2020年 第42卷 第9期
2020, 42(9): 1-8.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.001
摘要:
本文利用在菲律宾海布放的一套锚系潜标获取的长时间海流和水温观测数据，分析了吕宋海峡以东的深海海洋环境特征，着重阐释了该海域海流的全水深垂向结构及其低频变化特征。研究表明，表层(100～160 m)平均流向为西偏北，流速约为12.5 cm/s；中层(810 m)的平均流为西向，流速为2.6 cm/s；深层(1 550 m和2 560 m)的平均流速在1 cm/s以内，近底(4 040 m)的流向为较稳定的西南向，流速为2.3 cm/s。上层海流的动能比中层和深层大1～2个量级，总动能、平均动能、涡动动能均在表层最大，中层次之、深层最小，各层次涡动能均大于平均动能。中上层海流的低频变化具有极高的相似性，全年为81～85 d的周期振荡；近底层海流则不同，变化周期约为51 d。
本文利用在菲律宾海布放的一套锚系潜标获取的长时间海流和水温观测数据，分析了吕宋海峡以东的深海海洋环境特征，着重阐释了该海域海流的全水深垂向结构及其低频变化特征。研究表明，表层(100～160 m)平均流向为西偏北，流速约为12.5 cm/s；中层(810 m)的平均流为西向，流速为2.6 cm/s；深层(1 550 m和2 560 m)的平均流速在1 cm/s以内，近底(4 040 m)的流向为较稳定的西南向，流速为2.3 cm/s。上层海流的动能比中层和深层大1～2个量级，总动能、平均动能、涡动动能均在表层最大，中层次之、深层最小，各层次涡动能均大于平均动能。中上层海流的低频变化具有极高的相似性，全年为81～85 d的周期振荡；近底层海流则不同，变化周期约为51 d。
2020, 42(9): 9-21.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.002
摘要:
为应对频发的致命性海滩溺水事故，自然资源部开展了我国首次滨海旅游区裂流灾害技术调查，在华南地区发现大量滨海休闲海滩存在浅滩沙坝和裂流现象。作为全国调查的部分成果，本文应用多种方法研究了广东省3个热门海滩沙坝触发的裂流机理、特征和演变规律。地形动力计算和卫星影像显示了沙坝形态、岸线形状以及裂流的高度动态性，尤其在青澳湾裂流呈现非常规的反季节变化，冬季风险较高而夏季风险较低。在相位解析水动力数值模拟中，裂流表现出对沙坝形态、浪高、浪向的高度敏感性。沙坝间较宽间隙会产生尺寸较大的裂流区，但比起窄沟槽不一定伴随更强的流速。当大部分水流集中从邻近的较宽通道回流入海时，部分窄沟槽几乎没有裂流产生。裂流流速与浪高成正比与入射角成反比。数值模拟结果表明，当入射角达到10°～30°时，沿岸流会取代离岸流占主导地位。现场调查也验证了在低潮时，较浅的水深会放大水流和波浪的地形效应，导致裂流风险加剧。本文研究结果可为滨海旅游区裂流灾害的工程减缓措施和公共警示提供有益参考。未来将会持续开展针对特定岸线的长期观测，以为裂流预警报和风险管控积累足够的统计数据。
为应对频发的致命性海滩溺水事故，自然资源部开展了我国首次滨海旅游区裂流灾害技术调查，在华南地区发现大量滨海休闲海滩存在浅滩沙坝和裂流现象。作为全国调查的部分成果，本文应用多种方法研究了广东省3个热门海滩沙坝触发的裂流机理、特征和演变规律。地形动力计算和卫星影像显示了沙坝形态、岸线形状以及裂流的高度动态性，尤其在青澳湾裂流呈现非常规的反季节变化，冬季风险较高而夏季风险较低。在相位解析水动力数值模拟中，裂流表现出对沙坝形态、浪高、浪向的高度敏感性。沙坝间较宽间隙会产生尺寸较大的裂流区，但比起窄沟槽不一定伴随更强的流速。当大部分水流集中从邻近的较宽通道回流入海时，部分窄沟槽几乎没有裂流产生。裂流流速与浪高成正比与入射角成反比。数值模拟结果表明，当入射角达到10°～30°时，沿岸流会取代离岸流占主导地位。现场调查也验证了在低潮时，较浅的水深会放大水流和波浪的地形效应，导致裂流风险加剧。本文研究结果可为滨海旅游区裂流灾害的工程减缓措施和公共警示提供有益参考。未来将会持续开展针对特定岸线的长期观测，以为裂流预警报和风险管控积累足够的统计数据。
2020, 42(9): 22-29.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.003
摘要:
为了验证第三代海浪模式WAVEWATCH Ⅲ V5.16中不同海冰损耗源项在秋季波弗特海对海冰存在下海浪的模拟能力，建立自波弗特海至马更些河河口的两级嵌套海浪模型，对2014年8月1日至9月31日该海域北极风暴作用下的暴风浪有效波高进行模拟研究，并利用浮标实测数据对模拟结果进行对比分析。结果表明，在应用于大范围海域、缺乏海冰有效剪切模量、黏性系数等属性参数的前提下，离海冰较近、海浪能量受海冰控制作用较为明显的区域，各海冰源项中IC1源项表现最好，能够表现出更加符合波弗特海海域特定的冰情、冰况的能量耗散特征。
