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2019年夏季楚科奇海混合层特征分析

海洋科学进展 2025年第1期43卷 93-105页

作者：孙永才林丽娜魏泽勋刘娜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 崂山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

为探究2019年夏季楚科奇海混合层的形成机制,采用多源高分辨率CTD数据,利用固定阈值法确定混合层深度(Mixed Layer Depth,MLD),并通过相关性分析和多元线性回归研究影响MLD的主要因素。研究表明,在该区域,采用0.1kg/m^(3)的阈值标准能... 详细信息

为探究2019年夏季楚科奇海混合层的形成机制,采用多源高分辨率CTD数据,利用固定阈值法确定混合层深度(Mixed Layer Depth,MLD),并通过相关性分析和多元线性回归研究影响MLD的主要因素。研究表明,在该区域,采用0.1kg/m^(3)的阈值标准能更准确地估算MLD。从层化指数来看,盐度在楚科奇海的密度形成中占主导地位,对MLD的影响较大。本研究还发现,在3个海区风、动量通量和浮力通量对MLD影响的比较中,楚科奇海北部海区混合层深度分别受风和动量通量的影响最显著,而南部海区混合层深度受浮力通量的影响最显著。此外,在3个海区中北部海区动量通量和浮力通量的协同作用对MLD的贡献率最大。在不同区域,层化和风对MLD的影响程度不同,在楚科奇海北部,风对MLD的影响远大于层化,贡献率分别为38%和9%。除楚科奇海北部外的2个区域,风和层化对MLD的贡献几乎相等。

关键词：楚科奇海混合层特征浮力通量动量通量层化

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锚系阵列结合水下滑翔机观测策略研究——以南海中部为例

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海洋科学进展 2025年第1期43卷 118-132页

作者：罗强王冠琳滕飞徐腾飞王岩峰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 崂山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

南海复杂的地形与水动力环境给观测带来了挑战,结合多种观测手段优势互补组成海洋观测网是南海观测未来的发展方向。本文选取锚系阵列与水下滑翔机这2种主要的定点观测和移动观测手段,以南海中部为例,设计锚系阵列与水下滑翔机的布放站... 详细信息

南海复杂的地形与水动力环境给观测带来了挑战,结合多种观测手段优势互补组成海洋观测网是南海观测未来的发展方向。本文选取锚系阵列与水下滑翔机这2种主要的定点观测和移动观测手段,以南海中部为例,设计锚系阵列与水下滑翔机的布放站位,并基于区域海洋数值模式构建数据同化系统,设计观测系统模拟实验,进而通过对比不同方案下锚系阵列和水下滑翔机站位温盐数据的同化结果,探讨两者相结合的观测策略。在0~1000 m水深,模拟实验结果表明:受限于站位数量及分布位置,仅利用锚系阵列观测数据对温盐的同化精度改善有限;水下滑翔机观测数据的加入使得改进较为明显,对温度同化的改进主要体现在100~500 m,对盐度同化的改进则主要体现在100~250 m,这也分别对应初始温盐同化结果的均方根误差峰值深度区间;水下滑翔机初始布放站位与运动方式也会对实验结果产生影响,对于南海中部区域,水下滑翔机水平向右运动采样对温度的同化效果更好,在初始布放站位附近循环采样对盐度和海面高度异常同化效果更好。观测系统模拟实验结果可为南海未来的海洋观测网设计提供参考。

关键词：锚系阵列水下滑翔机南海观测系统模拟实验

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基于YOLOv5s模型的北极气旋目标检测方法

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极地研究 2025年第1期37卷 1-10页

作者：王钰坤谢涛向儒萱毅张雪红白淑英南京信息工程大学遥感与测绘工程学院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自然资源部遥感导航一体化应用工程技术创新中心江苏省协同精密导航定位与智能应用工程研究中心

北极气旋是影响北极环境的主要天气系统之一,对其准确识别对北极航海保障具有至关重要的意义。本文基于欧洲中期天气预报中心推出的第五代大气再分析产品（ERA5）平均海平面气压数据,构建北极气旋目标检测的数据集,训练北极气旋识别的... 详细信息

