基于剖面数据和海面信息重构三维温度场
发布时间：2021-03-23 13:10
剖面数据主要来源Argo等一些浮标和CTD、XBT等测量仪器,由于浮标随海水浮动的特性,以及测量仪器观测点的位置选取只针对特定的海洋现象,导致其温度观测剖面在时间和空间上分布不规律,这一特性使得剖面资料在海洋科学等领域的基础研究以及业务化的应用具有很大的局限性。所以,通过客观分析方法,将剖面资料处理形成科学、合理且能方便应用的三维网格化数据具有重要的意义。本文将采用基于温度梯度的并结合海表面温度信息的客观分析方法,重新构建三维网格温度初始场。在对剖面资料进行客观分析时,首先建立温度随深度变化的拟合模型,拟合均方根误差平均值0.15℃,将温度的变化过程转化成温度梯度的变化过程,由温度梯度剖面生成温度梯度网格场,将海表温度作为对温度梯度积分的初值,由此构建三维网格温度初始场。为了提高三维温度场的精度,再采用海表面高度信息对下层温度场进行订正,通过将海表面高度与下层温度之间建立映射关系,得出两者之间的回归系数,即可将海表面高度信息反映到海洋内部,得到最终的三维网格温度分析场。对选取的试验区域结果分析,与现有的三维网格温度资料的均方根误差分别为0.80℃（EN4）和0.92℃（BOA）,与温度...
【文章来源】：浙江海洋大学浙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Argo浮标分布图(截至2019.11.28)
基于剖面数据和海面信息重构三维温度场8第二章基于温度梯度的客观分析方法构建温度初始场2.1剖面特征分析由于海洋中不同深度的海水温度变化规律不同，把海水分为三层，第一层为混合层，混合层深度的定义为海水温度高于海表温度0.5℃时的海水深度；第二层为温跃层，海水温度随着深度的增加逐渐降低；第三层称为深层，海水温度随深度变化幅度很校在研究温度场重构时，常常把温度剖面数据分层处理，本文中将温度剖面分为混合层和下层，混合层定义与之前相同，下层为混合层以下，包括温跃层和深层。本文将选取五个区域研究剖面特征，分别为A(130°E-135°E,5°N-10°N)、B(160°E-165°E,5°N-10°N)、C(130°E-135°E,25°N-30°N)、D(160°E-165°E,25°N-30°N)和E(160°E-165°E,40°N-45°N)，如图2-1所示，纬度和海流作为区分依据。图2-1西北太平洋水深以及5个研究剖面特征区域Fig2.1NorthwestPacificwaterdepthandfivestudysectioncharacteristicareas统计了5个区域的温度剖面，时间范围为2004年1月-2017年12月，分为混合层与下层来进行分析。如图2-2和2-3所示，图2-2表示为混合层温度剖面，依次代表A、B、C、D和E不同的区域，A和B都处于低纬度区域，四个季节的混合层深度处于100m左右，相比较于B和D，只有纬度存在差异，D区域混合层深度春季和冬季较高，最大超过了200m，而夏季和秋季基本处于50-100m之间，并且此现象在E区域更加明显，春冬季节的混合层深度与夏秋季节相比差异更大。对于处于同一纬
第二章基于温度梯度的客观分析方法构建温度初始场9度的C和D区域，C处在黑潮流经的区域，C区域的混合层深度相比D区域更大，更接近E区域的剖面特征。本文由此推断，在西北太平洋，纬度高低可以影响混合层深度，而且对春季和冬季的混合层深度影响较大，对夏季和秋季的影响较校黑潮同样影响海水混合层深度，使得不同季节的混合层深度差异明显。下层特征(图2-3)与混合层不同，处于低纬度区域的A和B，温跃层深度基本相同，C和D区域的温跃层相较于低纬度区域要深，而且存在一个明显的温度梯度转折点，温跃层厚度明显增加。E区域温跃层深度减小，春冬季节与夏秋季节减小的幅度不同。为了利用剖面数据重构三维温度网格场，又因为混合层温度剖面与下层温度剖面特征在整个研究区域内虽然不相同，但是混合层只是深度大小不相同，温度变化趋势都没有规律，下层也只是温跃层的厚度不相同，整个下层的剖面温度变化趋势基本相同。所以将温度剖面分成两部分进行拟合研究是可行的，混合层由于没有变化规律采用分段线性拟合，下层由于变化趋势相同采用高斯函数拟合，最终得到整个剖面的拟合函数。图2-2不同区域的混合层温度剖面Fig2.2Temperatureprofilesofmixedlayersindifferentregions
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用遥感SST反演上层海洋三维温度场[J]. 张春玲,许建平,鲍献文,王振峰,刘增宏,孙朝辉. 海洋与湖沼. 2014(01)
[2]基于Argo观测资料的南海北部海域声速场时空特征分析[J]. 张伟涛,张韧,王辉瓒,安玉柱,陈建,段志刚. 海洋通报. 2013(03)
[3]基于最优插值方法分析的中国区域地面观测与卫星反演逐时降水融合试验[J]. 潘旸,沈艳,宇婧婧,赵平. 气象学报. 2012(06)
[4]日本周边海域温跃层特性研究及温度剖面模型构建[J]. 张阳,朱建华,韩冰,陈良东. 海洋技术. 2012(02)
[5]基于Argo资料的三维盐度场网格化产品重构[J]. 张韧,黄志松,王辉赞,王桂华,陈大可. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2012(03)
[6]利用卫星观测海面信息反演三维温度场[J]. 王喜冬,韩桂军,李威,齐义泉. 热带海洋学报. 2011(06)
[7]海洋观测能力建设的现状、趋势与对策思考[J]. 李颖虹,王凡,任小波. 地球科学进展. 2010(07)
