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基于风云三号系列卫星数据的北极海冰密集度反演产品的对比分析
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作者 张大千 张录军 +1 位作者 储敏 张熠 《极地研究》 北大核心 2025年第1期55-71,共17页
本文将中国国家卫星气象中心提供的风云三号系列卫星(FY-3B、FY-3C和FY-3D)中提取的多卫星组合序列海冰密集度(sea ice concentration,SIC)产品(FY-3数据集),美国国家海洋和大气管理局提供的0.25°逐日SIC产品(OISST数据集)及美国... 本文将中国国家卫星气象中心提供的风云三号系列卫星(FY-3B、FY-3C和FY-3D)中提取的多卫星组合序列海冰密集度(sea ice concentration,SIC)产品(FY-3数据集),美国国家海洋和大气管理局提供的0.25°逐日SIC产品(OISST数据集)及美国国家冰雪数据中心提供的MASAM2和SSMISSIC产品(MASAM2数据集和SSMIS数据集)进行对比分析。结果表明:(1)FY-3数据集、OISST数据集和MASAM2数据集在大西洋扇区的平均均方根误差分别为0.15、0.13和0.13,在太平洋扇区的平均均方根误差分别为0.13、0.11和0.12,主要差异来自FY-3数据集对9月SIC数值的异常高估;(2)FY-3数据集的海冰范围偏差在全时段小于OISST数据集,2016年后小于MASAM2数据集,最小平均绝对百分比偏差为2.5%,在边缘冰区范围方面,FY-3数据集和MASAM2数据集在太平洋扇区存在严重低估(标准化平均偏差为45%);(3)FY-3数据集与OISST数据集的质量相当,与MASAM2数据集相比还有一定差距,尤其在长序列SIC反演产品方面。因此,建议在如何消除多颗卫星间的数据不一致性方面投入更多的开发研究工作。 展开更多
关键词 风云3卫星反演 海冰密集度 边缘冰区 对比分析 北极
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北极海冰密集度数据融合研究
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作者 王安 何宜军 殷千惠 《海洋科学》 北大核心 2025年第2期25-33,共9页
海冰密集度数据是开展全球海洋监测和应对气候变化研究的重要数据源,为了研制出分辨率更高,误差更小的北极海冰密集度融合资料,本文使用了多源海冰密集度资料,以OSTIA(Operational Sea Surface Temperature and Ice Analysis)数据集为... 海冰密集度数据是开展全球海洋监测和应对气候变化研究的重要数据源,为了研制出分辨率更高,误差更小的北极海冰密集度融合资料,本文使用了多源海冰密集度资料,以OSTIA(Operational Sea Surface Temperature and Ice Analysis)数据集为融合背景场,采用以下方案开展融合研究。首先,对现有5种海冰资料进行质量控制;其次,以OSI SAF(Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility)资料为基准,采用概率密度匹配法订正各资料的系统误差;然后,利用小波分解将各资料分解为低频信息和高频信息,对低频信息和高频信息分别计算融合权重和卡尔曼滤波处理;最后,利用小波重构将各资料进行融合,生成0.05°分辨率的北极逐日海冰密集度融合资料。通过对比国际上广泛认可的OISST(Optimum Interpolation Sea Surface Temperature)、OSTIA海冰密集度资料,验证结果显示:融合资料与OISST、OSTIA海冰密集度资料在北极的空间分布上高度一致,相关系数均超过0.967。相对于前人的研究,本融合资料与OISST的偏差由–1.170%减少到–0.108%,与OSTIA的偏差由0.276%减少到–0.156%;与OISST和OSTIA的均方根误差分别由9.835%减少为8.010%以及由7.427%减少为5.140%。本融合资料的偏差以及均方根误差都得到了显著的提升,具有较高的质量。 展开更多
关键词 海冰密集度 小波变换 卡尔曼滤波 概率密函数匹配法
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星载GNSS-R融冰期海冰密集度反演研究 被引量:1
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作者 王玥 谢涛 +3 位作者 李建 张雪红 白淑英 王明华 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期127-136,共10页
