海洋温度锋区后向散射系数仿真与特性研究

海洋温度锋在海洋中普遍存在,其明显特征为海水温度梯度较大,引起锋区海气温差变化,产生大气在锋区的局部环流,造成风场变化.基于海气温差造成的大气不稳定建立了摩擦风速模型,分析了海气温差对摩擦风速的影响.同时以摩擦风速为中间变量,基于主动微波遥感经典Bragg后向散射系数模型,采用EH海浪谱,实现了对海洋温度锋区后向散射系数σ0的仿真,并讨论了波段、极化方式、风速及大气稳定度条件对温度锋区σ0的影响.仿真结果表明:VV极化、较大频率、锋区两侧大气稳定度不同对海洋锋探测最为有利.海洋锋区σ0的仿真实现,有利于更好地模拟海洋锋在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)中的成像仿真,同时为主动雷达遥感探测海洋锋奠定了理论基础.

西北太平洋海洋温度锋生与锋消机制的初步研究

海洋锋面区域对气候变化以及海气耦合作用的影响非常显著,通过分析其形成机制,可以帮助进一步了解海洋与大气的相互作用过程以及其物理过程。利用Argo数据、NCEP/NCAR再分析数据和遥感风场数据对西北太平洋的混合层温度与温度锋面的变化机制进行了研究。基于海洋混合层的热量收支模型,发现在北太平洋区域的海洋混合层温度主要受到净热通量控制,同时还存在一个季节变化明显的温度锋面。9-2月为温度锋面加强时期,3-4月温度锋面变化不明显,而5-8月温度锋面则迅速减弱。根据研究,该温度锋面的加强与减弱主要是由于净热通量的南北差异造成的,而在净热通量中则以短波辐射通量与潜热通量为主要影响因子。

M-PSPNet多尺度海洋温度锋检测方法

海洋温度锋作为一种重要的中尺度海洋现象,是影响海洋热量交换与物质运输以及海气相互作用的关键因素,实现其精准检测是分析海洋锋时空变化及海洋气象动态监测的重要基础。海洋混合、温度变化缓慢导致海洋温度锋具有小目标、弱边缘的特性,针对传统的边缘检测和现有的深度学习方法存在形态刻画不准确和像素误检等问题,本文提出M-PSPNet多尺度海洋温度锋检测方法。该方法通过设计多尺度特征提取模块(Multi-ResNet),在保留浅层学习网络中获得的空间、位置特征的同时,结合深层网络获取的语义特征,提升模型对边缘轮廓、位置信息的检测能力;此外,该方法引入Dice_(loss)与Focal_(loss)组合的混合损失函数DF_(loss),引导模型注重预测结果与标注值的像素级差异,提高锋面像素检测的准确性。为验证方法的有效性,本文基于实验模型设计多组对比实验,实验结果显示:本文M-PSPNet多尺度海洋温度锋检测方法的交并比、查全率、查准率和F1值4项指标分别达到了78.79%、89.59%、86.95%、88.25%,检测效果明显优于对比方法;相比采用ResNet-50模块的模型检测结果,交并比、查全率、F1值3项指标分别提高了14.78%、19.15%、10.13%;相比采用单个损失函数的模型检测结果,交并比、查全率及查准率指标分别提高了1.4%、1.55%、5.1%;对比分析结果表明,本文提出的模型能精准定位海洋温度锋的位置、边缘轮廓,刻画出准确的锋面形态。

利用卫星遥感资料对南海北部陆架海洋表层温度锋的分析

利用 7年 (1993～ 1999)月平均的 SST卫星遥感资料 ,分析了南海北部陆架区域海洋表层温度锋在一年中的逐月变化特征 ,表明南海北部陆架海洋表层温度锋存在明显的季节内变化。结合风场的卫星遥感资料 ,分析了东北季风对南海北部陆架温度锋的影响 ,表明东北季风风速的增加有利于温度锋强度的增强。通过对黑潮南海流套入侵较强的 1999年 2月与流套入侵较弱的1998年 2月的 SST卫星遥感资料的对比分析 ,考察了黑潮南海流套的入侵对南海北部陆架温度锋的影响 ,结果表明黑潮流套的较强入侵能够增加陆架温度锋的强度 ,对温度锋的走向也会产生一定的影响。