[8]应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团（英文）[J]. 孙朝辉,许建平,刘增宏,童明荣,朱伯康. Marine Science Bulletin. 2008(02)
[9]西北太平洋137°E断面温度场和盐度场的时空特征[J]. 张启龙,蔡榕硕,齐庆华,郑冬梅. 台湾海峡. 2007(04)
[10]ARGO剖面浮标数据质量控制过程剖析[J]. 童明荣,刘增宏,孙朝辉,朱伯康,许建平. 海洋技术. 2003(04)
本文编号：3095851
【文章来源】：浙江海洋大学浙江省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Argo浮标分布图(截至2019.11.28)
基于剖面数据和海面信息重构三维温度场8第二章基于温度梯度的客观分析方法构建温度初始场2.1剖面特征分析由于海洋中不同深度的海水温度变化规律不同，把海水分为三层，第一层为混合层，混合层深度的定义为海水温度高于海表温度0.5℃时的海水深度；第二层为温跃层，海水温度随着深度的增加逐渐降低；第三层称为深层，海水温度随深度变化幅度很校在研究温度场重构时，常常把温度剖面数据分层处理，本文中将温度剖面分为混合层和下层，混合层定义与之前相同，下层为混合层以下，包括温跃层和深层。本文将选取五个区域研究剖面特征，分别为A(130°E-135°E,5°N-10°N)、B(160°E-165°E,5°N-10°N)、C(130°E-135°E,25°N-30°N)、D(160°E-165°E,25°N-30°N)和E(160°E-165°E,40°N-45°N)，如图2-1所示，纬度和海流作为区分依据。图2-1西北太平洋水深以及5个研究剖面特征区域Fig2.1NorthwestPacificwaterdepthandfivestudysectioncharacteristicareas统计了5个区域的温度剖面，时间范围为2004年1月-2017年12月，分为混合层与下层来进行分析。如图2-2和2-3所示，图2-2表示为混合层温度剖面，依次代表A、B、C、D和E不同的区域，A和B都处于低纬度区域，四个季节的混合层深度处于100m左右，相比较于B和D，只有纬度存在差异，D区域混合层深度春季和冬季较高，最大超过了200m，而夏季和秋季基本处于50-100m之间，并且此现象在E区域更加明显，春冬季节的混合层深度与夏秋季节相比差异更大。对于处于同一纬
第二章基于温度梯度的客观分析方法构建温度初始场9度的C和D区域，C处在黑潮流经的区域，C区域的混合层深度相比D区域更大，更接近E区域的剖面特征。本文由此推断，在西北太平洋，纬度高低可以影响混合层深度，而且对春季和冬季的混合层深度影响较大，对夏季和秋季的影响较校黑潮同样影响海水混合层深度，使得不同季节的混合层深度差异明显。下层特征(图2-3)与混合层不同，处于低纬度区域的A和B，温跃层深度基本相同，C和D区域的温跃层相较于低纬度区域要深，而且存在一个明显的温度梯度转折点，温跃层厚度明显增加。E区域温跃层深度减小，春冬季节与夏秋季节减小的幅度不同。为了利用剖面数据重构三维温度网格场，又因为混合层温度剖面与下层温度剖面特征在整个研究区域内虽然不相同，但是混合层只是深度大小不相同，温度变化趋势都没有规律，下层也只是温跃层的厚度不相同，整个下层的剖面温度变化趋势基本相同。所以将温度剖面分成两部分进行拟合研究是可行的，混合层由于没有变化规律采用分段线性拟合，下层由于变化趋势相同采用高斯函数拟合，最终得到整个剖面的拟合函数。图2-2不同区域的混合层温度剖面Fig2.2Temperatureprofilesofmixedlayersindifferentregions
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用遥感SST反演上层海洋三维温度场[J]. 张春玲,许建平,鲍献文,王振峰,刘增宏,孙朝辉. 海洋与湖沼. 2014(01)
[2]基于Argo观测资料的南海北部海域声速场时空特征分析[J]. 张伟涛,张韧,王辉瓒,安玉柱,陈建,段志刚. 海洋通报. 2013(03)
[3]基于最优插值方法分析的中国区域地面观测与卫星反演逐时降水融合试验[J]. 潘旸,沈艳,宇婧婧,赵平. 气象学报. 2012(06)
[4]日本周边海域温跃层特性研究及温度剖面模型构建[J]. 张阳,朱建华,韩冰,陈良东. 海洋技术. 2012(02)
[5]基于Argo资料的三维盐度场网格化产品重构[J]. 张韧,黄志松,王辉赞,王桂华,陈大可. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2012(03)
[6]利用卫星观测海面信息反演三维温度场[J]. 王喜冬,韩桂军,李威,齐义泉. 热带海洋学报. 2011(06)
[7]海洋观测能力建设的现状、趋势与对策思考[J]. 李颖虹,王凡,任小波. 地球科学进展. 2010(07)
[8]应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团（英文）[J]. 孙朝辉,许建平,刘增宏,童明荣,朱伯康. Marine Science Bulletin. 2008(02)
[9]西北太平洋137°E断面温度场和盐度场的时空特征[J]. 张启龙,蔡榕硕,齐庆华,郑冬梅. 台湾海峡. 2007(04)
[10]ARGO剖面浮标数据质量控制过程剖析[J]. 童明荣,刘增宏,孙朝辉,朱伯康,许建平. 海洋技术. 2003(04)
本文编号：3095851
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3095851.html
