2020年 第42卷 第1期
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2020, 42(1): 1-11.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.001
摘要:
基于2014年8−9月南海北部东沙群岛附近海域两个临近站位(站位A，20.736°N，117.745°E，水深1 249 m；站位B，20.835°N，117.56°E，水深848 m)的潜标数据，研究了台风过境所激发的近惯性振荡的特征，分析了中尺度暖涡对近惯性频率的调制及其对近惯性动能分布和传播的影响。站位A(B)142(175) m以浅，近惯性频率由0.710 1(0.713 3) 周/d红移至0.659 2 周/d，频率减小了7.2%(7.6%)，观测结果与两个站位所处的背景涡度相吻合。中尺度暖涡改变了水体层结状态，两个站位的近惯性动能在不同层结中被改变了0.5～3倍。水体层结对能量的折射作用使得站位B的近惯性动能在深度158～223 m之间衰减较少，而站位A的近惯性动能则随着深度的增加快速减小。站位A和站位B近惯性内波的垂向群速度分别约为15.2 m/d和14.1 m/d。如果忽略近惯性动能的水平辐散，近惯性内波的垂向传播分别造成了两个站位垂向上约47%和38%的近惯性动能衰减。
基于2014年8−9月南海北部东沙群岛附近海域两个临近站位(站位A，20.736°N，117.745°E，水深1 249 m；站位B，20.835°N，117.56°E，水深848 m)的潜标数据，研究了台风过境所激发的近惯性振荡的特征，分析了中尺度暖涡对近惯性频率的调制及其对近惯性动能分布和传播的影响。站位A(B)142(175) m以浅，近惯性频率由0.710 1(0.713 3) 周/d红移至0.659 2 周/d，频率减小了7.2%(7.6%)，观测结果与两个站位所处的背景涡度相吻合。中尺度暖涡改变了水体层结状态，两个站位的近惯性动能在不同层结中被改变了0.5～3倍。水体层结对能量的折射作用使得站位B的近惯性动能在深度158～223 m之间衰减较少，而站位A的近惯性动能则随着深度的增加快速减小。站位A和站位B近惯性内波的垂向群速度分别约为15.2 m/d和14.1 m/d。如果忽略近惯性动能的水平辐散，近惯性内波的垂向传播分别造成了两个站位垂向上约47%和38%的近惯性动能衰减。
2020, 42(1): 12-21.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.002
摘要:
基于红沿河核电站取水口周边海域3个不同断面的船载ADCP短期重复走航观测资料，采用传统调和分析方法和L曲线方法对该资料进行潮流–余流分离计算，并通过对比潮流特征、分析水团运动和余流流向的关系，以及对分离后的潮流与余流进行回报，验证L曲线方法对观测时间较短、重复次数不多的走航ADCP资料进行潮流分离的合理性与有效性。结果表明：(1)应用L曲线方法分离的潮流特征与以往的观测结果较为一致，该方法可有效分离半日潮流与全日潮流，但本文采用的数据长度小于1个典型全日潮周期长度，故整个全日潮族以及区内流场动力方面的分析结果尚存不合理之处，还需采用观测时间较长、重复次数较多的走航观测资料改进；(2)分离后的余流近岸向南、离岸向北的分布，符合观测海域的温盐要素分布，余流结果具有合理性；(3) L曲线方法的回归值与实测瞬时流速线性拟合的相关程度较高，均方根误差为6 cm/s左右，相对误差百分比约为10%。该方法可拓展并推广到近海其他关键断面走航流速观测的潮流分离中，以获得流速特征与物质输运通量等重要信息。