为了验证第三代海浪模式WAVEWATCH Ⅲ V5.16中不同海冰损耗源项在秋季波弗特海对海冰存在下海浪的模拟能力，建立自波弗特海至马更些河河口的两级嵌套海浪模型，对2014年8月1日至9月31日该海域北极风暴作用下的暴风浪有效波高进行模拟研究，并利用浮标实测数据对模拟结果进行对比分析。结果表明，在应用于大范围海域、缺乏海冰有效剪切模量、黏性系数等属性参数的前提下，离海冰较近、海浪能量受海冰控制作用较为明显的区域，各海冰源项中IC1源项表现最好，能够表现出更加符合波弗特海海域特定的冰情、冰况的能量耗散特征。
2020, 42(9): 30-37.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.004
摘要:
在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸，波浪在向海岸传播的过程中，可能经历多次破碎，而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中，波浪破碎是通过波能耗散来模拟的，但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程，特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型，模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数，并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明，新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟，而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果，并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。
在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸，波浪在向海岸传播的过程中，可能经历多次破碎，而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中，波浪破碎是通过波能耗散来模拟的，但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程，特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型，模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数，并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明，新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟，而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果，并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。
2020, 42(9): 38-49.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.005
摘要:
利用1980−2015年SODA温盐资料，结合Argo数据分析了印度洋偶极子(IOD)事件年份孟加拉湾障碍层的变化特征及其形成机制。结果表明，IOD事件年份孟加拉湾障碍层变化显著。纯的正IOD(纯pIOD)年份及伴随型pIOD年份盛期(9−11月)，除孟加拉湾内西南海域障碍层厚度略变厚约5 m外，赤道海域、安达曼海至孟加拉湾北部障碍层厚度均变薄5～15 m，此障碍层距平盛期形态在纯pIOD年份随pIOD消亡迅速消退，但在伴随型pIOD年份维持至翌年3−5月才开始弱化。纯的负IOD (纯nIOD)年份障碍层厚度变化特征与pIOD年份大体相反。进一步分析表明，IOD事件年份赤道风场距平的远地强迫造成等温层深度的变化是湾内障碍层变化的主因。在伴随型IOD年份，受ENSO事件的影响，赤道风场距平在IOD消亡后仍得以维持3个月以上，使得湾内障碍层距平形态持续更久。除赤道远地强迫外，湾内局地风场的Ekman抽吸作用以及混合盐度变化对障碍层厚度年际变化也有一定影响。