针对北极融冰期的海冰密集度反演,并改善全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)对海水的海冰密集度高估问题,本文提出一种利用机器学习算法生成高时空分辨率的融冰期海冰密集度估算方法,提取GNSS-R时延多普勒图(DDM)的特征参数,并结合海表... 针对北极融冰期的海冰密集度反演,并改善全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)对海水的海冰密集度高估问题,本文提出一种利用机器学习算法生成高时空分辨率的融冰期海冰密集度估算方法,提取GNSS-R时延多普勒图(DDM)的特征参数,并结合海表温度数据建立LightGBM模型,将反演结果与参考海冰密集度值进行相关性分析和评估。本文的模型结果与OSI SAF的海冰密集度产品显示出较好的一致性,相关系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.965、0.061和0.090。该方法能够实现对北极海冰边缘区的海冰密集度高精度估计。 展开更多
关键词 GNSS-R DDM 融冰期 海冰密集度 LightGBM 北极
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利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度的算法 被引量:1
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作者 陈星哲 谢涛 +3 位作者 王明华 张雪红 李建 白淑英 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第2期80-84,89,共6页
本文提出了一种利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度算法。首先,对全极化SAR数据进行多视化及滤波等预处理,以获取相干矩阵与协方差矩阵;其次,通过相干矩阵与协方差矩阵获取若干极化特征,对这些极化特征进行相关性与冗余性分析,... 本文提出了一种利用全极化SAR数据的极化特征获取海冰密集度算法。首先,对全极化SAR数据进行多视化及滤波等预处理,以获取相干矩阵与协方差矩阵;其次,通过相干矩阵与协方差矩阵获取若干极化特征,对这些极化特征进行相关性与冗余性分析,构建最优特征空间;然后,将最优特征空间作为输入量放入神经网络分类器中,得到海冰分类结果;最后,根据海冰分类结果提取海冰密集度。选用拉布拉多南部海域2景全极化Radarsat-2影像获取海冰密集度,与业务化海冰密集度产品ASI-3125进行对比研究。本文算法结果与ASI-3125海冰密集度分布趋势基本一致,总体上略大于ASI-3125海冰密集度,标准差值分布为3.46%和6.82%,说明利用高分辨率全极化SAR数据在监测边缘区域小尺寸破碎海冰方面具有优势。 展开更多
关键词 RADARSAT-2 海冰 海冰密集度 特征提取 神经网络
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利用海洋(HY-2)卫星微波辐射计数据反演北极区域海冰密集度 被引量:11
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作者 石立坚 王其茂 +2 位作者 邹斌 施英妮 焦敏 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期410-417,共8页
HY-2是中国自主研发的海洋卫星。本文研究了利用HY-2卫星微波扫描辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤... HY-2是中国自主研发的海洋卫星。本文研究了利用HY-2卫星微波扫描辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法,我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析,确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值;利用天气滤波器有效去除了开阔海域由于大气中水蒸气、云中液态水、降雨等现象引起的海冰密集度计算错误。本文计算了2012年全年的北极海冰密集度产品,并对产品精度进行了初步验证,验证结果表明:三个海冰类型已知区域的海冰密集度结果与理想值比较接近,多年冰密集度的反演精度需要进一步提高。本文结果与美国冰雪数据中心和德国不来梅大学提供的两种业务化海冰密集度产品一致。本研究为利用HY-2卫星监测极区海冰密集度变化,发布实时产品奠定了基础。 展开更多
关键词 海洋2号卫星 微波辐射计 海冰密集度 反演 北极