基于红沿河核电站取水口周边海域3个不同断面的船载ADCP短期重复走航观测资料，采用传统调和分析方法和L曲线方法对该资料进行潮流–余流分离计算，并通过对比潮流特征、分析水团运动和余流流向的关系，以及对分离后的潮流与余流进行回报，验证L曲线方法对观测时间较短、重复次数不多的走航ADCP资料进行潮流分离的合理性与有效性。结果表明：(1)应用L曲线方法分离的潮流特征与以往的观测结果较为一致，该方法可有效分离半日潮流与全日潮流，但本文采用的数据长度小于1个典型全日潮周期长度，故整个全日潮族以及区内流场动力方面的分析结果尚存不合理之处，还需采用观测时间较长、重复次数较多的走航观测资料改进；(2)分离后的余流近岸向南、离岸向北的分布，符合观测海域的温盐要素分布，余流结果具有合理性；(3) L曲线方法的回归值与实测瞬时流速线性拟合的相关程度较高，均方根误差为6 cm/s左右，相对误差百分比约为10%。该方法可拓展并推广到近海其他关键断面走航流速观测的潮流分离中，以获得流速特征与物质输运通量等重要信息。
2020, 42(1): 22-30.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.003
摘要:
南沙群岛珊瑚岛礁众多，大多数岛礁具有向海坡陡峭、外礁坪比较平缓的特征。将南沙群岛岛礁的迎浪向地形概化为陡坡和缓坡组成的双斜坡，采用FUNWAVE-TVD模式数值模拟概化地形上的波浪，根据模拟的破碎波高分析其拍岸浪特征。对拍岸浪数值模拟结果进行比较分析，向海坡的坡度对拍岸浪影响不大，外礁坪上拍岸浪高随地形坡度增大而略有增大；向海坡和外礁坪交界位置(即坡折点)水深对拍岸浪有比较明显的影响，拍岸浪高随坡折点水深增大而减小；拍岸浪高随入射波高和波周期增大而增大。利用大量的拍岸浪数值模拟数据对国内外5种统计模型进行检验，并且基于拍岸浪数值模拟数据建立了3种南沙群岛岛礁拍岸浪统计模型，计算结果显示这些模型适用性较好。
南沙群岛珊瑚岛礁众多，大多数岛礁具有向海坡陡峭、外礁坪比较平缓的特征。将南沙群岛岛礁的迎浪向地形概化为陡坡和缓坡组成的双斜坡，采用FUNWAVE-TVD模式数值模拟概化地形上的波浪，根据模拟的破碎波高分析其拍岸浪特征。对拍岸浪数值模拟结果进行比较分析，向海坡的坡度对拍岸浪影响不大，外礁坪上拍岸浪高随地形坡度增大而略有增大；向海坡和外礁坪交界位置(即坡折点)水深对拍岸浪有比较明显的影响，拍岸浪高随坡折点水深增大而减小；拍岸浪高随入射波高和波周期增大而增大。利用大量的拍岸浪数值模拟数据对国内外5种统计模型进行检验，并且基于拍岸浪数值模拟数据建立了3种南沙群岛岛礁拍岸浪统计模型，计算结果显示这些模型适用性较好。
2020, 42(1): 31-39.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.004
摘要:
本文分析比较了适于不规则水域波浪模拟的椭圆型缓坡方程两种数值模型。两种数值模型均采用有限体积法离散，分别基于四叉树网格和非结构化三角形网格建立。首先结合近岸缓坡地形上波浪传播的经典物理模型实验对两种数值模型分别进行了验证，并结合计算结果对比分析了两种模型的计算精度和效率。计算结果表明，两种数值模型均可有效地模拟近岸波浪的传播变形；相对非结构化三角形网格下的模型，基于四叉树网格建立的数值模型在数值离散和求解过程中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项，离散简单，易于程序实现，且节约计算存储空间，计算效率高。
本文分析比较了适于不规则水域波浪模拟的椭圆型缓坡方程两种数值模型。两种数值模型均采用有限体积法离散，分别基于四叉树网格和非结构化三角形网格建立。首先结合近岸缓坡地形上波浪传播的经典物理模型实验对两种数值模型分别进行了验证，并结合计算结果对比分析了两种模型的计算精度和效率。计算结果表明，两种数值模型均可有效地模拟近岸波浪的传播变形；相对非结构化三角形网格下的模型，基于四叉树网格建立的数值模型在数值离散和求解过程中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项，离散简单，易于程序实现，且节约计算存储空间，计算效率高。
2020, 42(1): 40-45.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.005
摘要:
