海水密度对海面高度变化的影响

海水密度对海面高度变化的影响

一、海水密度对海面高变化的影响(论文文献综述)

梁爽[1](2021)在《极地海冰密集度和厚度遥感反演方法研究》文中研究表明海冰不仅是冰冻圈重要的组成要素,同时也是极区气候系统的重要调节器和全球气候变化的敏感因子。诸多研究表明,海冰对大气、生态、环境、海洋以及人类活动等各个方面都具有重要影响。因此,监测极区海冰参数并获取其时空分布信息具有重要的科学价值和实际意义。海冰密集度和海冰厚度是分别表征海冰在“水平方向”和“垂直方向”变化特征的两个重要海冰参量。相比传统海冰密集度和海冰厚度测量方法,遥感覆盖范围广,可实现大范围的持续观测,是进行海冰密集度和海冰厚度时空监测的有效手段。因此,开展海冰密集度和海冰厚遥感反演方法研究对于获取和理解极区海冰时空分布特征及变化趋势具有重要意义。本论文以南北极为研究区域,针对目前被动微波遥感海冰密集度反演方法的不足以及最新发射的ICESat-2激光高度计,分别开展海冰密集度和海冰厚度遥感反演方法研究工作,并应用其进行极地区域海冰密集度及海冰范围的时空变化研究。论文的主要研究内容和结论包括以下四个方面:(1)对国际上主流的被动微波海冰密集度产品进行了全面的精度评价和一致性评估。首先利用高分辨率遥感影像(MODIS)对主流的被动微波海冰密集度算法(NT2、BT、ASI算法)生产的海冰密集度产品(SSMIS/ASI、AMSR2/BT及我国的FY3B/NT2和FY3C/NT2产品)进行了精度评价。其次,选择与被动微波海冰密集度时空分辨率相近的ERA-Interim再分析海冰密集度数据集,对不同算法的海冰密集度产品进行了长时序、全极区的一致性评估。最后,总结了各种主流的海冰密集度产品(算法)在极区的表现与误差时空分布特征,并提出相应的解决方案,为后续新发展的海冰密集度融合算法打下了基础。(2)针对不同被动微波海冰密集度算法的误差特征,提出了被动微波海冰密集度融合新方法。通过对目前国际主流的被动微波海冰密集度产品在南北极地区的一致性评估发现,现有海冰密集度产品在南北极海冰边缘区和夏季时期误差较大,其中ASI算法和BT算法整体表现最优且分别在北极与南极地区表现最好。因此选择以ASI算法与BT算法为基准算法,针对两者在南北极海冰边缘区和夏季时期具有相反的低高估偏差特征,对两者进行有效融合,消除偏差的影响,形成新的海冰密集度融合算法。利用2012-2014年中国雪龙号南北极科考的船基观测数据验证表明新算法反演的海冰密集度精度优于ASI和BT算法,在北极的均方根误差(RMSE)为9.55%,南极的RMSE为11.37%,同时新算法反演的海冰密集度能够很好的捕捉海冰密集度的动态变化趋势,在南北极的决定系数R2值均在0.8以上,可实现高精度、长时序的极区海冰密集度产品生产。(3)系统分析了近20年南北极地区海冰密集度、海冰面积和范围的时空变化。基于本论文发展的新的海冰密集度融合算法,结合AMSR-E和AMSR2多通道辐射计亮温数据,生成了2002-2020年的长时序日尺度海冰密集度产品。在此基础上从不同的时间尺度(年、季、月)分析了南北极及其子区域海冰密集度、海冰面积和范围的时空分布及变化趋势。结果表明整体上南北极地区年均海冰密集度在21世纪均表现出减少趋势。其中北极海冰减少趋势较南极更为明显,尤其以巴伦支海和卡拉海海冰减少最为显着。研究结果进一步揭示了极地区域海冰变化的特征,有助于进一步理解全球变暖大背景下,极地海冰的变化规律以及南极和北极海冰变化的异同。(4)探讨了不同参数组合方案对基于ICESat-2激光高度计的北极地区海冰厚度反演结果的影响。现有基于高度计的海冰厚度获取方法主要基于静力平衡方程,在估算过程中,不同的积雪厚度、积雪密度及海冰密度输入方案对海冰厚度反演结果的不确定性具有较大影响。论文首先分析了ICESat-2激光高度计2018-2019年及2019-2020年两个冬季获取的北极地区海冰干舷空间分布及月均海冰干舷的时间变化。然后,开展了不同积雪厚度、积雪密度和海冰密度总计18种参数组合方案对ICESat-2激光高度计海冰厚度反演结果的比较工作,分析了一年冰和多年冰区域的参数化方案反演结果的差异。最后,基于ICEBird航空观测数据对不同方案的ICESat-2轨道海冰厚度反演结果进行了对比,采取优选方案,绘制了2020年冬季北极地区ICESat-2海冰厚度空间分布,并与三种公开发布的Cryo Sat-2海冰厚度(AWI、CMOP和GSFC)进行了对比分析,结果表明ICESat-2反演的海冰厚度与AWI、CMOP和GSFC海冰厚度的平均偏差分别为-0.15 m、-0.26 m和-0.13 m。

