洋大数据的产生到海洋大数据应用整个链条进行探讨。首先对海洋大数据的定义及特征进行了讨论;其次从技术方面,从多源感知与探测、存储与管理、分析挖掘、可视化角度对海洋大数据应用技术研究的基础和研究现状进行分析,最后从实践方面,对相关技术研究的应用现状及应用前景进行了说明,为海洋科学及技术研究发展提供重要参考依据。 相似文献
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海洋研究通用信息平台的开发是1个复杂的系统工程,其中订制流程的创建和执行,以及适用于海洋用户的可视化类库设计在整个软件体系结构中占有重要地位.结合海洋研究领域需求的特点,以面向对象设计模式为基础,研究并实现‘系列解决这些问题的框架.这些框架明确各层之间的纵向和横向关系,通过统一的抽象接口进行通信,降低层次之间的耦合度.实验表明,该框架的建立对提高软件重用度、增强系统的可扩展性和可维护性等都有重要意义. 相似文献
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中尺度涡旋的运动整体可分为两部分：平移及转动。平移指涡旋在整个生命周期内的水平移动，而转动除了包括内转 （海表地转流引起的涡旋自身水体转动） 外，还包括形转 （涡旋实际边界最佳拟合椭圆的转动）。本文基于 1993—2018 年共计 26 年间的卫星高度计涡旋识别与追踪数据，首次对南海中尺度涡旋的完整运动形式，即形转、内转、平移展开了系统的研究。其中，对内转及平移的分析，可通过涡旋的识别追踪数据集直接进行；为研究涡旋形转，提出了一种基于涡旋识别追踪数据自动提取涡旋形转信息的算法，以此得到涡旋形转方向、每天形转的角度以及形转圈数等信息，获得涡旋形转数据集。通过对涡旋识别追踪数据以及形转数据集的统计分析发现：南海涡旋的平移方向多为西向，且其速率呈偏态分布，主要以南海南部偏高。同样，涡旋的内转速率也呈偏态分布，高速率内转的涡旋主要分布在吕宋海峡附近。涡旋的形转主要以南海南部速率偏高，且与涡旋的寿命及长轴有一定的关系，倾向于随着涡旋寿命的增长、涡旋长轴的增大而变慢。同时南海涡旋的这三种不同运动形式之间也存在一定的相关性。 相似文献
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海洋和大气数据多模式动态可视化系统的设计和实现 总被引：1，自引：0，他引：1
为了实现海洋和大气数据多模式动态可视化,本系统使用VC++和CG着色语言进行开发,渲染引擎基于OpenGL三维图形标准。提出了一系列面向海洋和大气数据的模式分析方法,包括:探针功能、线模式、面模式、体模式、矢量模式和动态时间序列分析等,实现了将海量多维海洋大气数据转换为三维空间或动态演变的图像,同时完成用户交互处理操作。并将可视化技术应用于长时间序列的海洋大气数据,通过实时动态的可视化图像来体现海洋大气数据的动态变化过程。结果表明,该系统可实现常见海洋和大气数据的多模式动态可视化。 相似文献
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提出了基于GPU的全球真实海平面高度异常数据的三维水面渲染,并分析了海平面高度异常变化与大洋环流之间的关系。首先把DEM格式的海平面高度异常数据通过图形渲染的方式生成纹理数据,将数据量进行压缩并且提高了渲染效率;然后基于自主研发的VV-Ocean海洋虚拟现实与可视化平台,将全球范围的海平面高度异常变化以虚拟现实的方式绘制到三维球面当中,生成动态海平面,直观形象地表达了全球海平面高度在1年内的变化情况;最后将全球海平面高度异常的可视化结果与大洋环流运动进行对照分析,符合洋流运动规律。 相似文献
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本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术，提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法，这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别，同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部，以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互，能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲，性能由高到低依次为:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲，基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差，效果中有较多的杂乱的短线，同时涡旋边界较小，局限于涡旋核心区；基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升，杂乱的短线较少，涡旋相对完整，但由于数据分辨率不够高的原因，在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状；基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好，涡旋完整、饱满。同时，因为首先进行了涡旋边界的重构，将涡旋边界矢量化，涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言，这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法，同时由于传输函数的加入，其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。 相似文献