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HY-2卫星反演海冰密集度在北极地区的适用性评估 被引量:5
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作者 赵杰臣 李子轩 +3 位作者 李杰 付敏 石立坚 张林 《海洋预报》 北大核心 2018年第6期84-91,共8页
评估了我国自主研发的海洋二号卫星(HY-2)海冰密集度产品在北极地区的适用性。与8种国际同类产品相比,HY-2产品的分辨率为25 km,属于低分辨率产品。HY-2产品2012年夏季的空间分布特征和其他产品差别不大,但在低密集度冰区和边缘区域的... 评估了我国自主研发的海洋二号卫星(HY-2)海冰密集度产品在北极地区的适用性。与8种国际同类产品相比,HY-2产品的分辨率为25 km,属于低分辨率产品。HY-2产品2012年夏季的空间分布特征和其他产品差别不大,但在低密集度冰区和边缘区域的差异可达0.15~0.25。HY-2产品可以反映2012年7—10月海冰面积先减小后增大的规律,但最小海冰范围的出现时间比其他产品偏早,且平均值偏小。利用北极海冰数值预报系统进行的同化试验显示,HY-2产品可以有效改善海冰密集度的模拟结果,将平均偏差从控制试验的0.18~0.24减小为同化试验的0.05~0.08,改善效果和国际认可和常用的AMSR2/ASI产品相当。 展开更多
关键词 海洋二号卫星 海冰密集度 海冰范围 北极 数据同化 对比评估
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全球多源海冰密集度融合资料研制试验 被引量:5
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作者 张雷 徐宾 +3 位作者 廖志宏 师春香 徐梅 孙玫玲 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期703-715,共13页
为了发展一套全球多源海冰密集度逐日融合资料,以欧洲气象卫星应用组织(EUMETSAT)海洋海冰应用中心(OSI SAF)海冰密集度数据、中国国家卫星气象中心(NSMC)的MWRI和VIRR全球海冰密集度数据、美国国家冰雪数据中心(NSIDC)的NISE海冰密集... 为了发展一套全球多源海冰密集度逐日融合资料,以欧洲气象卫星应用组织(EUMETSAT)海洋海冰应用中心(OSI SAF)海冰密集度数据、中国国家卫星气象中心(NSMC)的MWRI和VIRR全球海冰密集度数据、美国国家冰雪数据中心(NSIDC)的NISE海冰密集度数据、美国国家冰中心(NIC)的IMS北半球海冰数据为观测数据源,以ERA-Interim模式数据为背景场,采用以下方案开展融合试验。首先,对各数据源资料进行质量控制;其次,以OSI SAF海冰密集度数据为基准,采用概率密度函数(PDF)匹配方法订正其他卫星资料的系统误差;然后,根据订正后的误差生成超级观测场;最后,利用STMAS方法将超级观测场和作为背景场的ERA-Interim海冰密集度数据进行融合,生成全球逐日0.25°分辨率海冰密集度融合试验数据。通过与国际广泛使用的OISST、OSTIA海冰密集度数据对比,评估融合试验产品的质量。结果表明:融合方案中的PDF方法通过调整非基准资料的概率密度分布,实现非基准资料和基准资料概率密度分布一致,从而使3种海冰密集度卫星资料系统误差均显著减小;STMAS方法能够将超级观测场和背景场进行有效融合,生成融合试验产品;风云卫星数据的使用提高了融合数据生产的自主可控能力;同时,融合方案考虑了卫星数据源的时效性、获取的稳定性等因素。融合产品与OISST和OSTIA海冰密集度数据的空间分布在南、北极均高度吻合,相关系数均超过0.985,与OISST和OSTIA的偏差分别为−1.170%和0.276%,融合试验产品整体偏差介于两种资料之间,反映了试验产品系统误差较小的良好特性。可见,融合方案能够满足实时业务需要,融合试验产品具有较高的质量。 展开更多
关键词 海冰密集度 融合 全球
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基于SMAP卫星雷达资料的海冰密集度反演技术研究 被引量:2
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作者 闻斌 周旋 +2 位作者 种劲松 石立坚 叶小敏 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期29-39,共11页