越洋海啸会受大洋海脊的引导以俘获波的形式沿其传播上万千米，其携带的巨大能量会严重影响远场地区、威胁海岸地区的安全。本文基于MIKE21-BW模型，分别模拟0°(直海脊)至90°(直角弯曲海脊)不同弯曲角度海脊上俘获波的传播变形过程，并定量比较其能量分配。结果表明，海脊俘获波传至海脊转弯处，少部分能量会泄露出海脊重新以自由波的形式扩散至整个海域；部分能量会被反射回来形成与初始海啸波相反方向的俘获波沿海脊传播，反射的能量会随着海脊弯曲角度的增加而增加；还有一部分能量继续沿着弯曲的海脊向前传播，其随着海脊弯曲的角度增加而减小。
越洋海啸会受大洋海脊的引导以俘获波的形式沿其传播上万千米，其携带的巨大能量会严重影响远场地区、威胁海岸地区的安全。本文基于MIKE21-BW模型，分别模拟0°(直海脊)至90°(直角弯曲海脊)不同弯曲角度海脊上俘获波的传播变形过程，并定量比较其能量分配。结果表明，海脊俘获波传至海脊转弯处，少部分能量会泄露出海脊重新以自由波的形式扩散至整个海域；部分能量会被反射回来形成与初始海啸波相反方向的俘获波沿海脊传播，反射的能量会随着海脊弯曲角度的增加而增加；还有一部分能量继续沿着弯曲的海脊向前传播，其随着海脊弯曲的角度增加而减小。
2020, 42(1): 46-53.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.006
摘要:
2015年9月台风“灿鸿”经过黄海海域的QF111浮标，该浮标观测到黄海海洋的温度和流速响应。受台风影响，黄海海表温度有明显的下降，降温幅度在2～4°C，且在台风路径右侧形成了海表面温度低于20°C的低温斑块。流速的响应主要表现为台风过境期间流速增强，达1.2～1.5 m/s，呈现出全水深强化的特征。风一直对海洋有能量输入，且在台风过境期间风输入海洋的能量最大，旋转功率谱的分析结果表明台风输入海洋的能量向海洋内部传播。黄海海域由台风激发出的近惯性振荡衰减较快，近惯性振荡e折时间尺度约为2 d。
2015年9月台风“灿鸿”经过黄海海域的QF111浮标，该浮标观测到黄海海洋的温度和流速响应。受台风影响，黄海海表温度有明显的下降，降温幅度在2～4°C，且在台风路径右侧形成了海表面温度低于20°C的低温斑块。流速的响应主要表现为台风过境期间流速增强，达1.2～1.5 m/s，呈现出全水深强化的特征。风一直对海洋有能量输入，且在台风过境期间风输入海洋的能量最大，旋转功率谱的分析结果表明台风输入海洋的能量向海洋内部传播。黄海海域由台风激发出的近惯性振荡衰减较快，近惯性振荡e折时间尺度约为2 d。
2020, 42(1): 54-66.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.007
摘要:
综合使用“雪龙”号走航气象观测数据、SeaSpace极轨卫星云图、ERA-Interim再分析数据，研究了中国第19～34次南极考察航线上由南大洋气旋导致的气旋大风过程，分析了其发生数量及时间间隔、强度和空间分布等特征，探讨了气旋大风发生间隔与南极涛动的关系。南大洋气旋对中国南极考察航线影响频繁且强烈，气旋大风过程数量与航次时长呈显著正相关，平均而言每个航次出现约18(4)次气旋大风过程(强过程)，平均每间隔6.5(30)天就出现一次；气旋大风过程中，过程风速平均达8级，最大可达12级。但气旋大风过程的数量、发生时间间隔、最大风速都存在较为明显的航次差异。气旋大风过程时间间隔与南半球夏季南极涛动指数呈负相关，且对于发生在55°S以南的过程负相关更为显著；南极涛动通过调整中高纬度风压带强弱,并影响气旋活动数量和活动区域，进而影响考察航线上气旋大风过程发生数量和频率。气旋大风过程可以发生在南大洋和极区内的任意航段，其中以45°～60°S绕极西风带内发生最为频繁，尤其易出现在气旋中心及其北侧与副热带高压配合产生的强梯度风区内。在4个重点考察海域中，由于阿蒙森低压的存在，阿蒙森海气旋大风过程和强过程发生最为频繁，其次是南极半岛海域，而普里兹湾和罗斯海气旋大风过程频率明显低于前两个海域，由于罗斯海最为偏南，不易受到气旋大风过程影响。
