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基于SAR和SWOT数据联合深度学习的海洋中尺度涡精细结构识别
1
作者
刘传皓
《海洋通报》
北大核心
2025年第4期574-583,共10页
海洋中尺度涡对大洋环流、能量平衡及气候变化具有重要调控作用,精准识别和分析涡旋的精细结构对海洋生态保护及灾害预警具有重要意义。然而,传统观测手段存在分辨率不足以及多源数据融合缺失等问题,难以满足亚中尺度精细结构的精准识...
海洋中尺度涡对大洋环流、能量平衡及气候变化具有重要调控作用,精准识别和分析涡旋的精细结构对海洋生态保护及灾害预警具有重要意义。然而,传统观测手段存在分辨率不足以及多源数据融合缺失等问题,难以满足亚中尺度精细结构的精准识别。为此,本研究提出了基于合成孔径雷达(SAR)与宽刈幅干涉高度计(SWOT)数据联合深度学习的新方法,首次构建多模态数据深度融合框架,通过SAR的高空间分辨率与SWOT的厘米级高程数据协同,突破单一数据源技术瓶颈,实现涡旋边界、亚中尺度涡丝及能量非对称分布的高精度解析。针对复杂海洋环境,设计物理约束深度学习模型,提出双分支网络架构结合交叉注意力机制,将涡旋极性分类精度提升,较传统阈值分割方法定位误差降低;通过分区块LSTM网络与对抗训练策略,捕捉涡旋强度、轮廓的时空演变。结果表明,该方法能够有效捕捉涡旋的精细结构及其时空变化规律,成功解析涡旋内部的亚中尺度特征,为中尺度涡的研究提供了全新的技术手段。研究为海洋灾害预警、气候模型参数化及生态保护提供了高精度观测基准,推动了海洋动力过程研究从统计描述向机理解析的发展。
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关键词
海洋中尺度涡旋
SAR
SWOT
多模态数据融合
涡旋
识别
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职称材料
大气对黑潮延伸区中尺度海洋涡旋的响应——冬季暖、冷涡个例分析
被引量：
16
2
作者
马静
徐海明
董昌明
《大气科学》
CSCD
北大核心
2014年第3期438-452,共15页
采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10 m风...
采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10 m风速的极大(小)值,即海洋对大气的强迫作用在日时间尺度上表现显著;SST高低值中心基本对应10 m风无辐散区,暖(冷)涡上空为异常正(负)涡度分布;暖(冷)涡上空潜热、感热通量增大(减小),降低(增大)大气稳定度,从而加强(减弱)边界层垂直混合作用,使得海洋大气边界层增厚(变薄)。暖(冷)涡旋上空对应摩擦速度极大(小)值,反映了湍流粘性力在高(低)海温中心增大(减小)的特征,表明动量垂直混合机制在中小尺度海气相互作用中起着主要作用。中尺度海洋涡旋能够影响大气瞬变扰动,大气瞬变扰动强度在暖(冷)涡下游上空出现极大(小)值,该影响不仅表现在海洋大气边界层,在自由大气中低层也有较为清晰的反映。此外,从能量转换的角度入手,发现斜压能量转换在中尺度海洋涡旋影响大气瞬变扰动强度中贡献明显。
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关键词
黑潮延伸区
中尺度
海洋
涡旋
动态合成
海洋
大气边界层
瞬变扰动
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职称材料
与夏季北太平洋副热带中尺度海洋涡旋相联系的海气关系
被引量：
3
3
作者
徐全倩
徐海明
马静
《大气科学》
CSCD
北大核心
2018年第6期1191-1207,共17页
采用高分辨率卫星和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波和合成分析等方法,对夏季北太平洋副热带地区中尺度海洋涡旋与大气的耦合关系进行了分析。结果表明:在日时间尺度上,海洋涡旋的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)与海表...
采用高分辨率卫星和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波和合成分析等方法,对夏季北太平洋副热带地区中尺度海洋涡旋与大气的耦合关系进行了分析。结果表明:在日时间尺度上,海洋涡旋的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)与海表风速之间不仅存在同位相的正相关关系,还存在反位相的负相关关系,即在涡旋这种中尺度上既存在海洋对大气的强迫,也存在大气对海洋的强迫。海表风速与SST同位相时,对暖(冷)涡来说,向上(下)的净热通量增强,云和降水增多(减少);其海水温度异常和海流旋度较强,暖(冷)涡较为深厚,一定程度上表明了海洋对大气的强迫。海表风速与SST反位相时,对暖(冷)涡而言,当其处在正(负)位势高度异常、中低层相对湿度较小(大)、气温较高(低)的大气配置下,海表风速较小(大);同时向下(上)净热通量增强,云和降水减少(增多);涡旋海水温度异常和海流旋度较弱,这种暖(冷)涡较为浅薄;表明晴空(阴雨)条件下有利于暖(冷)涡的维持,一定程度上反映了大气对海洋的强迫作用。
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关键词
北太平洋副热带
中尺度
海洋
涡旋
海气关系
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职称材料
题名
基于SAR和SWOT数据联合深度学习的海洋中尺度涡精细结构识别
1
作者
刘传皓
机构
中国海洋大学崇本学院
出处
《海洋通报》
北大核心
2025年第4期574-583,共10页
文摘
海洋中尺度涡对大洋环流、能量平衡及气候变化具有重要调控作用,精准识别和分析涡旋的精细结构对海洋生态保护及灾害预警具有重要意义。然而,传统观测手段存在分辨率不足以及多源数据融合缺失等问题,难以满足亚中尺度精细结构的精准识别。为此,本研究提出了基于合成孔径雷达(SAR)与宽刈幅干涉高度计(SWOT)数据联合深度学习的新方法,首次构建多模态数据深度融合框架,通过SAR的高空间分辨率与SWOT的厘米级高程数据协同,突破单一数据源技术瓶颈,实现涡旋边界、亚中尺度涡丝及能量非对称分布的高精度解析。针对复杂海洋环境,设计物理约束深度学习模型,提出双分支网络架构结合交叉注意力机制,将涡旋极性分类精度提升,较传统阈值分割方法定位误差降低;通过分区块LSTM网络与对抗训练策略,捕捉涡旋强度、轮廓的时空演变。结果表明,该方法能够有效捕捉涡旋的精细结构及其时空变化规律,成功解析涡旋内部的亚中尺度特征,为中尺度涡的研究提供了全新的技术手段。研究为海洋灾害预警、气候模型参数化及生态保护提供了高精度观测基准,推动了海洋动力过程研究从统计描述向机理解析的发展。
