海洋一号C/D(HY-1C/D)卫星中国海洋水色水温扫描仪(Chinese Ocean Color and Temperature Scanner,COCTS)主要用于探测海洋水色、水温等要素,这些要素需要经过卫星资料处理才能获取,而几何定位是预处理的核心,直接影响这些要素的质量。C...海洋一号C/D(HY-1C/D)卫星中国海洋水色水温扫描仪(Chinese Ocean Color and Temperature Scanner,COCTS)主要用于探测海洋水色、水温等要素,这些要素需要经过卫星资料处理才能获取,而几何定位是预处理的核心,直接影响这些要素的质量。COCTS具有114°视场角和四元逐点摆扫的特征,据此研究出一套完整的几何定位方法。从0级数据中提取卫星星历,利用插值法从中获取采样时间对应的卫星位置和速度,进而得到轨道(ORB)坐标系到地心旋转(ECR)坐标系的转换矩阵。基于四元逐点摆扫的特征,中心视矢量分别绕X轴、Y轴旋转相应角度,获得扫描行各采样点ORB视矢量,建立视矢量与地球交叉点关系模型,从而对根据波段数据绘制的遥感图像进行地理定位。本文使用插值法替代了传统需要6个轨道根数来计算卫星位置的复杂方法,同时直接计算ORB到ECR的转换矩阵,而不采用传统的两步转换方法。经过多组数据计算及定性定量验证,HY-1C/D COCTS几何定位结果一致;采样像元尺度效应导致从星下点到两侧边缘、从赤道到两极,误差逐渐增大,约在两个像元内。该方法满足一定的定位精度要求,可以用于COCTS的几何定位。展开更多
利用日本多功能运输卫星(Multi-functional Transport Satellite,简称为MTSAT-2)逐小时云顶亮温资料、Climate Prediction Center Morphing Technique(CMORPH)逐3小时降水资料及南海北部的现场观测资料,对2014年第16号热带气旋“凤凰”...利用日本多功能运输卫星(Multi-functional Transport Satellite,简称为MTSAT-2)逐小时云顶亮温资料、Climate Prediction Center Morphing Technique(CMORPH)逐3小时降水资料及南海北部的现场观测资料,对2014年第16号热带气旋“凤凰”的结构演变和远距离洋面上的海洋响应特征进行了研究。结果表明:高空环流形势场的变化主导了“凤凰”的移动方向,调整其云系结构;“凤凰”过境期间测站处气压和气温明显下降,风速和相对湿度有所增加,并伴随有多次阵性降雨过程,最大降雨量可达174 mm/h;“凤凰”引起的强混合的热泵作用导致测站处海洋混合层冷却加深,三个站位观测到的最大海表面降温分别为0.53℃(站位2)、0.50℃(站位4)、1.18℃(站位5);“凤凰”期间海表面盐度下降,且强降盐过程与降水时段具有较好的时间一致性,降水时段内,三个站位观测到的表层最大降盐量分别为0.557 psu(站位2)、0.407 psu(站位4)、0.773 psu(站位5)。展开更多
北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一,其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋,大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源,铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游...北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一,其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋,大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源,铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游植物生长,进而引起海洋初级生产力和生物泵的响应。本文利用SPRINTARS(Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species)模式的时长为20a的日均大气沉降数据,对北太平洋海区大气沉降的时空特征进行了分析。结果表明,进入北太平洋海区的大气沉降量为26.81Tg·a–1,并且存在显著的季节变化:春季最高,冬季最低,5月份进入海洋的沉降量达到峰值。大气沉降主要来源于陆地区域,在风场的驱动下向海洋传输,因此大气沉降量的空间分布呈现出西高东低的特征。本文以2010年8月中旬卫星观测到的一次强沙尘(即高大气沉降量)事件为例,研究了大气沙尘的传播路径。进一步结合2001年4月9-12日及2008年4月20-22日的沙尘事件,分析了西北太平洋K2站位(47°N,160°E)附近海域海洋初级生产力对大气沉降--沙尘事件的响应。结果表明,三次沙尘事件后, K2站位的颗粒有机碳通量、叶绿素浓度均有明显增加,即沙尘事件对北太平洋副极区海洋初级生产力存在促进作用。展开更多
ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时,可以检测到被海面反射回的微弱光子信号,其反映了海面的起伏状态,但同时也包含...ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时,可以检测到被海面反射回的微弱光子信号,其反映了海面的起伏状态,但同时也包含了设备噪声、大气颗粒散射噪声、背景干扰噪声等大量噪声光子。本研究提出了一种新的海面信号光子提取和海浪要素反演方法,首先将原始ICESat-2数据沿垂直方向均匀分段,统计各段内光子数,对其进行高斯拟合和迭代中值滤波,确定精确的海面光子上下界,从而提取出海面信号光子。进一步采用支持向量回归拟合,提取瞬时海面轮廓。在此基础上,利用频谱分析方法计算出有效波高和初步海浪峰值波长,通过对同步的强弱激光束相位相干分析,估算海浪波向,并修正海浪峰值波长和计算海浪峰值周期。对来自好望角和萨摩亚海域的24条轨道ICESat-2数据进行海面光子提取和海浪要素反演,并将结果与ERA5再分析数据进行对比验证。结果表明,海浪有效波高、波向和峰值周期的均方根误差(RMSE)分别为0.12 m、28.58°和0.48 s,表明该方法具有较高的海浪要素反演精度,具备进一步探索更大范围激光雷达数据海浪要素提取和分析的潜力。展开更多
文摘海洋一号C/D(HY-1C/D)卫星中国海洋水色水温扫描仪(Chinese Ocean Color and Temperature Scanner,COCTS)主要用于探测海洋水色、水温等要素,这些要素需要经过卫星资料处理才能获取,而几何定位是预处理的核心,直接影响这些要素的质量。COCTS具有114°视场角和四元逐点摆扫的特征,据此研究出一套完整的几何定位方法。从0级数据中提取卫星星历,利用插值法从中获取采样时间对应的卫星位置和速度,进而得到轨道(ORB)坐标系到地心旋转(ECR)坐标系的转换矩阵。基于四元逐点摆扫的特征,中心视矢量分别绕X轴、Y轴旋转相应角度,获得扫描行各采样点ORB视矢量,建立视矢量与地球交叉点关系模型,从而对根据波段数据绘制的遥感图像进行地理定位。本文使用插值法替代了传统需要6个轨道根数来计算卫星位置的复杂方法,同时直接计算ORB到ECR的转换矩阵,而不采用传统的两步转换方法。经过多组数据计算及定性定量验证,HY-1C/D COCTS几何定位结果一致;采样像元尺度效应导致从星下点到两侧边缘、从赤道到两极,误差逐渐增大,约在两个像元内。该方法满足一定的定位精度要求,可以用于COCTS的几何定位。
文摘北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一,其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋,大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源,铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游植物生长,进而引起海洋初级生产力和生物泵的响应。本文利用SPRINTARS(Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species)模式的时长为20a的日均大气沉降数据,对北太平洋海区大气沉降的时空特征进行了分析。结果表明,进入北太平洋海区的大气沉降量为26.81Tg·a–1,并且存在显著的季节变化:春季最高,冬季最低,5月份进入海洋的沉降量达到峰值。大气沉降主要来源于陆地区域,在风场的驱动下向海洋传输,因此大气沉降量的空间分布呈现出西高东低的特征。本文以2010年8月中旬卫星观测到的一次强沙尘(即高大气沉降量)事件为例,研究了大气沙尘的传播路径。进一步结合2001年4月9-12日及2008年4月20-22日的沙尘事件,分析了西北太平洋K2站位(47°N,160°E)附近海域海洋初级生产力对大气沉降--沙尘事件的响应。结果表明,三次沙尘事件后, K2站位的颗粒有机碳通量、叶绿素浓度均有明显增加,即沙尘事件对北太平洋副极区海洋初级生产力存在促进作用。
文摘ICESat-2(Ice,Cloud and Land Elevation Satellite 2)卫星激光雷达数据被广泛应用于地形地貌测绘、森林监测、水域监测等多个领域。当ICESat-2飞越海面时,可以检测到被海面反射回的微弱光子信号,其反映了海面的起伏状态,但同时也包含了设备噪声、大气颗粒散射噪声、背景干扰噪声等大量噪声光子。本研究提出了一种新的海面信号光子提取和海浪要素反演方法,首先将原始ICESat-2数据沿垂直方向均匀分段,统计各段内光子数,对其进行高斯拟合和迭代中值滤波,确定精确的海面光子上下界,从而提取出海面信号光子。进一步采用支持向量回归拟合,提取瞬时海面轮廓。在此基础上,利用频谱分析方法计算出有效波高和初步海浪峰值波长,通过对同步的强弱激光束相位相干分析,估算海浪波向,并修正海浪峰值波长和计算海浪峰值周期。对来自好望角和萨摩亚海域的24条轨道ICESat-2数据进行海面光子提取和海浪要素反演,并将结果与ERA5再分析数据进行对比验证。结果表明,海浪有效波高、波向和峰值周期的均方根误差(RMSE)分别为0.12 m、28.58°和0.48 s,表明该方法具有较高的海浪要素反演精度,具备进一步探索更大范围激光雷达数据海浪要素提取和分析的潜力。