北极气旋是影响北极环境的主要天气系统之一,对其准确识别对北极航海保障具有至关重要的意义。本文基于欧洲中期天气预报中心推出的第五代大气再分析产品（ERA5）平均海平面气压数据,构建北极气旋目标检测的数据集,训练北极气旋识别的深度学习目标检测You Only Look Once version5（YOLOv5s）模型,并与其他深度学习目标检测模型Single Shot Multibox Detector（SSD）、Faster R-CNN、YOLOv4进行性能的验证与比较。试验结果表明,YOLOv5s的检测精确率、平均准确率和刷新频率分别为95.26%、98.09%和64.85 s-1,刷新频率较其余4种模型中效果最好的SSD模型提高了15.65 s-1。YOLOv5s模型检测速度快、精度高且具有更好的识别能力,能够有效识别北极气旋目标,对北极气旋的识别具有较好的应用前景。因此,本文选取2021年冬季、夏季的北极气旋进行个例分析。结果显示,冬季3月8日12时产生的北极气旋生命周期为48 h,平均强度为54.62,夏季9月21日6时的气旋生命周期为84 h,平均强度为42.82,符合北极气旋生命周期夏长冬短,气旋强度冬强夏弱的特点。YOLOv5s模型为北极气旋的检测识别提供了新方法和新思路。

关键词：北极北极气旋识别 ERA5 深度学习 YOLOv5s模型

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一种适于海浪测量的立体摄影物理模型

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物理学报 2017年第5期66卷 307-316页

作者：王英霞姜文正乔方利陈思宇中国海洋大学海洋与大气学院青岛266100 国家海洋局第一海洋研究所海洋环境与数值模拟研究室海洋环境科学与数值模拟国家海洋局重点实验室青岛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青岛266237

由于在海面上布设控制点较为困难,本文发展了一种无需海面控制点的立体摄影物理模型.该模型依次通过相机固有参数标定、相对定向和基于平均海面的绝对定向三个环节实现,文中给出了各个环节的控制方程和具体算法.利用室内实验时拍摄的一... 详细信息

由于在海面上布设控制点较为困难,本文发展了一种无需海面控制点的立体摄影物理模型.该模型依次通过相机固有参数标定、相对定向和基于平均海面的绝对定向三个环节实现,文中给出了各个环节的控制方程和具体算法.利用室内实验时拍摄的一个影像对,将共面方程和距离方程联立构成闭合方程组,实现相机固有参数的标定;利用外海测量时拍摄的一个影像对,采用共面方程实现相对定向参数的标定;利用外海测量时拍摄的一个影像对序列,在左相机坐标系中通过影像匹配确定平均海面,建立特定的物方坐标系,并实现绝对定向.室内实验检验了固有参数控制方程的收敛性并表明定标精度较高;外海实验成功地构建了海面高度场,这表明本文提出的相对定向和绝对定向方法是可行的.该模型只需将两个相机按一定方位架设在平台上即可进行海浪测量,免去了繁琐的海面控制点布设过程,降低了工作难度和成本,有利于立体摄影海浪测量技术的推广和应用.

关键词：立体摄影海狼固有参数控制点

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基于卫星测高资料的班达海海平面季节及年际变化研究

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海洋与湖沼 2016年第4期47卷 719-729页

作者：王立伟王永刚徐腾飞魏泽勋国家海洋局第一海洋研究所青岛266061 海洋国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266061

本文基于法国空间局AVISO提供的格点化绝对动力地形(MADT:maps of absolute dynamic topography)资料,分析了1993年1月—2013年12月班达海(Banda Sea)海平面的季节和年际变化特征。班达海海面高度的季节变化主要表现为12月到翌年4月西... 详细信息

本文基于法国空间局AVISO提供的格点化绝对动力地形(MADT:maps of absolute dynamic topography)资料,分析了1993年1月—2013年12月班达海(Banda Sea)海平面的季节和年际变化特征。班达海海面高度的季节变化主要表现为12月到翌年4月西北季风盛行时较高,7月到10月东南季风盛行时较低,全年变化幅度为16.5cm;班达海东部近阿拉弗拉海(Arafuru Sea)与西南部近弗洛勒斯海(Flores Sea)海平面随季风转换表现出"跷跷板"形态。海平面的变化受比容海平面变化和海水质量变化共同调制,其中比容海面高度季节变化振幅为14cm左右,约占海平面变化的84%,并且班达海比容海平面的季节性空间分布与总体海平面具有明显的一致性,因此比容海平面的变化是造成班达海海平面季节变化的主要原因;而风生Ekman流引起的海水堆积会影响班达海东北部的海平面高度。年际尺度上,班达海海平面与ENSO事件密切相关,月平均海面高度异常EOF分解第一模态方差贡献率高达96%,第一模态时间序列(PC1)滞后Ni?o3.4指数1个月左右时相关系数达到–0.76,远超过95%置信度水平;相比之下,IOD事件对班达海海平面的影响较小,PC1与印度洋偶极子指数(DMI)之间的最大相关系数仅为–0.3,低于95%置信度水平。并且月平均比容海平面异常和动力地形异常之间的差异在ENSO事件期间显著增大,表明ENSO事件引起的平流输送在班达海海平面高度年际变化中起到重要作用。