利用1980−2015年SODA温盐资料，结合Argo数据分析了印度洋偶极子(IOD)事件年份孟加拉湾障碍层的变化特征及其形成机制。结果表明，IOD事件年份孟加拉湾障碍层变化显著。纯的正IOD(纯pIOD)年份及伴随型pIOD年份盛期(9−11月)，除孟加拉湾内西南海域障碍层厚度略变厚约5 m外，赤道海域、安达曼海至孟加拉湾北部障碍层厚度均变薄5～15 m，此障碍层距平盛期形态在纯pIOD年份随pIOD消亡迅速消退，但在伴随型pIOD年份维持至翌年3−5月才开始弱化。纯的负IOD (纯nIOD)年份障碍层厚度变化特征与pIOD年份大体相反。进一步分析表明，IOD事件年份赤道风场距平的远地强迫造成等温层深度的变化是湾内障碍层变化的主因。在伴随型IOD年份，受ENSO事件的影响，赤道风场距平在IOD消亡后仍得以维持3个月以上，使得湾内障碍层距平形态持续更久。除赤道远地强迫外，湾内局地风场的Ekman抽吸作用以及混合盐度变化对障碍层厚度年际变化也有一定影响。
2020, 42(9): 50-60.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.006
摘要:
本文通过对中国第七次北极考察在西北冰洋阿尔法脊南部钻取的ARC7-LIC岩芯沉积物的XRF Ca/Al比值、冰筏碎屑和黏土矿物等研究，重建了中更新世以来研究区沉积物源和周边冰盖的演化历史。ARC7-LIC岩芯黏土矿物组合类型变化显示：深海氧同位素(MIS)29～13期黏土矿物组合主要以西伯利亚物源区为主，而MIS 12期以来以北美物源为主。黏土矿物组合的变化，反映中布容期前后洋流模式的改变。同时，MIS 12期高含量的蒙脱石可能来自北美物源。物源指标对比显示，劳伦冰盖在MIS 16期首次向西北冰洋大规模排泄冰山，并且从MIS 12期开始，西北冰洋周围冰盖的进退幅度增大。在MIS 6期、4期和3期，Ca/Al和高岭石含量的不协同变化指示北美冰盖的发育具有区域差异性，位于阿拉斯加北部和麦肯齐河流域的冰盖较班克斯岛−维多利亚岛一侧更发育，崩解的冰山能将高岭石带到研究区沉积下来。
本文通过对中国第七次北极考察在西北冰洋阿尔法脊南部钻取的ARC7-LIC岩芯沉积物的XRF Ca/Al比值、冰筏碎屑和黏土矿物等研究，重建了中更新世以来研究区沉积物源和周边冰盖的演化历史。ARC7-LIC岩芯黏土矿物组合类型变化显示：深海氧同位素(MIS)29～13期黏土矿物组合主要以西伯利亚物源区为主，而MIS 12期以来以北美物源为主。黏土矿物组合的变化，反映中布容期前后洋流模式的改变。同时，MIS 12期高含量的蒙脱石可能来自北美物源。物源指标对比显示，劳伦冰盖在MIS 16期首次向西北冰洋大规模排泄冰山，并且从MIS 12期开始，西北冰洋周围冰盖的进退幅度增大。在MIS 6期、4期和3期，Ca/Al和高岭石含量的不协同变化指示北美冰盖的发育具有区域差异性，位于阿拉斯加北部和麦肯齐河流域的冰盖较班克斯岛−维多利亚岛一侧更发育，崩解的冰山能将高岭石带到研究区沉积下来。
2020, 42(9): 61-68.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.007
摘要:
洋中脊热液活动多产生于不同扩张速率洋中脊的局部高地形区域，基于达西流体充填的孔隙−弹性热力学模型可以直观、有效地模拟出洋壳内部热液对流的形态、温度结构和喷发位置等信息。数值模拟结果和所得解析模型表明：不同规模的洋底地形起伏会对洋壳内部的热液对流形态产生不同程度的影响，高地形规模越大，起伏程度越大，下伏热液羽向地形高点的偏移就越明显。通过结合东太平洋海隆9°17′N热液区和大西洋洋中脊Lucky Strike热液区实际的跨轴水深分布，也可获得与二者实际喷发位置相吻合的模拟结果。地形起伏相关的洋中脊热液喷发模型揭示洋底低地形及其下伏渗透性洋壳表现为主要的海水充注区域，而高地形由于上覆压力的减小，使其成为汇集热液释放和喷发的主要区域。
洋中脊热液活动多产生于不同扩张速率洋中脊的局部高地形区域，基于达西流体充填的孔隙−弹性热力学模型可以直观、有效地模拟出洋壳内部热液对流的形态、温度结构和喷发位置等信息。数值模拟结果和所得解析模型表明：不同规模的洋底地形起伏会对洋壳内部的热液对流形态产生不同程度的影响，高地形规模越大，起伏程度越大，下伏热液羽向地形高点的偏移就越明显。通过结合东太平洋海隆9°17′N热液区和大西洋洋中脊Lucky Strike热液区实际的跨轴水深分布，也可获得与二者实际喷发位置相吻合的模拟结果。地形起伏相关的洋中脊热液喷发模型揭示洋底低地形及其下伏渗透性洋壳表现为主要的海水充注区域，而高地形由于上覆压力的减小，使其成为汇集热液释放和喷发的主要区域。