关键词
海洋中尺度涡旋
SAR
SWOT
多模态数据融合
涡旋
识别
Keywords
ocean mesoscale eddies
SAR
SWOT
multimodal data fusion
eddy identification
分类号
P731.2 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
大气对黑潮延伸区中尺度海洋涡旋的响应——冬季暖、冷涡个例分析
被引量：
16
2
作者
马静
徐海明
董昌明
机构
南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心
加利福尼亚大学地球物理及行星物理研究所
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2014年第3期438-452,共15页
基金
国家重大科学研究计划--"太平洋印度洋对全球变暖的响应及其对气候变化的调控作用"2012CB955600
国家自然科学基金项目41275094
+2 种基金
江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD)
江苏省高校"青蓝工程"
江苏省研究生培养创新工程项目CXZZ13_0498
文摘
采用动态合成、带通滤波等方法,通过对冬季黑潮延伸区暖、冷两个中尺度海洋涡旋的分析,研究了大气对中尺度海洋涡旋的响应特征。结果表明,海表温度(SST)与近海面风速的正相关关系在涡旋的动态合成图上清晰可见,暖(冷)涡上空对应10 m风速的极大(小)值,即海洋对大气的强迫作用在日时间尺度上表现显著;SST高低值中心基本对应10 m风无辐散区,暖(冷)涡上空为异常正(负)涡度分布;暖(冷)涡上空潜热、感热通量增大(减小),降低(增大)大气稳定度,从而加强(减弱)边界层垂直混合作用,使得海洋大气边界层增厚(变薄)。暖(冷)涡旋上空对应摩擦速度极大(小)值,反映了湍流粘性力在高(低)海温中心增大(减小)的特征,表明动量垂直混合机制在中小尺度海气相互作用中起着主要作用。中尺度海洋涡旋能够影响大气瞬变扰动,大气瞬变扰动强度在暖(冷)涡下游上空出现极大(小)值,该影响不仅表现在海洋大气边界层,在自由大气中低层也有较为清晰的反映。此外,从能量转换的角度入手,发现斜压能量转换在中尺度海洋涡旋影响大气瞬变扰动强度中贡献明显。
关键词
黑潮延伸区
中尺度
海洋
涡旋
动态合成
海洋
大气边界层
瞬变扰动
Keywords
Kuroshio Extension, Mesoscale oceanic eddy, Dynamic composite, Marine atmospheric boundary layer,Transient disturbance
分类号
P461 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
与夏季北太平洋副热带中尺度海洋涡旋相联系的海气关系
被引量：
3
3
作者
徐全倩
徐海明
马静
机构
南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室
南京信息工程大学大气科学与环境气象国家级教学示范中心
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2018年第6期1191-1207,共17页
基金
国家自然科学基金项目41575077
41490643
+1 种基金
江苏省333高层次人才培养工程BRA2015290
江苏高校优秀学科建设工程项目(PAPD)~~
文摘
采用高分辨率卫星和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波和合成分析等方法,对夏季北太平洋副热带地区中尺度海洋涡旋与大气的耦合关系进行了分析。结果表明:在日时间尺度上,海洋涡旋的海表温度(Sea Surface Temperature,简称SST)与海表风速之间不仅存在同位相的正相关关系,还存在反位相的负相关关系,即在涡旋这种中尺度上既存在海洋对大气的强迫,也存在大气对海洋的强迫。海表风速与SST同位相时,对暖(冷)涡来说,向上(下)的净热通量增强,云和降水增多(减少);其海水温度异常和海流旋度较强,暖(冷)涡较为深厚,一定程度上表明了海洋对大气的强迫。海表风速与SST反位相时,对暖(冷)涡而言,当其处在正(负)位势高度异常、中低层相对湿度较小(大)、气温较高(低)的大气配置下,海表风速较小(大);同时向下(上)净热通量增强,云和降水减少(增多);涡旋海水温度异常和海流旋度较弱,这种暖(冷)涡较为浅薄;表明晴空(阴雨)条件下有利于暖(冷)涡的维持,一定程度上反映了大气对海洋的强迫作用。
关键词
北太平洋副热带
中尺度
海洋
涡旋
海气关系
Keywords
Subtropical North Pacific
Mesoscale oceanic eddies
Air-sea relationship
分类号
P461 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于SAR和SWOT数据联合深度学习的海洋中尺度涡精细结构识别
刘传皓
《海洋通报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
大气对黑潮延伸区中尺度海洋涡旋的响应——冬季暖、冷涡个例分析
马静
徐海明
董昌明
《大气科学》
CSCD
北大核心
2014
16
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
与夏季北太平洋副热带中尺度海洋涡旋相联系的海气关系
徐全倩
徐海明
马静
《大气科学》
CSCD
北大核心
2018
3
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职称材料
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