SMAP是美国于2015年初发射的一颗卫星,搭载了L波段的雷达。它采用圆锥扫描方式,具有固定的入射角、较大的幅宽和千米级的分辨率,在海冰监测方面具有独特的优势。本文利用SMAP卫星雷达资料分别与德国Bremen大学海冰密集度产品和美国国家... SMAP是美国于2015年初发射的一颗卫星,搭载了L波段的雷达。它采用圆锥扫描方式,具有固定的入射角、较大的幅宽和千米级的分辨率,在海冰监测方面具有独特的优势。本文利用SMAP卫星雷达资料分别与德国Bremen大学海冰密集度产品和美国国家冰雪数据中心(NSIDC)海冰密集度产品建立3.125km和25km匹配数据集,分析了L波段雷达后向散射系数、极化比和归一化极化差与海冰密集度之间相关性,建立基于人工神经网络的海冰密集度反演算法。为了验证SMAP卫星雷达资料反演海冰密集度的精度,本文选择德国Bremen大学和美国冰雪数据中心发布的海冰密集度产品分别与SMAP海冰密集度产品进行对比分析,SMAP海冰密集度与Bremen海冰密集度的偏差为0.07、均方根误差为0.14;与NSIDC海冰密集度的偏差为0.04、均方根误差为0.18,这表明SMAP海冰密集度产品与现有业务化海冰密集度产品具有很好的一致性。 展开更多
关键词 SMAP卫星雷达资料 海冰密集度 反演 神经网络
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时间域混合像元分析在海冰密集度变化研究中的应用
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作者 毕海波 李双双 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1032-1037,共6页
传统意义混合像元分析方法是对有不同光谱特征的地物进行分解(spectral mixture analysis,SMA),得到各个组分在该像元内所占的百分数。而将光谱域的混合像元分析延伸至时间域内(temporalmixture analysis,TMA),提取的表征时间特性的端... 传统意义混合像元分析方法是对有不同光谱特征的地物进行分解(spectral mixture analysis,SMA),得到各个组分在该像元内所占的百分数。而将光谱域的混合像元分析延伸至时间域内(temporalmixture analysis,TMA),提取的表征时间特性的端元用于像元分解所得残差小于8.5%,说明TMA提取南极地区海冰密集度时间变化特性具有可行性。将获取的多年平均端元用于2005年和2010年海冰密集度数据,得到残差分别为(1.4±2.42)%和(1.7±2.87)%,高于多年平均残差精度(1±1.53)%,在一定程度上反映某年海冰密集度数据相对多年平均值的变化。因此,TMA为全球变暖背景下的海冰密集度的时空特性研究提供了新思路。 展开更多
关键词 海冰密集度 南极 TMA AMSR-E SMACC 被动微波遥感
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基于海冰密集度遥感数据的波弗特海海冰时空变化研究 被引量:5
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作者 刘玥 庞小平 +2 位作者 赵羲 苏楚钦 季青 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期163-174,共12页
采用美国冰雪数据中心(NSIDC)的日尺度与月尺度海冰密集度数据,将海冰密集度为15%作为阈值确定海冰外缘线位置,提取波弗特海海域的海冰外缘线,计算波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积,然后通过海冰范围与海冰外缘线的年际变化与... 采用美国冰雪数据中心(NSIDC)的日尺度与月尺度海冰密集度数据,将海冰密集度为15%作为阈值确定海冰外缘线位置,提取波弗特海海域的海冰外缘线,计算波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积,然后通过海冰范围与海冰外缘线的年际变化与季节变化来分析波弗特海海冰外缘线退缩的时空变化特征与趋势。实验结果表明,1978—2015年波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积整体变化趋势一致,减少趋势显著。37年来,海冰密集度平均每年减少约0.3%,海冰范围平均每年减少3 235 km2,海冰面积平均每年减少5 084 km2。海冰密集度在1979—1996年无明显减少趋势,1996—2015年减少趋势明显。波弗特海海冰范围一般在9月达到最小值,在11月至次年5月维持在最大值(全冰覆盖状态);海冰面积一般在9月达到最小值,在12月或者1月达到最大值。海冰范围最小值出现时间有延迟的趋势,全冰覆盖状态具有起始时间越来越晚、终止时间越来越早、持续时间越来越短的趋势,平均持续天数为212 d。 展开更多
关键词 波弗特海 被动微波遥感 海冰范围 海冰密集度 时空变化
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基于FY-3C微波辐射计数据的极区海冰密集度反演方法研究 被引量:11
