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相干多普勒激光雷达测量水平能见度的实验研究
1
作者 汪辅猷 王晓磊 +2 位作者 李珍妮 宋小全 云龙 《光子学报》 北大核心 2025年第5期92-103,共12页
利用相干多普勒测风激光雷达,于2019年在深圳石岩地区与深圳气象梯度塔进行联合观测实验,获取水平能见度。基于多普勒激光雷达的后向散射强度数据,估测了水平能见度,并与梯度塔上的浊度计现场实测数据比对。结果显示,50 m和100 m高度处... 利用相干多普勒测风激光雷达,于2019年在深圳石岩地区与深圳气象梯度塔进行联合观测实验,获取水平能见度。基于多普勒激光雷达的后向散射强度数据,估测了水平能见度,并与梯度塔上的浊度计现场实测数据比对。结果显示,50 m和100 m高度处多普勒激光雷达后向散射强度估测结果与水平能见度实测结果的相关系数可达0.83以上。根据雾与霾的判别方法,把数据分为相对湿度大于等于80%和小于80%两部分,分别建立拟合函数并分析,再利用划分相对湿度后的激光雷达后向散射强度数据分别估测水平能见度,相对湿度小于80%时相关系数在0.8以上。相关实验结果表明,多普勒激光雷达具有观测和获得水平能见度的能力。 展开更多
关键词 多普勒激光雷达 后向散射强度 水平能见度 非线性回归模型 相对湿度
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EC-Earth3气候模式对北极雪冰的模拟及预测
2
作者 杨歆蕊 赵杰臣 +5 位作者 王世柱 许明环 张自轩 陈禹汗 王晶净 姜晨 《海洋学报》 北大核心 2025年第2期41-55,共15页
雪冰是雪转化为海冰的产物,对北极海冰结构有重要作用。研究雪冰的时空变化能够深度揭示“雪−冰”转化过程的细节,并帮助理解海冰的演变规律及极地气候变化。本文基于EC-Earth3模式,分析了历史情景模拟实验(1990−2014年)和共享社会经济... 雪冰是雪转化为海冰的产物,对北极海冰结构有重要作用。研究雪冰的时空变化能够深度揭示“雪−冰”转化过程的细节,并帮助理解海冰的演变规律及极地气候变化。本文基于EC-Earth3模式,分析了历史情景模拟实验(1990−2014年)和共享社会经济路径SSP245实验(2015−2100年)中的雪冰及其影响因素的变化。通过集合平均、回归分析、Mann-Kendall趋势检验等统计方法,研究了雪冰生长量在历史时期和未来时期的时空演变过程。与美国国家冰雪数据中心的卫星观测海冰密集度数据对比表明,EC-Earth3模式较好地重建了历史时期海冰演变,为预测未来海冰变化提供了信心。分析显示,雪冰主要在冬季和春季生成,分布在戴维斯海峡、北欧海及巴伦支海北部海域。历史时期雪冰生长量全北极平均减少趋势为7.4×10^(8)kg/a;弗拉姆海峡等地区雪冰在春季和冬季年变化呈现约1 kg/m^(2)·a的增加趋势;雪冰占冰厚的比例最高在格陵兰岛东南侧海域,平均约为2%,降雪降雨的增加以及温度升高是促进雪冰生成的重要因素。未来预估显示,雪冰生成仍主要集中在春季和冬季,雪冰生长量全北极平均将减少2.6×10^(8)kg/a;受降水增加和温度升高影响,研究区域3月份的雪冰年变化增加趋势最大呈0.7 kg/m^(2)·a,雪冰占冰厚的比例逐年有所增加。未来情景实验结果分析对于北极航道开发利用和破冰船能力设计都具有重要的科学参考价值。 展开更多
关键词 北极海冰 雪冰演变 EC-Earth3模式 历史时期 未来情景
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东南极海域海冰长期变化特征分析
3
作者 郭元戎 高立宝 +1 位作者 郭桂军 孔彬 《极地研究》 北大核心 2025年第2期198-211,共14页
南极海冰在全球气候系统中扮演着至关重要的角色,南极海冰变化对地球物质能量平衡和生态系统有重要影响。西南极海域海冰变化机制已获得较为深入的研究,但东南极海域海冰的长期变化仍然缺乏系统性研究。本研究基于1979—2024年欧洲中期... 南极海冰在全球气候系统中扮演着至关重要的角色,南极海冰变化对地球物质能量平衡和生态系统有重要影响。西南极海域海冰变化机制已获得较为深入的研究,但东南极海域海冰的长期变化仍然缺乏系统性研究。本研究基于1979—2024年欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据(ERA5),聚焦东南极海域(30°E—120°E,50°S—70°S),从时间和空间两个维度揭示东南极海域海冰的长期变化特征。研究表明,过去几十年东南极海域的海冰具有显著的南北不对称性变化趋势,以3500 m等深线为界,南部海域的海冰密集度和海冰覆盖面积显著增长(0.772%·(10 a)^(-1),2700 km^(2)·(10 a)^(-1)),而北部海域的海冰密集度和海冰覆盖面积显著下降(–0.756%·(10 a)^(-1),–21300 km^(2)·(10 a)^(-1));春季和冬季的海冰变化是该海域海冰南北不对称响应的主要贡献季节;春季和冬季海冰变化的第二模态是该海域出现南北不对称性变化的主要贡献模态。近年来(尤其2014年后)东南极北部海冰密集度下降愈加显著(–7.066%·(10 a)^(-1)),南部与北部海域的海冰密集度变化趋势分化加剧,为东南极海冰变化的研究提供了更全面的认识。 展开更多