关键词：班达海海面高度季节及年际变化比容海面高度

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FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E海冰密集度比较及印证

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遥感学报 2018年第5期22卷 723-736页

作者：王晓雨管磊李乐乐中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系青岛266100 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266071

本文对2011-07-01—2011-09-30风云三号B星(FY-3B)搭载的微波成像仪MWRI(Microwave Radiometer Imager)和Aqua卫星搭载的微波扫描辐射计AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for Earth Observing System)观测数据获取的海冰密集度产品进行比较及印证。首先,逐日比较FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E区域平均海冰密集度;其次,逐月比较FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E月平均海冰密集度;最后,使用Aqua卫星搭载的中等分辨率成像光谱辐射计MODIS数据进行印证。MWRI和AMSR-E比较结果为(1)MWRI与AMSR-E逐日区域平均海冰密集度变化趋势一致,MWRI海冰密集度均高于AMSR-E,7—9月MWRI与AMSR-E逐日平均偏差月平均值分别为8.55%、7.67%、2.58%,逐日标准差月平均值分别为12.16%、12.08%、10.43%,二者差异逐月减小。(2)MWRI与AMSR-E月平均海冰密集度差呈现逐月递减趋势,7—9月MWRI与AMSR-E逐月平均偏差分别为7.37%、6.53%、1.51%,逐月标准差分别为4.61%、4.36%、3.64%,MWRI与AMSR-E差异逐月减小的原因是二者在密集度较低的边缘区域差异较大,而夏季随着边缘区域海冰的融化,二者差异逐渐减小。MWRI和AMSRE海冰密集度与MODIS印证结果为:(1)密集度小于95%情况下,MWRI与AMSR-E海冰密集度均比MODIS偏高,AMSR-E更接近MODIS,MWRI高估,误差较大。(2)密集度大于等于95%情况下,MWRI与AMSR-E海冰密集度均比MODIS偏低,AMSR-E偏低更多,MWRI结果更好。

关键词：海冰密集度 FY-3B/MWRI Aqua/AMSR-E 比较印证 MODIS 冰水识别

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内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究

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海洋与湖沼 2018年第3期49卷 457-470页

作者：姜锦东方国洪滕飞徐晓庆国家海洋局第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟重点实验室青岛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青岛266200

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根... 详细信息

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。

关键词：潮汐潮汐能量内潮耗散自吸负荷潮南海

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FY-3B/MWRI与GCOM-W1/AMSR-2亮温数据在北极地区的交叉定标

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遥感学报 2020年第8期24卷 1032-1044页

作者：唐晓彤陈海花管磊李乐乐中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系青岛266100 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266071

为了使搭载在风云三号B星上的微波成像仪MWRI(Microwave Radiation Imager)与搭载在GCOM-W1(Global Change Observation Mission 1st-Water)卫星上的AMSR-2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)的数据可以衔接使用,并为以后FY-3B/MWRI北极地区遥感参数反演研究提供基础,以GCOM-W1/AMSR-2数据为对比数据,北极海洋区域为研究区域,对两传感器对应的10个通道的升、降轨亮温数据进行交叉定标。首先,对MWRI和AMSR-2各通道逐月在研究区域进行偏差分析;其次,对MWRI和AMSR-2各通道逐月在海冰区域和开阔水域进行偏差分析;最后,对MWRI和AMSR-2各通道逐月在研究区域进行交叉定标,并对定标结果进行评价。研究结果表明:(1)MWRI各通道亮温数据小于AMSR-2,且相同频率下,垂直极化各通道逐月平均偏差的绝对值大于水平极化各通道,升、降轨数据在各通道的差异较小,逐月平均偏差的差值小于1 K;(2)在海冰区域,升、降轨各通道逐月平均偏差相差小于1 K,在开阔水域则介于0—1.5 K;(3)通过进行线性回归分析,MWRI和AMSR-2各通道相关系数大于0.99,具有强相关性,并得到升、降轨各通道各月份交叉定标的斜率和截距;(4)定标后MWRI的亮温值与AMSR-2的亮温值一致性较好,说明交叉定标的效果较好。