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作者 刘森 邹斌 +1 位作者 石立坚 崔艳荣 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期113-122,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 FY-3C卫星 海冰密集度 微波辐射计 南极 北极
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渤海AVHRR多通道海冰密集度反演算法试验研究 被引量:3
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作者 刘志强 苏洁 +1 位作者 时晓旭 赵进平 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期74-84,共11页
为了得到更精确的渤海海冰密集度反演参数,采用辽东湾不同类型海冰ASD实测数据,在分析光谱特征的基础上,针对NOAA/AVHRR数据确定出合适海冰密集度反演算法阈值。继而,基于线性光谱混合模型的多通道反演算法进行了一系列算法试验。同时... 为了得到更精确的渤海海冰密集度反演参数,采用辽东湾不同类型海冰ASD实测数据,在分析光谱特征的基础上,针对NOAA/AVHRR数据确定出合适海冰密集度反演算法阈值。继而,基于线性光谱混合模型的多通道反演算法进行了一系列算法试验。同时实现了基于LandSat5-TM数据的渤海海冰密集度场反演,并利用该结果与AVHRR单通道和多通道算法得到的海冰密集度反演结果进行比对分析。定量误差分析结果表明,当单通道算法或组合算法中包含1通道时,与Landsat5-TM反演结果的平均误差为正值,包含2通道且不包含1通道时,平均误差为负值;同时使用这两个通道较只包含其一的各种组合算法的平均误差明显偏小;在各种组合算法中,1245四个通道组合反演的海冰密集度结果误差最小,可应用于渤海AVHRR数据海冰密集度反演。 展开更多
关键词 渤海 海冰密集度反演 线性光谱混合模型 NOAA/AVHRR LandSat5-TM
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北极海冰密集度遥感数据产品对比及航道关键区验证研究 被引量:6
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作者 王剑 邱玉宝 +4 位作者 熊振华 袁希平 周静恬 黄琳 石利娟 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期301-313,共13页
为分析并评价海冰边缘区海冰密集度数据产品,选取北冰洋区域8种公开发布的产品,基于平均偏差和标准差(Standard Deviation, SD)展开分析,结果表明:Bremen/ASI(ARCTIC Sea Ice)、Bremen/BT (Bootstrap)、NSIDC(National Snow and Ice Dat... 为分析并评价海冰边缘区海冰密集度数据产品,选取北冰洋区域8种公开发布的产品,基于平均偏差和标准差(Standard Deviation, SD)展开分析,结果表明:Bremen/ASI(ARCTIC Sea Ice)、Bremen/BT (Bootstrap)、NSIDC(National Snow and Ice Data Center)/BT和NSIDC/CDR(Climate Data Record)四种数据全年平均偏差整体高于平均值,在夏季偏差高于冬季;Hamburger/ASI全年平均偏差低于平均值,冬春季偏差为负,夏季梢高于均值;NSIDC/NT(NASA Team)、NOAA OI SIC(National Oceanic and Atmospheric Administration Optimum Interpolation Sea Ice Concentration)和OSISAF(The Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility)三种数据全年平均偏差为负,夏季负向增加;夏季和秋季标准差较大区域主要分布在东北航道薄冰区,东西伯利亚、拉普捷夫海和喀拉海区域标准差变化较大,从3%增加到10%~15%。围绕航道区,以MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)影像作为参考,对8种数据的对比评估结果表明:在25km空间分辨率下,Bremen发布的两种数据相关性较高,均为0.80;NOAAOISIC数据相关性最低,为0.63;Bremen/BT平均偏差较小,为7.11%;基于ASI算法的Bremen/ASI数据和Hamburger/ASI数据平均偏差较大,分别为14.38%和14.99%,且在夏季和秋季偏差波动较大,对应标准差分别为12.16%和11.01%。该项研究对于提升遥感数据产品在海冰边缘或航道区的应用及进一步的算法研发具有指导意义。 展开更多