综合使用“雪龙”号走航气象观测数据、SeaSpace极轨卫星云图、ERA-Interim再分析数据，研究了中国第19～34次南极考察航线上由南大洋气旋导致的气旋大风过程，分析了其发生数量及时间间隔、强度和空间分布等特征，探讨了气旋大风发生间隔与南极涛动的关系。南大洋气旋对中国南极考察航线影响频繁且强烈，气旋大风过程数量与航次时长呈显著正相关，平均而言每个航次出现约18(4)次气旋大风过程(强过程)，平均每间隔6.5(30)天就出现一次；气旋大风过程中，过程风速平均达8级，最大可达12级。但气旋大风过程的数量、发生时间间隔、最大风速都存在较为明显的航次差异。气旋大风过程时间间隔与南半球夏季南极涛动指数呈负相关，且对于发生在55°S以南的过程负相关更为显著；南极涛动通过调整中高纬度风压带强弱,并影响气旋活动数量和活动区域，进而影响考察航线上气旋大风过程发生数量和频率。气旋大风过程可以发生在南大洋和极区内的任意航段，其中以45°～60°S绕极西风带内发生最为频繁，尤其易出现在气旋中心及其北侧与副热带高压配合产生的强梯度风区内。在4个重点考察海域中，由于阿蒙森低压的存在，阿蒙森海气旋大风过程和强过程发生最为频繁，其次是南极半岛海域，而普里兹湾和罗斯海气旋大风过程频率明显低于前两个海域，由于罗斯海最为偏南，不易受到气旋大风过程影响。
2020, 42(1): 67-77.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.008
摘要:
基于海洋气象历史观测资料和再分析数据等，利用LSTM深度神经网络方法，开展在有监督学习情况下的海面风场短时预报应用研究。以中国近海5个代表站为研究区域，通过气象台站观测数据和ERA-Interim 6 h再分析数据构建数据集。选取21个变量作为预报因子，分别构建两个LSTM深度神经网络框架(OBS_LSTM和ALL_LSTM)。经与2017年WRF模式6 h预报结果对比分析，得出如下结论：构建的两个LSTM风速预报模型可以大幅降低风速预报误差，RMSE分别降低了41.3%和38.8%，MAE平均降低了43.0%和40.0%；风速误差统计和极端大风分析发现，LSTM模型能够抓住地形、短时大风和台风等敏感信息，对于大风过程预报结果明显优于WRF模式；两种LSTM模型对比发现，ALL_LSTM模型风速预报误差最小，具有很好的稳定性和鲁棒性，OBS_LSTM模型应用范围更广泛。
基于海洋气象历史观测资料和再分析数据等，利用LSTM深度神经网络方法，开展在有监督学习情况下的海面风场短时预报应用研究。以中国近海5个代表站为研究区域，通过气象台站观测数据和ERA-Interim 6 h再分析数据构建数据集。选取21个变量作为预报因子，分别构建两个LSTM深度神经网络框架(OBS_LSTM和ALL_LSTM)。经与2017年WRF模式6 h预报结果对比分析，得出如下结论：构建的两个LSTM风速预报模型可以大幅降低风速预报误差，RMSE分别降低了41.3%和38.8%，MAE平均降低了43.0%和40.0%；风速误差统计和极端大风分析发现，LSTM模型能够抓住地形、短时大风和台风等敏感信息，对于大风过程预报结果明显优于WRF模式；两种LSTM模型对比发现，ALL_LSTM模型风速预报误差最小，具有很好的稳定性和鲁棒性，OBS_LSTM模型应用范围更广泛。
2020, 42(1): 136-143.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.014
摘要:
渔港风暴潮研究对防灾减灾具有重要意义。本文构建了舟山海域嵌套网格的风暴潮模型，经天文潮与风暴潮实测资料验证效果良好。设计5个方向共14条台风路径，计算了2017年8月8−12日大潮期12～17级台风下舟山渔港的风暴潮位。结果表明，由于向岸风作用南侧SE向比北侧E向登陆台风所造成的最高风暴潮位高35.7%，差值可达82 cm；对于两端通海的舟山渔港，南侧0.5R处登陆的SE向台风，风向与东口门朝向一致而跟渔港走向斜交，有利于水体进入并滞留，此时风暴潮位最高。南侧12级台风下ESE、SE、SSE发生漫堤，而北侧登陆台风无漫堤风险，沉降等原因造成海堤防台能力两头低于中段；数值试验显示，若在小干岛东侧设置丁坝，可将17级台风作用下的漫堤概率由26.23%减为10.66%。
