检索结果-内蒙古大学图书馆

气候与环境研究 2019年第4期24卷 417-429页

作者：王鹏飞李建平黄刚中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266003 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高... 详细信息

利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高斯型的初值),高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。与3、4、5、6阶RK算法配合的Li空间差分方案有效阶数可以达到5、7、9、10阶。RK算法的阶数为5(6)阶时,总误差控制在10-7(10-8)以内。随RK阶数增加Li微分的有效阶数有增加趋势,且总误差逐渐减小。定常转速的背景场算例中(偏心的高斯型初值),当RK阶数为3时,最优空间差分阶数为10;相应的阶数为4、5、6时对应的空间最优阶为16,22,22,总计算误差可以控制在10^-15~10^-16。随着精度的提高,误差的绝对值减小很迅速,说明算法是非常有效的。对于圆锥型初值(定常转速的背景场),4、5、6阶RK算法和3阶算法的效果差不多。高阶算法对此类具有导数不连续点的算例,效果不如高斯初始场好,结果不能保持正定,有些地方误差出现下冲和上翘。随着空间差分精度的提高,非正定的解数量和数值减小,误差的绝对值减小,说明了算法在一定程度上是有效的,但并不适合追求极高的算法阶数。这与谱方法中的导数不连续问题有些相似,误差的产生主要源于导数的不连续性,差分类方法仅能获得与导数连续性阶数相当的算法精度。各种算例中,采用恰当的边界条件是必要的,例如旋转背景场算例,比较适合使用无穷远边界条件,否则会出现计算不稳定或无法将计算误差控制到较小的范围内。

关键词： Runge-Kutta-Li格式高阶算法二维平流方程

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基于C-2PO模型和CMOD5.N地球物理模式函数的SAR风速反演性能评估

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海洋学报 2018年第9期40卷 103-112页

作者：方贺谢涛周育锋杨劲松赵立何宜军 William.Perrie 南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 北京应用气象研究所北京100029 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室浙江杭州310012 Fisheries&Oceans Canada Bedford Institute of OceanographyDartmouthNova ScotiaB2Y 4A2Canada

本文选取142幅RADARSAT-2全极化合成孔径雷达(SAR)影像,在没有入射角输入的情况下,首先利用C-2PO模型进行海面风速反演。随后,将同一时空下的ASCAT散射计风向作为初始风向,提取相应雷达入射角,利用地球物理模式函数(GMF)CMOD5.N对142幅... 详细信息

本文选取142幅RADARSAT-2全极化合成孔径雷达(SAR)影像,在没有入射角输入的情况下,首先利用C-2PO模型进行海面风速反演。随后,将同一时空下的ASCAT散射计风向作为初始风向,提取相应雷达入射角,利用地球物理模式函数(GMF)CMOD5.N对142幅SAR影像进行风速计算。反演结果与美国国家资料浮标中心海洋浮标风速数据对比,结果显示:CMOD5.N GMF和C-2PO模型均可反演出较高精确度的海面风速,其均方根误差分别为1.68 m/s和1.74 m/s。此外,研究发现,在低风速段,CMOD5.N GMF的风速反演精度要明显优于C-2PO模型。针对这一现象,本文以SAR系统成像机理为基础,以低风速SAR图像为具体案例,给出了3种造成这一现象的原因。

关键词：全极化合成孔径雷达海面风速交叉极化地球物理模式函数反演

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CTD海洋观测数据多重压缩加密算法设计

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海岸工程 2018年第2期37卷 23-29页

作者：单海艳熊学军郭延良于龙国家海洋局第一海洋研究山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

对数据进行压缩、加密是解决海洋观测数据卫星传输通信费用高、数据安全性低等问题的有效手段。针对温盐深仪(Conductivity Temperture Depth,CTD)海洋观测数据,提出了一种新的加密算法——多重压缩加密算法。该算法结合数据特点,将数... 详细信息