2020, 42(9): 69-78.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.008
摘要:
为解决甲烷渗漏系统末端裂隙系统空间分布规律问题，基于南海北部深水区高分辨率三维地震数据，采用可视化与相干体技术描述似海底反射层分布区裂隙空间结构与分布特征，阐述了裂隙产生的地质成因类型，讨论了裂隙与其他类型输导体系对甲烷气成藏的关系。似海底反射层界面上部空间裂隙远少于下部空间的地质结构体，使水合物成藏过程中甲烷气供大于散，对研究水合物成藏和检测甲烷气的渗漏有普遍指示作用。根据裂隙的发育规模，研究区大致可以识别出短裂隙、长裂隙、裂隙束、裂隙群(组) 4种类型，它们对流体的渗漏能力依次增强，这些裂隙在地层中往往以多类型共存的方式，或与其他地质构造共同构成渗漏系统。这些结果和认识对完善深水盆地甲烷气渗漏系统水合物成藏模式及成藏机理有广泛意义。
为解决甲烷渗漏系统末端裂隙系统空间分布规律问题，基于南海北部深水区高分辨率三维地震数据，采用可视化与相干体技术描述似海底反射层分布区裂隙空间结构与分布特征，阐述了裂隙产生的地质成因类型，讨论了裂隙与其他类型输导体系对甲烷气成藏的关系。似海底反射层界面上部空间裂隙远少于下部空间的地质结构体，使水合物成藏过程中甲烷气供大于散，对研究水合物成藏和检测甲烷气的渗漏有普遍指示作用。根据裂隙的发育规模，研究区大致可以识别出短裂隙、长裂隙、裂隙束、裂隙群(组) 4种类型，它们对流体的渗漏能力依次增强，这些裂隙在地层中往往以多类型共存的方式，或与其他地质构造共同构成渗漏系统。这些结果和认识对完善深水盆地甲烷气渗漏系统水合物成藏模式及成藏机理有广泛意义。
2020, 42(9): 79-86.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.009
摘要:
波浪波动时间过程及波列的模拟，对于开展实际波浪对于工程建筑物的作用具有重要的意义。本文采用线性叠加的单叠加模型，建立了多向不规则波浪的确定性模拟方法。基于理论模拟的规则波、单向不规则波和多向不规则波，验证了波浪确定性模拟方法的有效性。定性地对比分析了模拟波列和已知波列的一致性；定量地研究了模拟波浪在空间范围rr/Ls的误差分布情况(rr表示指定位置与给定位置的空间距离，Ls为有效波长)。并且建议，采用本文方法进行波浪确定性模拟时，最佳的浪高仪间距应小于0.12Ls。
波浪波动时间过程及波列的模拟，对于开展实际波浪对于工程建筑物的作用具有重要的意义。本文采用线性叠加的单叠加模型，建立了多向不规则波浪的确定性模拟方法。基于理论模拟的规则波、单向不规则波和多向不规则波，验证了波浪确定性模拟方法的有效性。定性地对比分析了模拟波列和已知波列的一致性；定量地研究了模拟波浪在空间范围rr/Ls的误差分布情况(rr表示指定位置与给定位置的空间距离，Ls为有效波长)。并且建议，采用本文方法进行波浪确定性模拟时，最佳的浪高仪间距应小于0.12Ls。
2020, 42(9): 87-99.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.010
摘要:
基于物理模型试验，探究畸形波和不规则波作用下浮体系泊张力差异问题。讨论相对波高、相对周期和畸形波参数α1对系泊张力的影响。结果显示：畸形波参数α1和浮体系泊张力显著相关。在α1=2.0～2.83范围内，畸形波作用下迎浪侧系泊张力最大值可达不规则波作用的1.9倍。在相对波高Hs/d=0.032～0.097范围内，畸形波作用下迎浪侧系泊张力最大值显著大于不规则波的作用结果，但畸形波和不规则波对应的1/3值及平均值几乎一致。就相对周期影响而言，迎浪侧系泊张力最大差别出现在谱峰周期Tp<T0p范围内。频域方面采用小波分析方法讨论畸形波和不规则波作用下浮体系泊张力时频谱特征，两种波浪作用下系泊张力时频特征有显著差别。
基于物理模型试验，探究畸形波和不规则波作用下浮体系泊张力差异问题。讨论相对波高、相对周期和畸形波参数α1对系泊张力的影响。结果显示：畸形波参数α1和浮体系泊张力显著相关。在α1=2.0～2.83范围内，畸形波作用下迎浪侧系泊张力最大值可达不规则波作用的1.9倍。在相对波高Hs/d=0.032～0.097范围内，畸形波作用下迎浪侧系泊张力最大值显著大于不规则波的作用结果，但畸形波和不规则波对应的1/3值及平均值几乎一致。就相对周期影响而言，迎浪侧系泊张力最大差别出现在谱峰周期Tp<T0p范围内。频域方面采用小波分析方法讨论畸形波和不规则波作用下浮体系泊张力时频谱特征，两种波浪作用下系泊张力时频特征有显著差别。