渔港风暴潮研究对防灾减灾具有重要意义。本文构建了舟山海域嵌套网格的风暴潮模型，经天文潮与风暴潮实测资料验证效果良好。设计5个方向共14条台风路径，计算了2017年8月8−12日大潮期12～17级台风下舟山渔港的风暴潮位。结果表明，由于向岸风作用南侧SE向比北侧E向登陆台风所造成的最高风暴潮位高35.7%，差值可达82 cm；对于两端通海的舟山渔港，南侧0.5R处登陆的SE向台风，风向与东口门朝向一致而跟渔港走向斜交，有利于水体进入并滞留，此时风暴潮位最高。南侧12级台风下ESE、SE、SSE发生漫堤，而北侧登陆台风无漫堤风险，沉降等原因造成海堤防台能力两头低于中段；数值试验显示，若在小干岛东侧设置丁坝，可将17级台风作用下的漫堤概率由26.23%减为10.66%。
2020, 42(1): 78-89.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.009
摘要:
对山东半岛泥质楔柱状样进行沉积物粒度分析，并在210Pb测年基础上结合黄河年输沙量、悬浮泥沙粒径、河口位置及沿岸流强弱替代指标等数据研究近百年来黄河改道及输沙量变化对远端沉积区沉积特征的影响。研究结果显示，研究区沉积物粒度的变化是黄河入海泥沙特征和沿岸流等水动力作用共同影响的结果。1884–1939年及1947–1999年，研究区沉积物粒度特征的变化主要受到沿岸流强弱的影响；1939–1947年及1999–2012年，受1938–1947年花园口决堤以及20世纪90年代末以来黄河年输沙量持续偏低致使源区泥沙不足的影响，沉积物粒度相对粗化，与沿岸流强度的相关性减弱。与黄河入海泥沙近端沉积区不同，研究区粒度特征对黄河尾闾改道事件不敏感，且对花园口决堤及年输沙量低于临界值的响应有一定程度的延迟，这与该区沉积物经历了再悬浮过程及中间复杂的物质混合有关。黄河改道及输沙量变化仍然是远端沉积区沉积特征演化不可忽视的因素。
对山东半岛泥质楔柱状样进行沉积物粒度分析，并在210Pb测年基础上结合黄河年输沙量、悬浮泥沙粒径、河口位置及沿岸流强弱替代指标等数据研究近百年来黄河改道及输沙量变化对远端沉积区沉积特征的影响。研究结果显示，研究区沉积物粒度的变化是黄河入海泥沙特征和沿岸流等水动力作用共同影响的结果。1884–1939年及1947–1999年，研究区沉积物粒度特征的变化主要受到沿岸流强弱的影响；1939–1947年及1999–2012年，受1938–1947年花园口决堤以及20世纪90年代末以来黄河年输沙量持续偏低致使源区泥沙不足的影响，沉积物粒度相对粗化，与沿岸流强度的相关性减弱。与黄河入海泥沙近端沉积区不同，研究区粒度特征对黄河尾闾改道事件不敏感，且对花园口决堤及年输沙量低于临界值的响应有一定程度的延迟，这与该区沉积物经历了再悬浮过程及中间复杂的物质混合有关。黄河改道及输沙量变化仍然是远端沉积区沉积特征演化不可忽视的因素。
2020, 42(1): 144-153.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.015
摘要:
本文基于中国南极考察第30航次、第32航次所获得的实测重力资料，结合NGDC资料，开展12个航次重力场数据的平差融合工作，全部386个交点平差后标准差减小为±1.53×10−5 m/s2，与卫星重力差值平均值为1.49×10−5 m/s2，均方差为±3.81×10−5 m/s2，并在此基础上采用频率域界面反演法计算莫霍面深度。研究发现，与沉积盆地对应重力异常低值相悖，在罗斯海北部盆地、维多利亚地盆地、中央海槽、东部盆地4个主要盆地腹地却表现为重力异常高值，跨度达100 km以上。莫霍面深度分布整体呈南深北浅之势，范围为10～28 km。伴随着罗斯海西部盆地的多次拉张及岩浆活动，该区域的地壳厚度和莫霍面深度高值和低值相间分布，并表现出越来越大的差异性。综合剖面结果表明，罗斯海重力异常值的长波长变化与莫霍面的起伏呈正相关关系，但是反演的莫霍面深度与区域重力场特征并非完全对应，所以岩浆底侵和地壳侵入仍不足以导致罗斯海盆地的重力异常或盆地几何形状。