张杰[2](2021)在《基于SAR的船舶尾流反演研究》文中认为通过合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)对船舶尾流进行探测,以获得尾流信息,根据已有信息对船舶航行状态进行推算,从而完成在海洋环境下船舶运动的检测、识别、分类与跟踪。对船舶航行信息的掌握是海洋大国必不可少的技术,不仅是民用船舶的航行安全保障,对于军事方面也有重要意义。本文基于流体力学理论对尾流形成机理做了分析并完成了数学模型的建立,包括海浪谱模型的建立,并且通过SAR原理对船舶尾流进行了成像和测高得到了尾流反演所需的数据。完成的主要内容如下所述:1.船舶尾流模型的建立。首先,从流体力学理论着手,研究尾流模型,基于此模型,得到了十五艘不同几何尺寸的船舶在航速为5.14m/s、10.28m/s、15.42m/s时的三维尾流模拟结果,得到船体长宽比与尾流波高成正相关;其次使用PM谱完成海浪模型的建立,并进行了风速3m/s、9m/s、12m/s时海浪模拟,通过尾流波浪与海面背景波浪相互影响,发现风速9m/s时,海面背景海浪对船舶尾流进行覆盖,使其不可见。2.船舶尾流SAR探测模拟与参数反演。首先,利用SAR对船舶尾流进行模拟成像,获取船舶尾流数据并生成二维图像,得到船舶尾流波长数据;其次通过SAR高度计模拟测量得到尾流波高;最后,在得到尾流三维信息后,通过已知船只的航行状态信息、波长与波高,计算得到船舶航行速度与船体长宽比,并对反演得到的航行速度及船体长宽比数值进行误差分析,得到五艘船舶反演船速绝对误差值均小于0.6,相对误差均小于6%,反演船体长宽比绝对误差在0-0.22,相对误差在0-3.55%之间;证实了反演方法的有效性。

赵全芳[3](2020)在《积雪厚度和冰雪密度对Ku波段合成孔径雷达高度计海冰厚度反演的影响与校正》文中研究说明海冰厚度是重要的气候环境变化表现因子,准确估算海冰厚度,对于气候变化研究、极区航行保障具有重要意义。工作在Ku波段的CryoSat-2和Sentinel-3A新型高分辨率合成孔径雷达高度计相较于传统雷达高度计,能够提供较高分辨率和更高精度的海冰厚度信息,是当前最先进的卫星雷达高度计。目前基于合成孔径雷达高度计数据反演北极海冰厚度存在以下三方面的问题:(1)Ku波段波长短,进行海冰探测时易受雪层干扰,造成雷达信号主散射面由海冰表面上移至雪层内,这个因素会影响海冰干舷高度的反演精度;(2)海冰厚度反演的精度受冰上积雪密度、海冰密度和海水密度的影响很大,若使用以往常用的积雪、海冰和海水密度固定值可能会给海冰厚度的反演结果引入一定的误差;(3)现如今的北极海冰厚度产品数据时间分辨率不高,只有月度的海冰厚度产品。本文将针对于以上三方面问题,利用CryoSat-2与Sentinel-3A雷达高度计数据,开展高精度的北极海冰厚度反演方法研究,并使用Operation IceBridge实测数据进行对比验证。(1)在Ku波段雷达信号穿透积雪深度系数与海冰干舷高度校正方面,提出了一种针对CryoSat-2与Sentinel-3A合成孔径雷达高度计而改进的积雪校正海冰干舷高度反演算法。首先分别确定了 CryoSat-2和Sentinel-3A两种雷达高度计的最优波形重跟踪阈值,然后分析了海冰表层积雪对海冰干舷高度反演的影响,最后计算了雷达信号穿透积雪深度系数,对于CryoSat-2,一年冰上积雪层的雷达穿透系数为0.95,多年冰为0.889;对于Sentinel-3A,一年冰上积雪层的雷达穿透系数为0.873,对于多年冰为0.856。相比于通用积雪校正法和ESA L2I产品,本文提出的改进算法计算得到的海冰干舷高度与实测海冰干舷数据之间的精度最高,其中CryoSat-2数据反演的海冰干舷高度的均方根误差为7.49 cm,Sentinel-3A数据反演的海冰干舷高度的均方根误差为8.10 cm。(2)在积雪密度、海冰密度和海水密度的最优密度取值方面,提出利用最小二乘拟合方法反算得到适用于北极海冰厚度反演的海冰密度、海水密度和积雪密度的密度比值组合。首先基于海冰干舷高度、积雪厚度和实测海冰厚度三种数据,反算出了密度比值a=海水密度/(海水密度-海冰密度)和密度比值b=积雪密度/(海水密度-海冰密度),然后分析了反算的密度比值对北极海冰厚度反演的影响,最后本文推荐在北极海冰厚度反演时,对于一年冰,使用密度比值a=9.01,密度比值b=3.52;对于多年冰,密度比值a=7.20,密度比值b=2.30。(3)针对反演得到更精细可靠的北极海冰厚度数据问题,提出利用反距离加权方法将CryoSat-2和Sentinel-3A雷达高度计反演的海冰干舷高度数据融合使用,并基于此反演得到北极海冰厚度融合数据。通过将四种北极海冰厚度产品(CPOM、CS2SMOS、AWI、本文融合海冰厚度产品)与实测数据作对比发现,四种产品的精度较为相近,其中CS2SMOS海冰厚度与Operation IceBridge数据的相关性最高,为67.69%,绝对值差值最小,为47.15 cm,本文融合海冰厚度与Operation IceBridge数据之间的均方根误差最低,为62.22 cm。