2020, 42(9): 100-109.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.011
摘要:
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。
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。
2020, 42(9): 110-118.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.012
摘要:
本文基于2017年634幅MODIS影像分析了安达曼海3个典型区域的内波空间分布特征，定量统计了波峰线长度、波包面积等特征参数，利用射线追踪法探讨了内波的潜在激发源并推算了内波的生成周期。研究表明，安达曼海北部海域的内波空间尺度较小，前导波波峰线的平均长度约为107 km，平均波包面积约为1 860 km2，内波的传播方向主要为东向以及西南向。安达曼海中部海域内波前导波波峰线的平均长度约为133 km，平均波包面积约为3 503 km2，超过70%的内波沿东偏北方向传播。苏门答腊岛北部海域内波前导波波峰线的平均长度约为131 km，平均波包面积约为2 997 km2，内波的传播方向主要为东向、东北向及东南向。安达曼海共有7个潜在内波激发源，内波的生成时间间隔介于11.5～13 h，具有明显的半日周期特征。
本文基于2017年634幅MODIS影像分析了安达曼海3个典型区域的内波空间分布特征，定量统计了波峰线长度、波包面积等特征参数，利用射线追踪法探讨了内波的潜在激发源并推算了内波的生成周期。研究表明，安达曼海北部海域的内波空间尺度较小，前导波波峰线的平均长度约为107 km，平均波包面积约为1 860 km2，内波的传播方向主要为东向以及西南向。安达曼海中部海域内波前导波波峰线的平均长度约为133 km，平均波包面积约为3 503 km2，超过70%的内波沿东偏北方向传播。苏门答腊岛北部海域内波前导波波峰线的平均长度约为131 km，平均波包面积约为2 997 km2，内波的传播方向主要为东向、东北向及东南向。安达曼海共有7个潜在内波激发源，内波的生成时间间隔介于11.5～13 h，具有明显的半日周期特征。
2020, 42(9): 119-133.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.013
摘要:
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。
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。
2020, 42(9): 134-142.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.09.014
摘要:
悬浮泥沙作为重要水质参数，其分布和动态变化对河口及近岸的生态、环境、物质循环等都具有深远的影响。我国静止轨道高分四号(GF-4)卫星数据具有高时间和高空间分辨率的观测优势，在水色遥感上具有重大应用潜力。为探究GF-4卫星对悬浮泥沙浓度的监测能力，本文以杭州湾为研究区，构建反演模型，利用静止海洋水色成像仪进行交叉验证。结果表明，以GF-4卫星第5和第4波段遥感反射率的比值作为遥感因子建立的反演模型精度较高，决定系数为0.92，均方根误差为223.2 mg/L，平均相对误差为17.2%。交叉验证结果显示，GF-4卫星作为一种新的遥感数据源，在低浓度区与静止海洋水色成像仪反演悬浮泥沙浓度分布相似，但在高浓度区的差异随浓度增高而增大，总体可满足中国大部分海区的监测需求。
悬浮泥沙作为重要水质参数，其分布和动态变化对河口及近岸的生态、环境、物质循环等都具有深远的影响。我国静止轨道高分四号(GF-4)卫星数据具有高时间和高空间分辨率的观测优势，在水色遥感上具有重大应用潜力。为探究GF-4卫星对悬浮泥沙浓度的监测能力，本文以杭州湾为研究区，构建反演模型，利用静止海洋水色成像仪进行交叉验证。结果表明，以GF-4卫星第5和第4波段遥感反射率的比值作为遥感因子建立的反演模型精度较高，决定系数为0.92，均方根误差为223.2 mg/L，平均相对误差为17.2%。交叉验证结果显示，GF-4卫星作为一种新的遥感数据源，在低浓度区与静止海洋水色成像仪反演悬浮泥沙浓度分布相似，但在高浓度区的差异随浓度增高而增大，总体可满足中国大部分海区的监测需求。
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