关键词 北极 海冰密集度 遥感产品 航道关键区 产品评估
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北极海冰密集度数值预报及验证评估研究 被引量:1
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作者 李明 杨清华 +6 位作者 赵杰臣 孙晓宇 田忠翔 沈辉 郝光华 李春花 张林 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期46-53,共8页
本文系统地评估了国家海洋环境预报中心于我国第七次北极科学考察期间开展的北极海冰密集度数值预报结果。该预报系统基于麻省理工大学通用环流模式,并采用牛顿松弛逼近(Nudging)资料同化方法,计算输出未来1~5 d的北极海冰密集度预报... 本文系统地评估了国家海洋环境预报中心于我国第七次北极科学考察期间开展的北极海冰密集度数值预报结果。该预报系统基于麻省理工大学通用环流模式,并采用牛顿松弛逼近(Nudging)资料同化方法,计算输出未来1~5 d的北极海冰密集度预报产品。本文将数值预报结果同卫星观测的海冰密集度、再分析资料和"雪龙"号第七次北极考察期间观测的海冰密集度数据进行了对比分析。结果表明,预报的北极海冰密集度小于卫星观测值,24 h、72 h和120 h预报结果的偏差分别为-2.7%、-3.1%和-3.2%;数值产品的预报技巧好于气候态结果和惯性预报,但是在海冰出现快速融化或冻结时,基于Nudging同化的数值预报技巧仍有不足。另外,相比船测数据,数值预报结果在海冰边缘区的偏差相对较大,24 h、72 h和120 h预报结果的偏差分别为8.8%、12.0%和14.5%。 展开更多
关键词 海冰密集度 预报 北极 评估
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基于改进FCLS算法的南极海冰密集度估算及算法比较 被引量:3
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作者 宋翔宇 刘婷婷 +1 位作者 王泽民 刘艳霞 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期67-76,共10页
海冰具有良好的热力隔绝效应,它通过影响海洋和大气的热交换进而影响全球的气候变化。海冰密集度是极区海冰研究的重要指标之一。为实现高空间分辨率多类型海冰密集度的估算,本文将亮温极化梯度率和光谱梯度率引入基于全约束最小二乘法(... 海冰具有良好的热力隔绝效应,它通过影响海洋和大气的热交换进而影响全球的气候变化。海冰密集度是极区海冰研究的重要指标之一。为实现高空间分辨率多类型海冰密集度的估算,本文将亮温极化梯度率和光谱梯度率引入基于全约束最小二乘法(fully constrained least squares,FCLS)的海冰密集度估算方法,并利用南极海冰过程与气候计划(Antarctic Sea Ice Processes and Climate,ASPe Ct)对改进方法的精度进行验证,然后与NASA Team2(NT2)算法和ARTIST Sea Ice(ASI)算法获得的海冰密集度结果进行了对比分析。结果显示,3种算法中本研究的方法精度最高,全年均方差13.8%,偏差为-0.7%;改进的方法对多年冰的估算精度优于一年冰。 展开更多
关键词 南极 被动微波数据 海冰密集度 FCLS
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国内外7种常用南极被动微波海冰密集度产品的比较与评估 被引量:1
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作者 郭昊 季青 +3 位作者 庞小平 石立坚 闫忠男 罗重鑫 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期141-159,共19页