对数据进行压缩、加密是解决海洋观测数据卫星传输通信费用高、数据安全性低等问题的有效手段。针对温盐深仪(Conductivity Temperture Depth,CTD)海洋观测数据,提出了一种新的加密算法——多重压缩加密算法。该算法结合数据特点,将数据压缩和加密技术结合在一起,不仅能对数据进行有效加密,同时还能对数据进行有效压缩。为保证数据解密时能够完全还原,算法需首先对整体数据进行误码检测,将数据分为误码区和正常数据区,然后对误码区保持原码不变,对正常数据区进行压缩加密编码。最后通过编程实现了该算法,并对算法的应用效果进行了测试。结果表明,该算法具有很好的压缩和加密效果。

关键词： CTD海洋观测数据数据压缩数据加密算法

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基于南海北部开放航次观测的2004-2005年次表层盐度异常特征与形成机制

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海洋与湖沼 2018年第1期49卷 9-16页

作者：张博曾丽丽陈举谢强黄科中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室广州510301 中国科学院大学北京100049 中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222 中国科学院深海科学与工程研究所三亚572099 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266237

基于2004—2013年的南海北部开放航次数据和1980—2010年Simple Ocean Data Assimilation(SODA)数据,发现南海北部次表层水体盐度在2004—2005年间盐度显著增大,相比于气候态均值分别增加了0.1和0.14,而且温盐特征曲线显示盐度增大的现... 详细信息

基于2004—2013年的南海北部开放航次数据和1980—2010年Simple Ocean Data Assimilation(SODA)数据,发现南海北部次表层水体盐度在2004—2005年间盐度显著增大,相比于气候态均值分别增加了0.1和0.14,而且温盐特征曲线显示盐度增大的现象主要发生在150m以浅。2004年净淡水通量仅略低于气候态均值,2005年净淡水通量则明显高于气候态均值,因此净淡水通量不会是导致此高盐事件的有利因素。我们进一步通过块体简化盐度收支方程,定量评估盐度收支方程里中平流输运项(包括跨海盆经吕宋海峡的平流输运项和南海海盆内部南北海盆之间的平流输运项)的贡献。发现在2004年,通过吕宋海峡进入南海北部的盐含量输运显著大于气候态均值,是导致南海北部上层水体盐度迅速增大的主要原因。为探究2005年南海北部盐度持续增强的原因,我们进一步比较2004年和2005年的平流项演变,发现相对于2004年,虽然2005年吕宋海峡盐含量输运略低于气候态均值,但南海内部南海南北海盆间(通过18?N断面进入南海北部)的盐含量输运增强,即在2005年,海盆内部经向平流盐输运的贡献是促使南海北部上层盐度继续增强的关键因素。

关键词：南海北部盐度异常盐度收支次表层吕宋海峡 18°N断面

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第二次国际印度洋科学考察计划(IIOE-2)介绍

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海洋科学进展 2017年第1期35卷 1-7页

作者：于卫东方越刘琳王永刚周磊邱云杜岩国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061 国家海洋局第二海洋研究所浙江杭州310012 国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005 中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 热带海洋环境国家重点实验室广东广州510301

为纪念首次国际印度洋科学考察计划(International Indian Ocean Expedition,IIOE)成功实施50周年,进一步推动印度洋多学科交叉的新认识,政府间海洋学委员会(Intergovernmental Oceanographic Commission,IOC)、国际海洋研究科学委员会(Scientific Committee on Oceanic Research,SCOR)和印度洋全球海洋观测系统计划(Indian Ocean Global Ocean Observing System,IOGOOS)在2015年联合启动了第二次国际印度洋科学考察计划(Second International Indian Ocean Expedition,IIOE-2,2015—2020年)。本文简要回顾了首次IIOE的发起、实施和主要成果,介绍了IIOE-2的主要内容和我国的优先参与方向,呼吁我国科学家将IIOE-2与我国"一带一路"倡议相结合,更加积极地参与IIOE-2国际合作,推动在印度洋环流与气候、海洋生态系统与可持续发展、地球生物化学循环、海底科学等领域取得新的科学进展。