本文基于中国南极考察第30航次、第32航次所获得的实测重力资料，结合NGDC资料，开展12个航次重力场数据的平差融合工作，全部386个交点平差后标准差减小为±1.53×10−5 m/s2，与卫星重力差值平均值为1.49×10−5 m/s2，均方差为±3.81×10−5 m/s2，并在此基础上采用频率域界面反演法计算莫霍面深度。研究发现，与沉积盆地对应重力异常低值相悖，在罗斯海北部盆地、维多利亚地盆地、中央海槽、东部盆地4个主要盆地腹地却表现为重力异常高值，跨度达100 km以上。莫霍面深度分布整体呈南深北浅之势，范围为10～28 km。伴随着罗斯海西部盆地的多次拉张及岩浆活动，该区域的地壳厚度和莫霍面深度高值和低值相间分布，并表现出越来越大的差异性。综合剖面结果表明，罗斯海重力异常值的长波长变化与莫霍面的起伏呈正相关关系，但是反演的莫霍面深度与区域重力场特征并非完全对应，所以岩浆底侵和地壳侵入仍不足以导致罗斯海盆地的重力异常或盆地几何形状。
2020, 42(1): 154-162.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.016
摘要:
利用近年来在台湾东部海域采集的多道地震和多波速测深资料，对该海域花东海盆区晚中新世以来的沉积充填演化特征进行描述和分析。通过对花东海盆区域地形特征描述、层序地层格架的建立和地震剖面的解译，在本区晚中新世以来的沉积充填中刻画出6种典型地震相类型，并分析其对应的沉积相类型，包括浊积扇、浊积水道充填、块体流、沉积物波、海底峡谷－伴生沉积物滑塌变形－充填、深水扇沉积。结合地震相平面分布及垂向沉积相叠置关系，将晚中新世－第四纪沉积充填演化划分为3个阶段：晚中新世晚期开始受到块体流冲蚀阶段，到海底峡谷冲刷－沉积物失稳－峡谷充填－再侵蚀阶段，到峡谷输送的大量沉积物在上新世以来主要堆积发育了沉积物波、浊积扇、深水扇等沉积体系阶段。
利用近年来在台湾东部海域采集的多道地震和多波速测深资料，对该海域花东海盆区晚中新世以来的沉积充填演化特征进行描述和分析。通过对花东海盆区域地形特征描述、层序地层格架的建立和地震剖面的解译，在本区晚中新世以来的沉积充填中刻画出6种典型地震相类型，并分析其对应的沉积相类型，包括浊积扇、浊积水道充填、块体流、沉积物波、海底峡谷－伴生沉积物滑塌变形－充填、深水扇沉积。结合地震相平面分布及垂向沉积相叠置关系，将晚中新世－第四纪沉积充填演化划分为3个阶段：晚中新世晚期开始受到块体流冲蚀阶段，到海底峡谷冲刷－沉积物失稳－峡谷充填－再侵蚀阶段，到峡谷输送的大量沉积物在上新世以来主要堆积发育了沉积物波、浊积扇、深水扇等沉积体系阶段。
2020, 42(1): 90-101.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.010
摘要:
本文利用TerraSAR-X(TSX)卫星于2010年4月22日在南海东沙岛附近海域获取的数据进行海洋内孤立波动力要素和海表流速信息的提取研究。基于TSX数据的后向散射强度信息，利用经验模态分解法得到内孤立波半波宽度，再利用两层模型法和参数化法计算得到内孤立波振幅和相速度。反演结果显示，利用参数化方法得到的振幅(约21～39 m)和两层模型法得到的相速度(约1.07 m/s)与历史实测资料较为一致。进而利用TSX的顺轨干涉数据获取研究海域内的多普勒速度，再分别采用M4S模型法和直接分离法处理，进而提取海表流速。结果显示，两种方法得到的海表流速的全场平均值较为一致，均为1.10 m/s左右。M4S模型法对流速最大值的改变量较大而直接分离法对流速最小值的改变量较大。M4S模型对内孤立波波峰线区域海表流速的修正大于无内孤立波的海域。最后，基于KdV方程计算得到内孤立波引起的表面流的流速约为0.28 m/s，对反演出的海表流速贡献占比23%。