刘治中[4](2020)在《基于多源数据的全球海平面变化特征研究》文中指出海平面高度变化的速率及其空间分布特征一直以来是人们最为关心的问题之一。监测海平面上升情况,研究全球海平面变化与海面温度、盐度、冰川融化等的相关性具有重要意义。随着卫星高度计的不断发展,利用卫星高度计数据来研究海平面变化已经成为海平面研究的主要观测手段。本文使用1993-2019年两两卫星融合的全球海洋网格化的SSALTO/DUACS海面高度异常L4 产品、2002-2019 年 GRACE 卫星的 TELLUSGRAC-GRFOMASCONCRIGRIDRL06V2全球重力异常数据集以及2003-2018年全球海洋温度盐度等再分析产品(MULTIOBSGLOPHYREP015002)中的月平均数据集分别计算了全球海平面异常值、海水等效水高以及比容海平面高度,并通过线性回归分析、功率谱分析、EOF分析等对全球海洋海平面变化的趋势性、周期性、空间分布等进行了研究。主要研究结果如下:基于全球海洋网格化海面高度异常产品计算的1993-2019年海平面上升速率为2.98mm/a,全球97.89%的海平面正在上升,通过功率谱分析和EOF分析后得到全球海平面变化具有1年的显着周期,且主要受到温度和风应力等季节变化、热通量、降水、ENSO等因素的影响。基于GRACE卫星全球重力卫星数据集计算的2002-2019年全球海水质量等效水体高度上升速率为2.14mm/a,是影响海平面变化的主要原因,通过功率谱分析和EOF分析后得到全球海水质量变化具有1年的显着周期,由于海洋正压调整过程的影响,使得海水质量变化无明显的南北半球差异。基于全球海洋温度盐度等再分析产品计算的2003-2018年全球比容海平面上升速率拟合值为0.57mm/a。通过功率谱分析和EOF分析后得到全球比容海平面周期信号比较杂乱,前三个空间模态以及功率谱均与总的海平面高度变化的空间模态与功率谱找到关联。从整体来看,全球海平面变化正在加速上升,主要受海水质量变化和海水体积变化两个方面的影响,海水质量变化贡献了全球海平面增长的约70.4%,主要影响了海平面变化的上升速率,而全球比容海平面由于热通量、盐度等分布不均匀导致空间分布差异则直接影响到全球海平面变化的空间分布特征。

陈亦卓,季青,庞小平[5](2019)在《基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化》文中研究说明利用卫星测高数据能够获取大尺度、长时序的海冰厚度信息。相较于北极,目前南极海冰厚度特别是近期变化信息仍很缺乏。基于2013-2018年的CryoSat-2卫星测高数据,采用最低点高程法和静力平衡方程模型反演了近6年逐月平均海冰厚度并分析其时空变化规律。结果表明:2013-2018年南极海冰厚度整体呈现先上升后下降的趋势,其中, 2014-2017年年平均海冰厚度表现为快速变薄。南极较厚的海冰集中在威德尔海西南海域,最大值出现在该海域2014年的7月(6.27 m)。年平均海冰厚度在2017年达到最低值。南极海冰厚度的时空变化研究可为深入研究海冰变化与全球变化的关系提供参考。

李圳,章传银,柯宝贵,乔灵娜,李婉秋,刘阳[6](2019)在《利用GRACE数据反演东海沉积物变化》文中研究指明GRACE卫星的成功发射为海底沉积物的监测提供了新的方法.利用2003—2014年间的GRACE RL05数据,采用同期的测高数据对海面高变化进行改正,使用水文模式数据和基于均一假设的尺度因子估计方法处理泄漏误差,反演了东海地区的沉积物变化情况,并对GIA效应进行了改正.结果表明:东海入海口处沉积物的平均变化速率为5.44±0.88mm·a-1,最大值出现在浙江沿海地区,变化速率为6~7mm·a-1;在空间分布上,呈现河口处沉积速率大,远离河口的大洋地区沉积速率小的特征.在时空分布上均与实测数据很好的吻合.沉积物变化时间序列的周年项振为6.8cm,周年变化主要与东海泥沙扩散路径相关的海洋环流模式有关;半周年项和两周年项振幅分别为0.6cm和0.7cm,这两项变化主要与长江流域降水引起的土壤侵蚀变化有关.最后,分析讨论了本文沉积物监测方法推广到其他地区的适用性和局限性.