围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品(PM-SIC)的差异和精度问题,应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度,对德国不莱梅大学(产品UB-AMSR2/ASI)、美国冰雪数据中心(产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2)... 围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品(PM-SIC)的差异和精度问题,应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度,对德国不莱梅大学(产品UB-AMSR2/ASI)、美国冰雪数据中心(产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2)、欧洲气象卫星应用组织海洋与海冰卫星应用中心(产品OSI-SAF/BR-BST)、国家卫星海洋应用中心(产品NSOAS-SMR/NT)和国家卫星气象中心(产品NSMC-MWRI/NT2)发布的7种南极海冰密集度产品进行比较与评估。结果表明:(1)NSIDC-SSMIS/NT与NSIDC-SSMIS/CDR海冰密集度具有较高的一致性(平均偏差为-0.08%,相关系数为0.99),NSOAS-SMR/NT与NSIDC-AMSR2/NT2间的差异最大(平均偏差为-14.41%,相关系数为0.81);(2)7种PM-SIC的变化趋势一致,NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC的偏差具有明显的季节性差异;(3)NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC均在印度洋扇区、别林斯高晋海和阿蒙森海扇区绝对偏差较大,在罗斯海扇区差异最小。偏差较大的区域主要分布在海冰边缘区及近陆地海域,在高密集度区域差异较小;(4)应用MODIS与Sentinel-1反演的海冰密集度对7种PM-SIC验证表明,NSMC-MWRI/NT2与验证数据的一致性最高。NSOAS-SMR/NT、UB-AMSR2/ASI和OSI-SAF/BR-BST海冰密集度偏低,而NSMC-MWRI/NT2、NSIDC-AMSR2/NT2、NSIDC-SSMIS/CDR和NSIDC-SSMIS/NT海冰密集度偏高。不同海冰密集度产品的比较与评估可为发展遥感反演算法、研制和应用高质量的海冰密集度产品,更好地监测南极海冰动态变化提供依据和参考。 展开更多
关键词 海冰密集度 被动微波 遥感产品 MODIS 南极
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北极中央区海冰密集度与云量相关性分析 被引量:9
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作者 纪旭鹏 赵进平 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期92-104,共13页
本文使用海冰密集度以及低云、中云、高云的日平均数据,借助滑动相关分析方法,研究了北极中央区海冰密集度与云量之间的相关性,分析了海冰与云的相互作用机制。研究表明,在春季海冰融化季节(4、5月)、秋季海冰冻结季节(10、11月),低云... 本文使用海冰密集度以及低云、中云、高云的日平均数据,借助滑动相关分析方法,研究了北极中央区海冰密集度与云量之间的相关性,分析了海冰与云的相互作用机制。研究表明,在春季海冰融化季节(4、5月)、秋季海冰冻结季节(10、11月),低云与海冰密集度之间表现为较好的负相关,表明在这段时间内冰区海面蒸发强烈,对低云的形成有重要贡献。在10月和11月,中云与海冰密集度也有很好的负相关,表明秋季低云可以通过抬升形成中云。高云与海冰密集度之间并没有明显的相关性,可能原因:一方面海冰的空间分布对高云无影响,另一方面,高云主要影响到达的短波辐射,从而影响海冰的融化和冻结速度,与海冰厚度有直接显著的关系,而与海冰密集度的关系不明显。此外,在海冰密集度与低云存在较好负相关的情况下会出现某些年份相关性不好的情况,我们的研究发现这是北极中央区与周边海区发生了海冰交换或云交换的结果。 展开更多
关键词 北极中央区 海冰密集度 云量 滑动相关
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面向航运服务的海冰密集度遥感产品对比研究 被引量:4
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作者 黄琳 邱玉宝 +3 位作者 周静恬 王长林 梁曦 李群 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期20-33,共14页
