海洋环境因素对白冠覆盖率的影响及其数值估算

波浪破碎是一个强非线性过程,破碎时产生的大量气泡在海面上表现为白冠,白冠覆盖率是刻画波浪破碎一个重要参数。研究表明,白冠覆盖率与海上风速、海浪状态和大气稳定度等多种海洋环境因素有关。综合前人的观测数据,本文给出了更为可靠的依赖风速的白冠覆盖率公式,发现海水温度越高,白冠覆盖率越大。提出了以波浪破碎耗散函数为参数的白冠覆盖率公式,同时发现波龄小于某个临界值时,白冠覆盖率随波龄增大,波龄大于临界值时,白冠覆盖率保持不变,该临界值随风速增大而减小。

海表白冠覆盖率的散射计资料反演研究

针对波浪破碎海况,采用考虑波浪破碎的KHCC03散射模式和散射计卫星遥感资料,对白冠覆盖率进行了反演研究,并得到了白冠覆盖率的反演公式.经检验,在10m高度处风速取值为7m/s—16m/s时,利用文中给出的公式得到的白冠覆盖率反演结果与实测数据相比,优于以往其他计算公式的对应结果.这表明,利用散射计资料和波浪破碎的散射模式,可以反演白冠覆盖率.而且,这种方法不同于人们通常采用的被动遥感方法.

白冠自动识别算法的比较、改进及应用研究

海洋白冠是一种典型的海表现象,对白冠覆盖率(WC)的研究具有重要的科学意义和实用价值。基于数字图像处理的白冠自动识别技术具有快速、高效、低成本和大批量的特点,对比分析了自动提取白冠算法、自适应阈值分割算法和迭代类间方差算法等自动识别算法对海面图像的处理结果,针对光照不均的海面图像提出了应用顶帽变换和图像增强的光照校正改进算法,来消除阳光反射带来的负面影响和运算不稳定。对船拍视频应用该改进算法,在光照不均时,增强了原三种算法的鲁棒性,有效提高了WC的计算正确率,有利于自动化处理视频序列图像。

一个新的破碎波统计模式

由运动方程和涡度方程所导得的两个首次积分估计给出了海波破碎的发生条件和破碎波的波面限制。由这两个条件所构造的新的破碎波统计模式,可导出海波的破碎面积率、破碎体积率和破碎能量损耗率的解析表达式,加之一个简单的白冠物理模型又导出了一个新的白冠覆盖率的解析表达式。

The improved model of estimating global whitecap coverage based on satellite data

The pro and con of whitecap parameterizations and a statistical wave breaking model are discussed. An improved model is derived by combining satellite-based parameterization and the wave breaking model. The appropriate constants for the general wave state are obtained by considering the breaking condition of the wave slope and fitting with the satellite-based parameterization. The result is close to the constants based on the whitecap data from Monahan. Comparing with satellite-based data and the original model's results, the improved model's results are consistent with satellite-based data and previous studies. The global seasonal distributions of the whitecap coverage averaged from 1998 to 2008 are presented. Spatial and seasonal features of the whitecap coverage are analyzed.

ASAR图像后向散射系数概率分布特征研究

利用1 493张来自Envisat卫星的高级合成孔径雷达图像,采用统计方法分析后向散射系数的概率分布特征,结果表明,白冠后向散射临界值与风速线性相关,以一元回归分析得到二者的线性拟合关系式。后向散射系数概率密度函数可用三参数Weibull分布估计,不同风速下分布曲线基本形状存在差异。涌浪和风浪对应的分布参数形成2个数据组,对于涌浪,尺度参数和形状参数均随风速增强而增大;对于风浪,随风速增大,尺度参数增大,形状参数变化不大,风浪和涌浪的位置参数均与风速无明显关系。

一种充分考虑高海况的风速反演算法研究

充分考虑海浪成长状态,根据四层介质模型和入射—反射波理论,对Zhao等提出的风速反演算法进行了改进。此改进算法和Zhao等提出的解析反演算法相比,风速反演结果较接近一些经验算法,如Brown算法、Young算法等。该算法在一定程度上弥补了解析模式未考虑具体海况实践的不足,又克服了经验模式函数的一些局限性。其不仅适用于低风速反演,而且适用于高风速反演,并且能取得更好的风速反演精度和效果。

海浪破碎统计及其在海-气通量估计中的应用——Ⅰ.理论模型

以5阶Stokes波作为破碎统计模型的原始波场,重新导出了破碎水体体积和白冠覆盖率等统计量。基于海浪破碎是海-气强交换过程中的重要控制机制这一观测事实,主要开展了破碎过程对海-气热通量和水汽通量交换的影响研究,导出了气泡在海面平均体积通量和浪花水滴海面谱分布的理论表达式,建立了破碎气泡和浪花水滴热通量和水汽通量交换的物理模型,为进一步深入研究海-气通量交换模式奠定了基础。