杜延磊[7](2019)在《随机粗糙海面微波散射/辐射的仿真与分析:解析近似模型和数值方法》文中指出随机粗糙海面的微波散射、辐射是海洋微波遥感的理论基础与前提。深入理解和分析海面微波散射、辐射的物理机制和性质,对指导海洋微波遥感载荷的研究设计、提高海洋动力学参数的反演精度以及实现海洋目标现象的追踪识别等方面具有重要的科学与工程意义。本文分别基于解析近似模型与数值方法等理论模型对随机粗糙海面的辐射、散射进行了机理研究与仿真分析,通过实现不同频段、不同极化及不同观测几何下的海面辐射、散射的仿真模拟,进而分析了海面的辐/散射特性以及海面风速风向、温度、盐度、大气条件等海洋动力学参数对其的影响,并分析了不同条件下海面辐/散射对海洋动力学参数反演的能力与潜力,同时,在此过程中发展了改进的海浪谱模型和海面辐/散射的数值仿真方法。论文的主要研究内容包括:1.针对低风速海面L波段后向散射出现的异常反逆侧风非对称现象,提出了一种合理的理论解释,并在此基础上发展了一种改进的海浪谱模型,进而利用先进的解析近似模型AIEM模型和三维数值方法NMM3D模型对各向异性海面L波段后向散射进行了仿真模拟。仿真结果表明,利用本文改进的海浪谱模型,AIEM和NMM3D模型都可以成功地模拟低风速海面L波段后向散射的反逆侧风非对称现象和高风速的正逆侧风非对称现象,且与Aquarius卫星实测数据具有较好的一致性,证明本文改进的海浪谱模型可以更好地描述海面海浪的方向性,尤其是对与L波段入射波相互耦合的短重力波至毛细波范围内的海浪方向性有着更符合实际的表达。此外,对用于AIEM模型的海面均方高度的计算,给出了一个实用的海浪谱积分范围。2.为探究利用海面微波双站散射反演海洋动力学参数的潜力,利用本文改进的海浪谱模型和IEM/AIEM模型对各向异性海面的全极化微波双站散射进行了仿真模拟,进而分析了入射波频率、入射角、极化方式、海面风速风向、盐度等几何物理参数对各向异性海面双站散射的影响,获得了双站散射对海面动力学参数的敏感性及其空间分布特征,同时也探究了多角度结合对反演海面风速风向的作用。研究结果表明,相比于传统的单站散射雷达系统,海面微波双站散射信号包含更丰富的几何和物理信息,利用海面双站散射进行海面动力学参数反演具有较好的应用前景。3.分析了中性及非中性大气条件下海表温度(SST)对海面不同波段雷达后向散射的影响。通过分析SST对海面雷达后向散射产生影响的物理机制,确定了SST对海面后向散射的影响因素,进而在KHCC03海浪谱的基础上,将SST影响的海洋物理参数模型化,建立了改进的KHCC03谱,并结合二阶小斜率近似模型(SSA-II)发展了SST相关的海面散射模型,最后基于此模型分析了SST对海面L、C和Ku波段后向散射的影响。仿真结果表明:SST对海面雷达后向散射的影响是风速、入射角和雷达频率的函数,且SST对海水介电常数和粘性的改变导致其对海面后向散射影响的极化差异。在中性条件下,SST对海面L波段后向散射影响的主导因素是海水介电常数随SST的改变,而对于C和Ku波段而言,这一主导因素是海气交互作用。在非中性条件下,对于三个波段,SST作用的主导因素都是海气交互作用。4.针对在海洋等高电磁损耗介质的散射、辐射问题中,利用Mo M求解表面积分方程时出现的精度不够及运算效率低等问题,引入使用高阶基函数的Nystrom方法,并提出了一种邻近阻抗边界条件方法(NIBC)以提高求解效率,从而发展了海面微波辐/散射的Nystrom/NIBC数值方法,并基于该方法对海面L波段微波辐射进行仿真,得到了高精度的海面微波发射率。仿真结果表明利用该方法计算的海面发射率的精度在垂直极化和水平极化分别可以达到2×10-4和10-4。5.为解决计算大范围海面的宽频段发射率所面对的计算资源和计算时间消耗过大问题,在Nystrom/NIBC方法的基础上,结合稀疏矩阵规则格网方法,发展了一种高精度的海面发射率快速算法,命名为Nystrom/NIBC/SMCG方法。该方法可以获得大面积海面的高精度发射率,同时也保证较高的计算效率,基于此模型,计算了大尺度粗糙海面在宽频段微波辐射计(UWBRAD)所工作的0.5-2GHz频段范围内的微波发射率,并验证了计算精度。本文通过对随机粗糙海面电磁辐/散射机理和模型的研究,加深了对海面微波辐射、散射的物理机制和特性的理解,为海洋微波遥感的应用与发展提供了理论基础和技术方法。

苏校平[8](2019)在《黄渤海水体密度遥感算法及时空分异性研究》文中研究说明海表密度是描海水物理性质的重要参数。其精确反演对全球海洋环境及生态变化等过程有重要意义。本文以黄渤海为研究区域,结合现场实测数据,基于海洋静止水色卫星波段设置,开发了适用于研究区域的海表密度遥感反演算法,并生成长时间序列产品,分析研究区域的海表密度的时空分布特征,结合海表密度特性对其遥感应用进行了讨论,并对其影响机制进行了探索分析。主要研究内容如下:(1)基于多个航次实测数据集,建立海表盐度、海表密度与遥感反射率映射,训练不同波段组合形式选择最佳波段组合,建立了以海表盐度为中间量的间接模型以及光学参量直接反演海表密度的直接模型两种形式,通过产品对比分析选择直接模型。实测检验样本的海表密度反演结果判决系数为0.72、均方根误差为0.87(kg m-3)平均绝对百分误差为3.27%。将模型做误差敏感性分析,结果平均绝对百分误差变化波动小于3%,表明模型对误差不敏感,证明模型稳定性较好。(2)将算法应用到静止水色卫星,反演得到黄渤海2011至2018年的海表密度长时间序列时空分布图。结果表明海表密度的时间和空间分布均存在着明显差异性。空间上,渤海海域高于北黄海海域,北黄海海域高于南黄海海域,基本趋势随纬度升高而升高;季节上,冬季的海表密度较夏季低,春季和秋季的值为过渡区间,八年年平均结果显示海表密度有一定的年际变化但不明显。(3)基于海表密度光学特性以及与光学因子(海水后向散射)关系进行遥感应用定性讨论,结果表明,海表密度的光学特征与研究区域海水性质有着密切的联系,在光学特性复杂,海水中包含物质较多的二类水体中可利用遥感反射率反演海表密度。(4)利用环境状态参数海表温度和海表盐度实测数据,通过相关关系分析及逐步回归分析,发现海表盐度对海表密度变化贡献更大。采用长时间序列数据对特征区域海表盐度与海表密度的相关性进行分析。结果表明在特征区域两者相关性具有明显的时空差异。时间上秋季的相关性最高,空间上南黄海和北黄海的相关性最高。