关键词：印度洋国际合作考察学科交叉

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人工智能支持下的中层海洋遥感技术

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前瞻科技 2022年第2期1卷 103-120页

作者：陈戈杨杰吴立新中国海洋大学海洋技术学院中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室

从百米到千米尺度的中层海洋是地球系统中极为关键而又缺乏认知的部分，许多重要的海洋过程都发生于此。在传统海洋学理论和现场观测相对缺乏的背景下，如何“由表及里”地从太空“遥感”中层海洋是一个极具挑战性的科学问题。人工智能... 详细信息

从百米到千米尺度的中层海洋是地球系统中极为关键而又缺乏认知的部分，许多重要的海洋过程都发生于此。在传统海洋学理论和现场观测相对缺乏的背景下，如何“由表及里”地从太空“遥感”中层海洋是一个极具挑战性的科学问题。人工智能搭建了数据科学与海洋科学的新桥梁（称之为“深蓝AI”)，是推动元宇宙时代海洋科学范式变革的有力武器。文章首先阐述了百米海洋的水体运动与千米海洋的垂直层化等基础先验知识，以及卫星遥感、现场观测等技术手段为深蓝AI提供的数据资源；然后从关联统计、物理牵引和数学驱动3个神经网络层面着重论述了为实现中层海洋遥感而构建的深蓝AI普适方法论；最后围绕典型海洋动力过程，阐述了深蓝AI技术在挖掘海洋数据空间共性规律，进而实现“由表及里”的知识发现等方面所具有的独特优势和应用潜力。

关键词：中层海洋遥感深蓝AI 海洋大数据物理牵引神经网络数学驱动神经网络

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基于LSTM的海洋表面短期风速预测研究

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海洋科学 2022年第11期46卷 55-66页

作者：李亚蒙孙宝楠丁军航官晟青岛大学自动化学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 青岛大学山东省生态纺织协同创新中心山东青岛266071

为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法... 详细信息

为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法,对该站点所在海区海面风速在各季节性代表月份海面风速的24 h短期预测。同时通过不同预测时长的实验以及与BP(back propagation)神经网络神经网络和径向基函数神经网络(radialbasisfunctionneuralnetwork,RBF)的预测效果对比实验,证明了LSTM预测方法相比上述两种神经网络预测方法,在海表面风速预测应用中的优越性。最后通过多个海域对应的站点风速数据预测实验,证明了LSTM神经网络模型的普遍适用性,由相关系数和预测误差的分析可知该方法具备应对急剧变化数据的预测稳定性,可以作为海洋表面风速短期预测的一种可靠方法。

关键词：神经网络长短期记忆网络模型海面风速短期预测

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湾流及邻近海区15 m层流场特征分析

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海岸工程 2018年第2期37卷 30-40页

作者：徐以正熊学军郭延良于龙国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061

基于1979—2017年共38 a的水帆位于15 m层的Argos漂流浮标资料,分析了湾流及邻近海区表层的多年年平均、夏半年和冬半年平均流场特征,主要包括湾流的流动路径、流速变化、支流分布以及邻近海区的涡旋运动等。湾流的流动路径是由若干个... 详细信息

基于1979—2017年共38 a的水帆位于15 m层的Argos漂流浮标资料,分析了湾流及邻近海区表层的多年年平均、夏半年和冬半年平均流场特征,主要包括湾流的流动路径、流速变化、支流分布以及邻近海区的涡旋运动等。湾流的流动路径是由若干个弯曲流段与平直流段共同组成的,从佛罗里达海峡至哈特勒斯角的流段路径基本沿着美国东部海岸线,夏半年与冬半年平均的流动路径基本一致,而从哈特勒斯角以东至纽芬兰浅滩的流段路径较为平直,在纽芬兰浅滩附近海域出现多次弯曲过程,该流段在夏半年弯曲较为明显,冬半年相对平直。汇入湾流的支流与流出的分支在夏半年与冬半年的流速存在一定差异;湾流邻近海区的涡旋运动多发生在流动方向的右侧,且冬半年涡旋运动略强于夏半年。湾流的流速分布呈现出平直流段的高流速区段和弯曲流段的低流速区相互交错的状况,且夏半年流速整体强于冬半年。