北极快速升温为北极通航窗口期延长提供了重大机遇,为北极航运和极区科考船只的空间信息提供服务,海冰边缘区浮冰遥感信息产品的可靠性非常关键。对比和分析了9种海冰密集度数据产品,并采用高分雷达数据开展面向海冰边缘区精度评估。结... 北极快速升温为北极通航窗口期延长提供了重大机遇,为北极航运和极区科考船只的空间信息提供服务,海冰边缘区浮冰遥感信息产品的可靠性非常关键。对比和分析了9种海冰密集度数据产品,并采用高分雷达数据开展面向海冰边缘区精度评估。结果表明,北极地区的9种海冰密集度产品相对其平均值的最大日偏差出现在夏季6—8月航道窗口期,其中采用被动微波高频算法的ASI产品和综合算法OSI SAF产品的整体平均偏差分别为0.59%和–0.65%。经对比发现各产品空间分布的不一致性主要存在于海冰边缘区。2018年,9种产品海冰范围的逐日最大和最小值之差为2.51×10^(6)~6.26×10^(6)km^(2)。在边缘区采用高分辨率雷达数据开展对比,结果表明在密集压实型海冰边缘,除基于ASI和NT2算法的三种产品外,其余六种产品均呈低密集度区高估、高密集度区低估的特点;基于AMSR2传感器的ASI-AMSR2和OSI SAF-AMSR2产品与雷达观测具有较高相关性,R^(2)分别为0.85和0.82,且均方根误差(RMSE)最小,分别为12.19%和9.70%。在分散型冰边缘,各产品对海冰密集度全面低估,OSI SAF-AMSR2相关性最高,R^(2)为0.78,RMSE最小,为6.19%。分析认为基于AMSR2的OSI SAF-AMSR2产品在现有9种产品中更能表征航道区海冰边缘与低密集区。 展开更多
关键词 海冰密集度 东北航道 海冰边缘 数据产品对比
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两种准实时遥感海冰密集度产品在中国第五次北极考察期间的适用性评估 被引量:4
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作者 李钊 严明 +2 位作者 刘凯 惠凤鸣 赵杰臣 《海洋预报》 北大核心 2018年第3期8-16,共9页
比较了AMSR2和SSMIS产品在2012年中国第五次北极考察期间的差异,并利用雪龙船在北极走航观测的海冰密集度资料初步评估了两种卫星产品在北极东北航道和高纬航道的适用性。结果表明:两种产品在海冰边缘区域反演的海冰密集度差异较大,且... 比较了AMSR2和SSMIS产品在2012年中国第五次北极考察期间的差异,并利用雪龙船在北极走航观测的海冰密集度资料初步评估了两种卫星产品在北极东北航道和高纬航道的适用性。结果表明:两种产品在海冰边缘区域反演的海冰密集度差异较大,且在高纬度区域AMSR2反演的密集度普遍大于SSMIS;两种产品对海冰外缘线的反演基本相同,说明两种算法对海冰和海水的区分基本一致;在去程低纬航线上分辨率较高的AMSR2数据的平均偏差为0.14±0.11,而分辨率较低的SSMIS数据为0.17±0.11;在回程高纬航线上AMSR2数据的平均偏差为0.11±0.10,而SSMIS数据为0.11±0.12。SSMIS数据在高值区明显的低估了海冰密集度值,说明其在高值区的反演上存在系统性偏差,AMSR2数据和走航观测数据更相符。SSMIS数据在高值区偏差大的原因可能与其反演算法对海冰表面出现的大量融池的辨别能力较差有关。 展开更多
关键词 北极东北航道 海冰密集度 AMSR2 SSIMIS 走航观测 比较与评估
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海冰密集度卫星遥感反演研究进展 被引量:7
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作者 谢涛 赵立 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期351-366,共16页
海冰密集度是海冰的重要参数之一,在冰区导航、海上作业、海冰模式验证和气候模型改进等方面具有重要意义。卫星遥感具有覆盖范围广、重访周期短、成本相对低等优势,已成为获取海冰密集度的主要观测手段。本文从主被动微波遥感和光学遥... 海冰密集度是海冰的重要参数之一,在冰区导航、海上作业、海冰模式验证和气候模型改进等方面具有重要意义。卫星遥感具有覆盖范围广、重访周期短、成本相对低等优势,已成为获取海冰密集度的主要观测手段。本文从主被动微波遥感和光学遥感的角度,回顾了现阶段海冰密集度卫星遥感反演研究进展情况,包括海冰监测传感器、海冰密集度反演算法和海冰密集度产品等。结果表明,被动微波遥感是目前获取海冰密集度的主要方式,已发展出许多成熟的业务化算法;主动微波遥感数据已成为制作冰情图的主要数据源,海冰密集度反演算法由合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)图像分类向深度学习算法发展;光学遥感海冰密集度算法较为成熟,但受限于云层和夜晚限制,其反演结果多用于其他海冰密集度产品的验证。受传感器硬件限制,3种观测手段各有其长处与不足。为获得高精度、高时空分辨率的海冰密集度数据,开展多源数据融合研究是解决传感器性能瓶颈的有效手段。大数据时代,基于深度学习的海冰密集度卫星遥感反演技术快速发展,需要深度融入海冰密集度卫星遥感领域知识。海冰密集度卫星遥感反演应着力于海冰预报服务,致力于提高我国的海冰预报能力。 展开更多
关键词 海冰密集度 卫星遥感 微波遥感 光学遥感
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