林默涵[9](2019)在《水下输油管道溢油扩散数值模拟研究》文中进行了进一步梳理海底输油管道由于受到海水的冲击和腐蚀等影响,容易产生不同程度的损伤,造成油品泄漏。由于海底输油管道的特殊作业环境和技术限制,研究和应用海底输油管道溢油扩散模型对于解决海底管道泄漏溢油后的迁移扩散问题十分重要。本文通过建立海底输油管道溢油扩散模型,模拟研究溢油在海水中的运动扩散规律,研究了溢油在不同密度、溢油速度、水流速度等影响因素下的扩散过程;确定了溢油在水中的运动轨迹、扩散范围和到达水面的时间等;并计算了不同密度的原油在水中达到的最大水平迁移距离和时间,得到无量纲计算公式;最后,给出了溢油在水面迁移扩散距离的估算公式。研究表明,随着原油密度的增加,原油达到最大水平迁移距离的时间增加,其最大水平迁移距离先减小后增加;随着溢油速度的增加,达到最大水平迁移距离的时间减小,溢油的最大水平迁移距离增加;随着水流速度的增大,溢油达到最大水平迁移距离的时间增加,其最大水平迁移距离也在增加。为模拟溢油在水面的迁移扩散过程,考虑油品在水面的扩展、对流、紊流等动力过程以及蒸发、乳化和溶解等因素对溢油的影响,建立了二维的水面溢油迁移扩散模型,并提出了相应的数值求解算法,研究了在不同风速、水流速度等不同环境条件下的溢油扩散过程,分析了风速、水流速度等环境参数对水上油膜迁移扩散的影响,并模拟了在非均匀流场下溢油的迁移扩散轨迹。研究表明,风速或水流速度越大,溢油向下游扩散的速度越快;同时,在初始阶段(数小时内),油膜面积明显增大且厚度变薄,油膜逐渐变得分散;蒸发、乳化和溶解等因素对溢油的迁移扩散影响相对较小,而非均匀流场对溢油扩散方向和速度影响很大,复杂流场中的溢油轨迹预测对于事故处理有重要意义。最后,本文总结了水上溢油事故的处理方法,并且给出了在特定情形下的围油栏布放计算方法。本文的研究结果能为海底管道溢油事故的应急响应措施提供有效的指导。

朱朝辉[10](2019)在《利用IceBridge测高数据研究北极海冰干舷时空变化》文中进行了进一步梳理海冰是全球气候系统的重要组成部分,在调节海洋和大气的热量和辐射平衡方面发挥重要作用,海冰的研究对于了解全球气候系统以及海冰的变化对生态系统的影响至关重要。IceBridge数据具有高分辨率、高精度特点,为研究北极海冰变化提供了重要的观测数据,本文利用ATM测高数据计算北极2014-2018年海冰干舷,分析北极冬季海冰干舷的年际变化以及空间分布特征。计算海冰干舷的关键在于获取准确的局部海面高,我们分析了IceBridge常用的4种局部海面高计算方法,即高程阈值或最低点法、ATM L1B数据和DMS L1B影像结合法、表面反射率截止值法、波形特征法。在北极波弗特海采用阈值法,南极威德尔海利用表面反射率截止值和高程最低点结合方法进行了实验。综合考虑各种方法的特点以及海冰干舷提取的程序化、准确性需求,本文提出表面反射率截止值法和高程最低点法相结合,利用表面反射率R<0.25提取冰间水道内ATM L1B脚点,消除大地水准面、动态地形、潮汐等不规则变化海面高参数影响之后,得到冰间水道内ATM L1B剩余高程,剔除剩余高程中的异常值,沿轨每20km取高程最低的10个ATM L1B点,计算得到局部海面高。2014-2018年局部海面高标准差均值的均值分别为:0.017m、0.023m、0.012m、0.010m、0.009m,海面高精度满足海冰干舷计算中厘米级精度海面高参考的要求。ATM L2表面高程在消除大地水准面高、动态地形、潮汐等因素不规则变化的影响以后,与对应20km分段局部海面高求差得到海冰干舷。为了验证本文北极局部海面高计算过程中参数选取的准确性,以及海冰干舷计算的准确性,首先,利用ATM L1B同步的DMS L1B影像验证了表面反射率R<0.25提取冰间水道内脚点的可行性、准确性,利用本文方法计算北极航线2013年03月21日的海冰干舷并与IDCSI4产品重复部分的海冰干舷进行比较,结果显示干舷沿轨分布、干舷频率分布具有较好的一致性,干舷均值相差3-6cm。2014-2018年冬季北极海冰干舷均值分别为:0.55m、0.56m、0.37m、0.46m、0.40m,整体上呈现出减小的趋势,将航线划分为中央海域和波弗特海分别分析年际变化,2014-2018年冬季北极中央海域海冰干舷减小了0.17m,波弗特海减小了0.03m,冬季北极中央海域海冰显着减小,另外,从重复航线角度也得到类似的结果。20142018年冬季中央海域海冰干舷较厚,海冰干舷集中在0.30.8m之间,波弗特海冬季海冰干舷相对较薄,海冰干舷主要集中于0.20.5m,在洋流、气压和海岸作用下,冬季较厚的海冰干舷主要分布在北极中央海域靠近格陵兰岛和伊丽莎白女王群岛附近海域。

二、海水密度对海面高变化的影响(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、海水密度对海面高变化的影响(论文提纲范文)