关键词 海冰密集度 空间分布 季节差异 长期变化 东南极
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一种非系留式潜标剖面运动仿真研究
4
作者 姜清元 官晟 +1 位作者 李淑江 王岩峰 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第2期459-471,共13页
非系留式潜标结合了海床基和Argo浮标的工作模式与作业能力,是一种新型的海洋环境监测平台。为了深入了解非系留式潜标的运动性能,评估其用于高精度海洋观测的可行性,本文首先利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)方... 非系留式潜标结合了海床基和Argo浮标的工作模式与作业能力,是一种新型的海洋环境监测平台。为了深入了解非系留式潜标的运动性能,评估其用于高精度海洋观测的可行性,本文首先利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic, CFD)方法计算了潜标周围速度场和压力场的分布情况,经评估潜标机身运动造成的误差满足国家标准的要求;在确定潜标总体结构后,构建了该潜标水下运动的六自由度数学模型,进而对模型在南海观测区的潜深、潜速等主要作业能力进行仿真。通过近海试验,证明了浮沉运动仿真结果与实测数据吻合良好,运动模型准确可信。本研究为非系留式潜标的定深运动等控制方法的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 非系留式潜标 运动建模 水动力分析 数据采样
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全球中尺度涡旋分裂合并现象的特征统计研究
5
作者 田丰林 相红竹 +1 位作者 龙霜 陈戈 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期99-110,共12页
中尺度涡旋分裂与合并过程等涡旋之间相互作用的研究是海洋学研究的热点。本文以Eddy Graph方法为基础,基于海表面高度异常数据,利用高效率并行计算方法,构建全球中尺度涡旋分裂与合并追踪数据集(Global Eddy Graphs, DOI:10.12237/case... 中尺度涡旋分裂与合并过程等涡旋之间相互作用的研究是海洋学研究的热点。本文以Eddy Graph方法为基础,基于海表面高度异常数据,利用高效率并行计算方法,构建全球中尺度涡旋分裂与合并追踪数据集(Global Eddy Graphs, DOI:10.12237/casearth.63369940819aec34df2674d8)。基于此数据集,本文开展了对全球涡旋分裂合并统计特征的研究。研究表明,在涡旋的生命周期中,分裂与合并现象普遍存在。将分裂与合并纳入涡旋追踪过程,能够将几条简单线性的涡旋轨迹连接在一起,找出涡旋真正的起止点与生命周期,具体表现为起点聚集在大洋海盆东岸,终点聚集在大洋海盆西岸;长寿命涡旋占比与平均寿命均有提高。此外,本文还对涡旋分裂合并典型事件进行筛选与统计,对分裂合并过程中涡旋内部的海表面温度和海表面盐度进行归一化与复合平均,探究了涡旋分裂与合并现象对海表面温度与海表面盐度的影响。 展开更多
关键词 中尺度涡旋 分裂 合并 并行计算 统计特征 海表温度 海表盐度
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针对非稳定运动平台的毫米波雷达三维成像优化算法 被引量：1
6
作者 车蕴佳 张彦敏 +1 位作者 王运华 李倩 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期120-129,共10页