关键词：漂流浮标湾流邻近海区流场

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地球系统模式FIO-ESM对2016—2017年La Nia事件及其对中国近海地区影响的预测

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海岸工程 2017年第1期36卷 12-21页

作者：廖华夏鲍颖宋振亚舒启尹训强国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

最近的观测表明赤道太平洋中部及东部的水温略低于拉尼娜事件的阈值,但大气与海洋的状态还不足以完全支持转为弱拉尼娜现象。本研究基于地球系统模式FIO-ESM和集合调整卡尔曼滤波同化方案建立的短期气候同化和预测系统,进行了1992-01-01... 详细信息

最近的观测表明赤道太平洋中部及东部的水温略低于拉尼娜事件的阈值,但大气与海洋的状态还不足以完全支持转为弱拉尼娜现象。本研究基于地球系统模式FIO-ESM和集合调整卡尔曼滤波同化方案建立的短期气候同化和预测系统,进行了1992-01-01—2016-10-31的模式同化,结果表明同化系统能够为预测提供较好的初始场。随后对2016—2017年拉尼娜事件的状态以及中国近海地区气温和降水异常进行了未来6个月的预测,结果表明赤道太平洋会在2016年年底继续降温,Nio3.4区海温异常将持续略低于拉尼娜事件的阈值-0.5℃,说明2016—2017年为弱拉尼娜事件,2017年春季东太平洋继续降温,表明此次拉尼娜事件可能会持续较长时间。预测结果同时也表明2016年冬季至2017年春季中国近海地区存在着北高南低的气温异常分布,中国南部地区降水存在负异常。拉尼娜带来的极端天气与气候异常会对中国沿岸地区带来巨大影响,但总体来说2016—2017年拉尼娜事件对中国的影响相对较弱。

关键词：拉尼娜短期气候预测 FIO-ESM 集合调整卡尔曼滤波同化方案中国近海地区

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南海北部夏季定点实测波浪统计分析

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海岸工程 2020年第3期39卷 213-223页

作者：卢燕王冠琳王道龙王新怡自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

由于波浪要素的变化对海洋工程设施选址、海上作业和安全生产等工作具有重要的参考价值,故对实测波浪数据进行科学的分析是极为重要的。根据南海北部观测站现场实测资料,分析了1997年6月至8月(夏季)该站位附近的波浪特征,并着重分析了9... 详细信息

由于波浪要素的变化对海洋工程设施选址、海上作业和安全生产等工作具有重要的参考价值,故对实测波浪数据进行科学的分析是极为重要的。根据南海北部观测站现场实测资料,分析了1997年6月至8月(夏季)该站位附近的波浪特征,并着重分析了9710号(VICTOR)台风过境波浪特性及波浪谱拟合。为给海洋工程建设提供必要的参考,详细解析了观测期间有效波高按方向出现的频率、平均有效波高和最大有效波高的玫瑰图以及波高、周期联合分布表和波高、波向联合分布表等。统计结果表明,观测期间波浪最大平均有效波高2.77 m,最大有效波高10.66 m,其主波向S,最大平均谱峰周期(Tp)7.9 s;由于台风的影响,这些特征值都发生在1997年8月;并特别指出,9710号台风期间的波浪以风浪为主导,占比64%,台风浪最大有效波高10.66 m,主波向S,谱峰周期10.77 s。经波浪谱分析认为,本观测台风过境期间有效波高高于8 m的波浪谱,可使用波浪JONSWAP谱解析。

关键词：南海北部波浪要素特征 9710号台风 JONSWAP谱

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