(1)极地海冰密集度和厚度遥感反演方法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 被动微波海冰密集度研究现状
        1.2.2 基于高度计的海冰厚度研究现状
        1.2.3 极区海冰密集度时空变化研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
    1.4 论文结构
第2章 海冰密集度和厚度遥感反演的理论基础与方法
    2.1 微波辐射传输模型
    2.2 海冰的微波辐射特性
    2.3 被动微波海冰密集度反演方法
        2.3.1 低频算法
        2.3.2 高频算法
        2.3.3 系点亮温
        2.3.4 天气滤波
    2.4 被动微波辐射计及海冰密集度产品
    2.5 基于高度计的海冰厚度估算方法
        2.5.1 卫星高度计工作原理
        2.5.2 基于静力平衡方程的海冰厚度估算方法
    2.6 ICESat系列星载激光高度计及ICESat-2 海冰干舷产品
    2.7 本章小结
第3章 被动微波海冰密集度产品对比及评价
    3.1 待评估被动微波海冰密集度产品及辅助数据
    3.2 评估方法及误差指标
    3.3 基于高分辨率影像的海冰密集度产品精度评估
    3.4 被动微波海冰密集度产品一致性对比
        3.4.1 日均海冰密集度对比
        3.4.2 月均海冰密集度对比
        3.4.3 年均海冰密集度对比
        3.4.4 海冰范围和面积对比
    3.5 算法偏差来源分析与讨论
    3.6 本章小结
第4章 基于融合算法的海冰密集度反演
    4.1 算法融合方案
    4.2 系点亮温和天气滤波处理
    4.3 基于融合算法的海冰密集度反演及精度验证
    4.4 本章小结
第5章 被动微波海冰密集度产品的应用分析
    5.1 研究区及数据情况介绍
    5.2 北极地区海冰密集度时空分析
        5.2.1 海冰密集度年均空间分布格局
        5.2.2 海冰密集度季均空间分布格局
        5.2.3 海冰密集度月均空间分布格局
        5.2.4 海冰密集度年际变化趋势分析
    5.3 南极地区海冰密集度时空分析
        5.3.1 海冰密集度年均空间分布格局
        5.3.2 海冰密集度季均空间分布格局
        5.3.3 海冰密集度月均空间分布格局
        5.3.4 海冰密集度年际变化趋势分析
    5.4 极区海冰面积和范围变化分析
        5.4.1 北极海冰面积和范围变化分析
        5.4.2 南极海冰面积和范围变化分析
    5.5 本章小结
第6章 基于ICESat-2 激光高度计的海冰厚度反演研究
    6.1 海冰厚度反演参数方案和数据介绍
    6.2 ICESat-2 海冰干舷的时空变化分析
    6.3 基于不同参数方案的海冰厚度反演
    6.4 海冰厚度精度评价及敏感性分析
    6.5 ICESat-2与CryoSat-2 海冰厚度对比
    6.6 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文的主要研究工作与结论
    7.2 主要创新点
    7.3 存在问题与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)基于SAR的船舶尾流反演研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 船舶尾流的研究背景
        1.1.2 SAR海洋探测技术的研究背景
    1.2 国内外研究概况及发展趋势
    1.3 本文主要研究内容与章节安排
2 合成孔径雷达及高度计探测理论
    2.1 合成孔径雷达工作原理
        2.1.1 合成孔径
        2.1.2 方位向分辨率
        2.1.3 距离向分辨率
    2.2 合成孔径雷达高度计测量原理
        2.2.1 雷达高度计工作原理
        2.2.2 高度计回波信号
        2.2.3 SAR高度计基本理念
        2.2.4 SAR高度计回波模型
    2.3 本章小结
3 运动船舶产生的尾流模型建立
    3.1 船舶的分类
    3.2 船舶尾流的分类
    3.3 船舶尾流模拟
    3.4 船舶尾流波高模拟
    3.5 粗糙海面模拟
        3.5.1 海浪谱模型
        3.5.2 粗糙海面数学模型
        3.5.3 粗糙海面模拟结果
        3.5.4 粗糙海面背景下的船舶尾流模拟
    3.6 本章小结
4 SAR仿真及船舶尾流反演
    4.1 船舶尾流SAR成像模拟
    4.2 高度计仿真结果及分析
    4.3 SAR二维图像反演船速
    4.4 尾流波长、波高反演船体长宽比
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 研究结论
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及成果
致谢

(3)积雪厚度和冰雪密度对Ku波段合成孔径雷达高度计海冰厚度反演的影响与校正(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与选题依据
    1.2 国内外研究进展
    1.3 研究中存在的问题与研究思路
    1.4 论文篇章结构
2 实验数据
    2.1 雷达高度计数据
    2.2 辅助数据
    2.3 机载Operation IceBridge验证数据
    2.4 本章小结
3 针对Ku波段雷达高度计的积雪校正与北极海冰干舷高度反演
    3.1 海冰干舷高度的计算
    3.2 波形重跟踪校正
    3.3 积雪层对海冰干舷高度反演的影响分析
    3.4 改进的积雪校正算法
    3.5 本章小结
4 海冰密度、积雪密度和海水密度对海冰厚度反演的影响与校正
    4.1 高度计海冰厚度反演中常用的密度组合
    4.2 海冰、海水与积雪的密度比值反算与对比分析
    4.3 不同密度比值在海冰厚度反演中的精度比较
    4.4 本章小结
5 基于多源卫星的北极海冰厚度融合产品与对比评估
    5.1 基于海冰干舷高度融合的北极海冰厚度产品
    5.2 多种北极海冰厚度产品介绍
    5.3 北极海冰厚度产品的对比分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(4)基于多源数据的全球海平面变化特征研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景和研究意义
    1.2 卫星高度计测高原理与发展历程
    1.3 国内外研究现状
    1.4 论文主要内容
2 数据资料及研究方法
    2.1 数据资料
    2.2 研究方法
    2.3 本章小结
3 基于高度计数据的全球海平面变化分析
    3.1 全球海洋海平面变化趋势研究
    3.2 全球海平面变化的周期特征
    3.3 全球海平面变化的时空分布特征
    3.4 本章小结
4 基于GRACE卫星的全球海水质量变化分析
    4.1 海水质量的线性变化趋势研究
    4.2 海水质量变化的周期特征分析
    4.3 海水质量变化的时空分布特征分析
    4.4 本章小结
5 全球海洋比容海平面变化分析
    5.1 比容海平面线性变化速率研究
    5.2 比容海平面变化的周期特征分析
    5.3 比容海平面变化的时空分布特征分析
    5.4 海水质量、体积变化与全球海洋总海平面变化的相关性
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(5)基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化(论文提纲范文)

0 引言
1 数据来源
    1.1 CryoSat-2雷达测高数据
    1.2 AMSR2积雪深度数据
    1.3 其它辅助数据
2 海冰厚度卫星测高反演方法
    2.1 海冰出水高度的计算
    2.2 海冰厚度的反演
3 南极海冰厚度时空变化
    3.1 南极海冰厚度反演结果的验证分析
    3.2 南极海冰厚度的时间变化
    3.3 南极海冰厚度的空间变化
4 讨论
5 结语

(6)利用GRACE数据反演东海沉积物变化(论文提纲范文)