关键词：遥感 MWRI AMSR-2 北极地区亮度温度交叉定标风云三号

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湍流混合输运通量的数学物理描述基础——高确定性闭合的湍流二阶矩和基本特征量控制方程组

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海洋与湖沼 2017年第5期48卷 895-911页

作者：袁业立庄展鹏杨光兵国家海洋局第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟重点实验室青岛266061 青岛海洋科学和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

湍流,在海洋动力系统其他类运动的控制方程组中,主要以输运通量剩余项的形式出现,它是最重要的海洋混合运动主体。本文的主要研究目标是,在湍流最新研究成果及其子系统控制方程组基础上,提出高确定性的二阶矩闭合原理,导出闭合的二阶矩... 详细信息

湍流,在海洋动力系统其他类运动的控制方程组中,主要以输运通量剩余项的形式出现,它是最重要的海洋混合运动主体。本文的主要研究目标是,在湍流最新研究成果及其子系统控制方程组基础上,提出高确定性的二阶矩闭合原理,导出闭合的二阶矩和基本特征量控制方程组,建立湍流输运通量的数学物理描述基础。现有的湍流基本特征量方程组,其右端项的闭合办法实际上是非独立的。因此要么在今后的研究中引入独立的闭合办法,要么回归到湍流的现场实验分析研究,给出独立的特征量实验关系,从而有可能得到湍流混合系数的解析估计。

关键词：四子系统海洋动力系统湍流输运通量剩余量高确定性二阶矩闭合原理基本特征量理论关系基本特征量实验关系

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南极半岛周边海域水团及水交换的研究

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海洋学报 2019年第9期41卷 13-25页

作者：李亚婧李颖魏泽勋自然资源部第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟功能实验室山东青岛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

利用中国第34次南极考察于2018年1–2月在南极半岛周边海域获得的温盐、海流现场观测数据,分析了调查区域主要水团及水交换特征。结果表明,观测区域内主要存在南极表层水、绕极深层水、暖深层水、南极底层水、布兰斯菲尔德海峡底层水。... 详细信息

利用中国第34次南极考察于2018年1–2月在南极半岛周边海域获得的温盐、海流现场观测数据,分析了调查区域主要水团及水交换特征。结果表明,观测区域内主要存在南极表层水、绕极深层水、暖深层水、南极底层水、布兰斯菲尔德海峡底层水。威德尔海的暖深层水、威德尔海深层水通过南奥克尼海台东侧的奥克尼通道、布鲁斯通道和南奥克尼海台西侧的埃斯佩里兹通道进入斯科舍海,其中奥克尼通道的深层海流最强,流速最大可达0.25 m/s,密度较大的威德尔海深层水可以通过此通道进入斯科舍海;布鲁斯通道海流流速约为0.13 m/s,通过此通道的暖深层水位势温度较高;埃斯佩里兹通道海流流速约为0.10 m/s,通过此通道的暖深层水位势温度最低,威德尔海深层水密度最小。在南奥克尼海台东西两侧均观测到南向和北向的海流,但整体上来看,向北的海流和水交换更强。水体进入斯科舍海后,沿着南斯科舍海岭的北侧向西北方向流动,流速约为0.21 m/s。德雷克海峡中的南极绕极流仅有一部分向东进入斯科舍海南部海域,且受到向西流动的暖深层水、威德尔海深层水的影响,斯科舍海南部海域的绕极深层水明显比德雷克海峡中绕极深层水的高温高盐性质弱;受到南极绕极流的影响,南斯科舍海岭北侧的威德尔海深层水比南侧暖。南斯科舍海岭上的水体可能受到北侧绕极深层水、暖深层水,西侧陆架水,东侧冬季水的影响,因此海岭上水体结构较为复杂。

关键词：水团水交换南极半岛威德尔海环流

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