随着毫米波雷达成像技术的发展,近场三维成像技术成为研究的热点之一。采用合成孔径平面扫描技术可实现毫米波雷达的三维成像,相比于二维成像,三维成像能够呈现物体的高程信息。然而,应用该技术进行三维成像过程中,平台需折返上升多次扫... 随着毫米波雷达成像技术的发展,近场三维成像技术成为研究的热点之一。采用合成孔径平面扫描技术可实现毫米波雷达的三维成像,相比于二维成像,三维成像能够呈现物体的高程信息。然而,应用该技术进行三维成像过程中,平台需折返上升多次扫描,运动扫描平台的非稳定性将对毫米波雷达成像效果产生显著影响,此时,若仅采用距离徙动(Range migration algorithm,RMA)算法进行成像,扫描平台不稳定性引起的行间数据错位会导致图像模糊。为了减小非稳定运动平台对毫米波雷达三维成像的影响,本文提出了一种行间数据互相关校准方法,用于对齐行间错位的数据,以减小非稳定运动平台的不稳定性对成像结果造成的影响。结果表明:行间数据互相关校准法可显著提高非稳定运动平台的毫米波雷达成像质量。此外,文中还进一步采用最小熵法实现了未知距离目标的成像,通过现场成像实验检验了最小熵法的有效性。 展开更多
关键词 毫米波雷达 近场三维成像 距离徙动算法 互相关 最小熵
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中国夏季极端高温日数年际变化的主要模态及产生机理
7
作者 尹秋超 王璐 +1 位作者 葛子安 高庆九 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期1657-1673,共17页
本文基于1961~2017年中国逐日最高温度资料(CN05.1),通过经验正交函数分解(EOF)揭示了中国夏季极端高温日数(EHTD)年际变化的主导模态,探究了导致各模态形成的关键影响因子和相关物理机制。结果表明:(1)第一模态表现为横贯中国的纬向型... 本文基于1961~2017年中国逐日最高温度资料(CN05.1),通过经验正交函数分解(EOF)揭示了中国夏季极端高温日数(EHTD)年际变化的主导模态,探究了导致各模态形成的关键影响因子和相关物理机制。结果表明:(1)第一模态表现为横贯中国的纬向型分布,该模态主要与北极涛动(AO)有关。AO正位相时从北欧向南传播的罗斯贝波列加强横贯中国的纬向高压异常。(2)第二模态表现为经向偶极子型分布,该模态主要受从北大西洋向东亚地区传播的极地—欧亚型遥相关波列(POL)和赤道西太暖池区上升支加强局地哈德来环流的共同影响,使得华南地区(中国北方)受高压(低压)的控制。前两个模态的极端高温日数增加均与局地高压异常造成的降水减少引起的入射太阳短波辐射增加有关。(3)第三模态的分布集中在青藏高原,主要受从地中海向下游传播的纬向波列的影响。与该波列对应的环流异常一方面会造成水汽辐散、上升运动减弱,从而使得云量减少、向下的云—短波辐射增加,另一方面会造成大气增温、从而使得晴空向下的长波辐射增加,二者共同为极端高温日数增加提供有利条件。本研究结果将有助于加深对中国夏季极端高温变化特征的认识,并为未来开展极端高温的季节预测提供理论参考。 展开更多
关键词 极端高温日数 年际变化 经验正交函数分解 中纬度罗斯贝波
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星载GNSS-R融冰期海冰密集度反演研究 被引量：1
8
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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基于EMD和VMD的SAR内波波长反演性能评估方法
9
作者 李彦超 谢涛 +2 位作者 李建 张雪红 王超 《海洋测绘》 2025年第3期51-55,共5页
由于海洋内波在SAR图像中波形复杂、受环境因素干扰以及自身非线性非平稳特性,导致现有波长反演方法精度难以保障,且相关性能评估研究尚显匮乏。提出一种SAR内波波长反演性能评估方法,利用经验模态分解(EMD)和变分模态分解(VMD)对内波... 由于海洋内波在SAR图像中波形复杂、受环境因素干扰以及自身非线性非平稳特性,导致现有波长反演方法精度难以保障,且相关性能评估研究尚显匮乏。提出一种SAR内波波长反演性能评估方法,利用经验模态分解(EMD)和变分模态分解(VMD)对内波波长进行反演,引入均方根误差(RMSE)、Pearson相关系数等评估参数和能量、熵、平均强度、标准偏差、同质性等指标建立评估模型。实验结果表明:采用EMD时,Sentinel-1卫星和GF-3卫星内波波长反演的标准偏差分别为33.56 m、127.85 m;采用VMD时,Sentinel-1卫星和GF-3卫星内波波长反演的标准偏差分别为0.03 m、0.05 m。该评估模型能够为不同卫星选择更优反演方法进行内波波长反演。 展开更多
关键词 内波波长反演 合成孔径雷达 经验模态分解 变分模态分解 GF-3卫星 Sentinel-1卫星
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