0 引言
1 数据
    1.1 GRACE数据
    1.2 卫星测高数据
    1.3 水文模式数据
2 沉积物反演方法
    2.1 GRACE反演沉积物变化
    2.2 泄漏误差改正
    2.3 海平面变化改正和GIA改正
3 结果与分析
    3.1 沉积物反演结果
    3.2 沉积速度影响因素分析
4 讨论
5 结论

(7)随机粗糙海面微波散射/辐射的仿真与分析:解析近似模型和数值方法(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1. 海面微波散射/辐射的研究背景和意义
    1.2. 海面微波散射/辐射的研究现状
        1.2.1. 海面建模研究现状
        1.2.2. 微波散/辐射理论研究现状
        1.2.3. 现有研究存在的问题
    1.3. 论文的主要工作和结构安排
第2章 海面微波散射/辐射的理论基础
    2.1. 随机粗糙面的相关概念
        2.1.1. 随机粗糙面的高度描述
        2.1.2. 随机粗糙面的坡度描述
    2.2. 随机粗糙海面的建模
        2.2.1. 海浪谱模型
        2.2.2. 蒙特卡洛方法建模
    2.3. 海面电磁散射的解析近似模型
        2.3.1. 基尔霍夫近似模型
        2.3.2. 小扰动模型
        2.3.3. 两尺度模型
        2.3.4. 一阶及二阶小斜率近似模型
        2.3.5. 积分方程模型与先进积分方程模型
    2.4. 海面电磁散射的数值方法
        2.4.1. 电磁散射表面积分方程
        2.4.2. 矩量法
        2.4.3. 稀疏矩阵规则格网方法
        2.4.4. 快速多极子方法
        2.4.5. 三维电磁散射数值模型
    2.5. 本章小结
第3章 各向异性海面L波段雷达后向散射仿真与分析
    3.1. 海面L波段雷达后向散射的方向性
    3.2. 改进的海浪谱模型
    3.3. 数值仿真结果与分析
        3.3.1. AIEM模型仿真结果
        3.3.2. NMM3D模型仿真结果
    3.4. 基于海面建模的谱分析
    3.5. 本章小结
第4章 各向异性海面全极化全方位微波双站散射仿真与分析
    4.1. 基于IEM模型的海面双站散射仿真结果与验证
        4.1.1. 与观测数据和地球物理模式函数的对比验证
        4.1.2. 与SSA-I模型的对比验证
    4.2. 海面双站散射参数敏感性分析
        4.2.1. 波段选择对双站散射的影响
        4.2.2. 入射角对双站散射的影响
        4.2.3. 风速风向对双站散射的影响
    4.3. 海面L波段全方位双站散射的仿真与参数敏感性分析
        4.3.1. AIEM模型在准镜向散射区域的近似
        4.3.2. 风速风向对L波段全方位双站散射的影响
        4.3.3. 盐度对L波段双站散射的影响
    4.4. 本章小结
第5章 海面温度和大气稳定性对海面雷达后向散射的影响分析
    5.1. 海温影响海面雷达后向散射的作用方式
    5.2. 模型构建
        5.2.1. 海温变化对海水性质的影响
        5.2.2. Monin-Obukhov相似理论
        5.2.3. 改进的KHCC03谱
        5.2.4. 电磁散射模型
    5.3. 模型验证
        5.3.1. 在中性条件下与GMF的对比
        5.3.2. 在非中性条件下与实测数据的对比
    5.4. 仿真结果与分析
        5.4.1. 仿真结果及中性条件下空气密度对海面后向散射的影响
        5.4.2. 中性大气条件下海温对海面雷达后向散射的影响
        5.4.3. 非中性大气条件下海温对海面雷达后向散射的影响
    5.5. 本章小结
第6章 基于邻近阻抗边界条件的高精度海面微波辐射/散射数值方法
    6.1. 高精度盐度反演对海面反射率计算的精度要求
    6.2. 阻抗边界条件方法
    6.3. 邻近阻抗边界条件方法
        6.3.1. 算法推导
        6.3.2. NIBC对稠密格网所致求解收敛慢问题的缓解
        6.3.3. IBC与NIBC的对比
    6.4. Nystrom/NIBC方法
        6.4.1. Nystrom方法在Dual SIE中的推导
        6.4.2. 精度验证
    6.5. 海面发射率的高精度仿真与分析
        6.5.1. 海面发射率仿真结果
        6.5.2. 海面发射率对盐度的敏感性
    6.6. 本章小结
第7章 大尺度极地海面发射率的快速高精度数值方法
    7.1. 基于宽频段微波辐射计的极地海面盐度探测
    7.2. Nystrom/NIBC/SMCG算法推导
        7.2.1. 利用规则格网的Nystrom方法计算阻抗矩阵近场元素
        7.2.2. 利用SMCG方法处理阻抗矩阵远场
    7.3. 仿真结果与分析
    7.4. 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1. 论文的主要研究成果
    8.2. 创新点
    8.3. 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(8)黄渤海水体密度遥感算法及时空分异性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 国内外研究进展
    1.3 研究目的、内容和技术路线
    1.4 文章结构
第二章 研究区域与数据
    2.1 研究区域概况
    2.2 现场实测数据及处理
        2.2.1 海表盐度及温度数据测量
        2.2.2 海表密度数据测量
        2.2.3 遥感反射率数据测量
        2.2.4 其他光学数据测量
    2.3 卫星影像数据
        2.3.1 GOCI简介
        2.3.2 GHRSST简介
        2.3.3 SMAP简介
        2.3.4 数据获取及预处理
        2.3.5 精度评价指标
第三章 海水密度反演模型构建
    3.1 海表盐度模型的构建
        3.1.1 数据分布
        3.1.2 模型发展
        3.1.3 交叉验证
        3.1.4 卫星验证
        3.1.5 与其他算法(产品)对比
    3.2 海表密度模型的构建
    3.3 海表密度直接模型的构建
        3.3.1 海表密度数据的统计分布特征
        3.3.2 海表密度模型的建立
        3.3.3 海表密度模型的验证
        3.3.4 模型的误差敏感性分析
    3.4 模型比较分析
    3.5 本章小结
第四章 研究区域海表密度时空分布特征
    4.1 实测海表密度空间分布
    4.2 海表密度空间分布年际变化
    4.3 海表密度空间分布季节变化
    4.4 本章小结
第五章 海表密度环境影响因子分析
    5.1 光学影响因子分析
    5.2 海表温度、海表盐度对海表密度的影响
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 论文的主要结论
    6.2 论文特色
    6.3 展望
参考文献
作者简介
致谢