本文利用TerraSAR-X(TSX)卫星于2010年4月22日在南海东沙岛附近海域获取的数据进行海洋内孤立波动力要素和海表流速信息的提取研究。基于TSX数据的后向散射强度信息，利用经验模态分解法得到内孤立波半波宽度，再利用两层模型法和参数化法计算得到内孤立波振幅和相速度。反演结果显示，利用参数化方法得到的振幅(约21～39 m)和两层模型法得到的相速度(约1.07 m/s)与历史实测资料较为一致。进而利用TSX的顺轨干涉数据获取研究海域内的多普勒速度，再分别采用M4S模型法和直接分离法处理，进而提取海表流速。结果显示，两种方法得到的海表流速的全场平均值较为一致，均为1.10 m/s左右。M4S模型法对流速最大值的改变量较大而直接分离法对流速最小值的改变量较大。M4S模型对内孤立波波峰线区域海表流速的修正大于无内孤立波的海域。最后，基于KdV方程计算得到内孤立波引起的表面流的流速约为0.28 m/s，对反演出的海表流速贡献占比23%。
2020, 42(1): 102-112.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.011
摘要:
台风风剖面信息是直观反映与台风中心不同距离的各点与平均风速关系的曲线，它是确定各级台风风圈范围的重要基础。本文利用HY-2A微波散射计海面风场资料，结合Holland风场模型提出了一种新的台风风剖面信息提取方法，并选取2012–2017年期间16期典型台风进行应用。结果表明：34 kt与50 kt风圈半径的平均均方根误差为37.6 km与18.3 km，该方法具有较好的适用性和精度。本研究对于描述台风结构特征及潜在的破坏力和台风可能的影响范围具有一定的现实意义。
台风风剖面信息是直观反映与台风中心不同距离的各点与平均风速关系的曲线，它是确定各级台风风圈范围的重要基础。本文利用HY-2A微波散射计海面风场资料，结合Holland风场模型提出了一种新的台风风剖面信息提取方法，并选取2012–2017年期间16期典型台风进行应用。结果表明：34 kt与50 kt风圈半径的平均均方根误差为37.6 km与18.3 km，该方法具有较好的适用性和精度。本研究对于描述台风结构特征及潜在的破坏力和台风可能的影响范围具有一定的现实意义。
2020, 42(1): 113-122.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.012
摘要:
极区海冰影响大气和海洋环流，对全球气候变化起着重要的作用。海冰密集度是表征海冰时空变化特征的重要参数之一。本文研究了利用FY-3C微波扫描辐射计亮温数据反演极区海冰密集度的方法。经过时空匹配、线性回归，修正了FY-3C微波辐射计亮温数据。使用两种天气滤波器和海冰掩模滤除了大气影响所造成的开阔海域虚假海冰；使用最小密集度模板去除陆地污染效应。通过计算2016年、2017年极区海冰面积及范围两个参数，对得到的海冰密集度产品进行了验证，两年的海冰范围和面积趋势基本与NSIDC产品一致，平均差异小于3%。本研究结果为发布我国自主卫星的极区海冰密集度业务化产品奠定了基础，制作的产品可保障面临中断的40多年极区海冰记录的连续性。
极区海冰影响大气和海洋环流，对全球气候变化起着重要的作用。海冰密集度是表征海冰时空变化特征的重要参数之一。本文研究了利用FY-3C微波扫描辐射计亮温数据反演极区海冰密集度的方法。经过时空匹配、线性回归，修正了FY-3C微波辐射计亮温数据。使用两种天气滤波器和海冰掩模滤除了大气影响所造成的开阔海域虚假海冰；使用最小密集度模板去除陆地污染效应。通过计算2016年、2017年极区海冰面积及范围两个参数，对得到的海冰密集度产品进行了验证，两年的海冰范围和面积趋势基本与NSIDC产品一致，平均差异小于3%。本研究结果为发布我国自主卫星的极区海冰密集度业务化产品奠定了基础，制作的产品可保障面临中断的40多年极区海冰记录的连续性。
2020, 42(1): 123-135.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.01.013
摘要:
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。
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。
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