(9)水下输油管道溢油扩散数值模拟研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
引言
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文研究内容及方法
第2章 水中溢油扩散模拟研究
    2.1 海底管道溢油模型建立
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 几何区域确定
        2.1.3 计算区域边界条件
    2.2 数值求解方法
        2.2.1 计算区域网格划分
        2.2.2 方程离散格式
        2.2.3 数值求解方法
        2.2.4 模型验证
    2.3 结果与分析
        2.3.1 溢油区域概况
        2.3.2 数值模拟结果
        2.3.3 标准情况模拟结果
        2.3.4 原油密度的影响
        2.3.5 原油泄漏速度的影响
        2.3.6 水流速度的影响
        2.3.7 无量纲分析
        2.3.8 最大水平迁移距离预测
    2.4 本章小结
第3章 水面溢油扩散模拟研究
    3.1 水面溢油扩散过程
        3.1.1 动力过程
        3.1.2 非动力过程
    3.2 水面溢油扩散模型的建立
        3.2.1 扩展过程
        3.2.2 对流过程
        3.2.3 紊流扩散
        3.2.4 蒸发过程
        3.2.5 乳化过程
        3.2.6 溶解过程
    3.3 水面溢油扩散模型的求解
        3.3.1 扩展过程的数值求解方法
        3.3.2 对流过程的数值求解方法
        3.3.3 紊流过程的数值求解方法
        3.3.4 非动力因素的数值处理方法
        3.3.5 油膜迁移过程数值模拟算法
    3.4 水面溢油扩散模拟结果
        3.4.1 水面溢油的动力分析
        3.4.2 非均匀流场下的溢油轨迹
    3.5 本章小结
第4章 水上溢油处置方案研究
    4.1 水上溢油事故分类
    4.2 溢油事故处置方案
        4.2.1 水面溢油处理方法
        4.2.2 围油栏设备选择
        4.2.3 围油栏布放计算
    4.3 本章小结
第5章 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
参考文献
致谢

(10)利用IceBridge测高数据研究北极海冰干舷时空变化(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 前言
    1.1 研究背景
    1.2 海冰厚度国内外研究现状
    1.3 本文工作
2 IceBridge海冰干舷提取原理
    2.1 “冰桥计划”简介
    2.2 机载仪器设备与数据产品
        2.2.1 激光雷达数据
        2.2.2 雷达数据
        2.2.3 光学相机和红外测量数据
        2.2.4 重力仪和磁力计数据
        2.2.5 辅助设备数据
    2.3 模型数据
        2.3.1 潮汐模型
        2.3.2 大地水准面模型
        2.3.3 平均动态地形模型
        2.3.4 平均海面高模型
    2.4 海冰干舷提取原理
3 海冰干舷提取方法研究
    3.1 概述
    3.2 阈值法在北极波弗特海的实验
        3.2.1 实验概况
        3.2.2 实验结果与分析
    3.3 表面反射率法在南极威德尔海的实验
        3.3.1 实验概况
        3.3.2 实验结果与分析
    3.4 实验方法分析
4 北极海冰干舷提取及其变化分析
    4.1 概述
    4.2 局部海面高的计算
        4.2.1 提取冰间水道内ATM L1B点
        4.2.2 计算模型海面高参数
        4.2.3 剩余高程异常值剔除
    4.3 海冰干舷提取
    4.4 海冰干舷提取结果对比与检核
    4.5 海冰干舷提取误差分析
    4.6 北极海冰干舷的时空变化分析
        4.6.1 北极海冰干舷年际变化
        4.6.2 北极海冰干舷空间分布特征
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
在攻读期间发表论文及所参加项目
致谢

四、海水密度对海面高变化的影响(论文参考文献)

  • [1]极地海冰密集度和厚度遥感反演方法研究[D]. 梁爽. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2021(01)
  • [2]基于SAR的船舶尾流反演研究[D]. 张杰. 西安工业大学, 2021(02)
  • [3]积雪厚度和冰雪密度对Ku波段合成孔径雷达高度计海冰厚度反演的影响与校正[D]. 赵全芳. 山东科技大学, 2020(06)
  • [4]基于多源数据的全球海平面变化特征研究[D]. 刘治中. 山东科技大学, 2020(06)
  • [5]基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化[J]. 陈亦卓,季青,庞小平. 冰川冻土, 2019(05)
  • [6]利用GRACE数据反演东海沉积物变化[J]. 李圳,章传银,柯宝贵,乔灵娜,李婉秋,刘阳. 地球物理学报, 2019(07)
  • [7]随机粗糙海面微波散射/辐射的仿真与分析:解析近似模型和数值方法[D]. 杜延磊. 中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所), 2019(06)
  • [8]黄渤海水体密度遥感算法及时空分异性研究[D]. 苏校平. 南京信息工程大学, 2019
  • [9]水下输油管道溢油扩散数值模拟研究[D]. 林默涵. 中国石油大学(北京), 2019(02)
  • [10]利用IceBridge测高数据研究北极海冰干舷时空变化[D]. 朱朝辉. 武汉大学, 2019(06)

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海水密度对海面高度变化的影响
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