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上新世中期海洋表面温度变化及其与古气候重建数据对比

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科学通报 2011年第6期56卷 423-432页

作者：燕青张仲石王会军姜大膀郑伟鹏中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院研究生院北京100049 Bjerknes Centre for Climate Research UniResearch 中国科学院气候变化研究中心北京100029 中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室北京100029 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

上新世中期,过去约3.29～2.97Ma之间,是地质历史上距今最近的一个持续性暖期.它与模式预测的21世纪末地球系统最有可能达到的气候态具有一定的可比性.因此,研究该时期气候变化对于理解全球变暖背景下的气候变化趋势具有重要的参考作用.... 详细信息

上新世中期,过去约3.29～2.97Ma之间,是地质历史上距今最近的一个持续性暖期.它与模式预测的21世纪末地球系统最有可能达到的气候态具有一定的可比性.因此,研究该时期气候变化对于理解全球变暖背景下的气候变化趋势具有重要的参考作用.采用最新的PRISM3重建数据集,利用FOAM耦合模式开展了上新世中期的全球气候模拟,并对上新世中期次极地北大西洋剧烈增暖和"永久的ElNio"两个热点问题进行了讨论.模拟结果表明:与工业革命前相比,上新世中期年平均海洋表面温度(SST)升高了2.3℃,中高纬度海洋的增温幅度大于低纬度海洋,赤道太平洋SST东西梯度减小以及大西洋经向翻转环流减弱.在SST变化的空间格局上,模拟结果与重建结果基本一致.FOAM也能较好地模拟出北大西洋、北太平洋以及南美西海岸的显著增暖,但模拟的次极地北大西洋和赤道太平洋SST的变化与重建数据仍有差别.上述重建与模拟的差异是由古气候数据重建的不确定性、上新世中期模拟的困难以及模式本身的不完善共同造成的.

关键词：上新世中期海洋表面温度永久的ElNio 数值模拟剧烈增温

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自动多波段红外海洋表面温度辐射系统研究

光学学报 2012年第4期32卷 11-17页

作者：张建屈恩世曹剑中范哲源焦国华中国科学院西安光学精密机械研究所飞行器光学成像与测量技术研究室陕西西安710119

针对我国海洋遥感定标检验技术的研究,设计了一种能够自动测量海水表面温度的多波段红外辐射系统,其分辨率优于0.1℃,精度优于±0.5℃。系统采用了4个波段,即3.5～4.0μm,8～13μm,10.3～11.3μm和11.5～12.3μm。内部光学系统通过两个... 详细信息

针对我国海洋遥感定标检验技术的研究,设计了一种能够自动测量海水表面温度的多波段红外辐射系统,其分辨率优于0.1℃,精度优于±0.5℃。系统采用了4个波段,即3.5～4.0μm,8～13μm,10.3～11.3μm和11.5～12.3μm。内部光学系统通过两个不同温度的参考黑体进行实时校正,保证光学系统被盐雾沉积后也不影响整个系统的精度。另外,为了防止恶劣天气对系统的影响,还设计了一个由雨量传感器触发的自动保护罩。通过实验室标定和岸边实验对系统精度和稳定性进行了实验验证。

关键词：海洋光学多波段红外辐射计海洋表面温度光谱辐射

黄土高原区降雨与海洋表面温度的相关分析研究

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灌溉排水学报 2007年第2期26卷 56-59页

作者：冯晓波王康周祖昊王景雷武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100044 水利部中国农业科学研究院农田灌溉研究所河南新乡453003

研究了黄土高原区降雨时间序列和海洋表面温度的关系。采用谱分析法研究了降雨时间序列的频率特性,根据赤池信息系数确定了最优频率组合,并利用Fourer级数进行了降雨时间序列重构。降雨与海洋表面温度的相关分析表明,太平洋地区(东经150... 详细信息

研究了黄土高原区降雨时间序列和海洋表面温度的关系。采用谱分析法研究了降雨时间序列的频率特性,根据赤池信息系数确定了最优频率组合,并利用Fourer级数进行了降雨时间序列重构。降雨与海洋表面温度的相关分析表明,太平洋地区(东经150°,北纬15°)的海洋表面温度能够较好的预测黄土高原区3个月后的降雨。

关键词：降雨黄土高原 Fourier级数赤池信息系数海洋表面温度

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MODIS数据的海洋表面温度反演

地理空间信息 2006年第2期4卷 7-9页

作者：刘良明周军元武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 湖北省第一测绘院湖北武汉430074

以黄海及东海海域为对象,研究用MODIS数据提取我国海域海洋表面温度的方法,建立了适合于我国海域的MODIS海洋表面温度遥感实用模式。研究表明,此算法的反演精度比较高,用这种模式计算的海面温度可较真实地反映海洋表面温度分布状况。由... 详细信息

以黄海及东海海域为对象,研究用MODIS数据提取我国海域海洋表面温度的方法,建立了适合于我国海域的MODIS海洋表面温度遥感实用模式。研究表明,此算法的反演精度比较高,用这种模式计算的海面温度可较真实地反映海洋表面温度分布状况。由于同一天可以获取同一地区的上午和下午两景MODIS数据,因此MODIS数据在探测海洋现象方面具有独特的优势。

关键词： MODIS 海洋表面温度分裂窗技术反演

Physics-based simultaneous retrieval of atmospheric temperature-humidity profiles and land surface temperature-emissivity by integrating Terra/Aqua MODIS measurements

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2011年第8期54卷 1420-1428页

作者： CHEN ShengBo SONG JinHong College of Geoexploration Science and Technology Jilin University Changchun 130026 China College of Resources and Environment Jilin Agricultural University Changehun 130118 China

Atmospheric temperature-humidity profiles and land or sea surface temperature are coupled actions in the earth system process. Based on the numerical perturbation form of the atmospheric radiative transfer equation, a physics-based algorithm is pre- sented to integrate four pairs of MODIS measurements from the Terra and Aqua satellites to retrieve simultaneously atmospheric temperature-humidity profile, land-surface temperature and emissivity. Three pairs of MODIS data at two field sites in China, Luancheng and Poyang Lake areas, have been chosen to test and validate the model. Two pairs of atmospheric tem- perature and humidity profiles, land surface temperature (LST), and land surface emissivity (LSE) have been retrieved simul- taneously for every pair of MODIS measurements respectively by the proposed physical algorithm for the study area. The synchronous field measurements at two field sites were conducted to validate the retrieval LST, the differences between the retrieved LST and the field measurements are in the range of -0.15 K and 1.11 K. The emissivity errors of MODIS bands 31 and 32, compared with the EOS MODIS LST/LSE data products (MOD11_L2/MYD11_L2 V5) by the physics-based day/night algorithm, are from 0.0018 to 0.44 and from 0.0058 to 1.24, respectively. Meanwhile, the retrieved atmospheric profiles fully agree with the standard atmospheric temperature-water vapor profiles and with the results from single MODIS data onboard Terra or Aqua satellite by the former two-step physical algorithm. Therefore, the proposed algorithm is robust enough to improve the retrieval accuracy of the atmospheric profiles and land surface parameters. And it will have four pairs of the retrieval results for one area each day by integrating these MODIS measurements from Terra and Aqua satellites.

关键词： MODIS数据海洋表面温度地表发射率大气温度卫星测量检索结果物理学兵马俑

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飓风的强度与海洋表面温度有关

物理 2006年第7期35卷 549-549页

作者：云中客（摘）

在25年内，特别是最近几年内飓风变得愈来愈强烈．在2005年内发生了多起飓风，尤其是Katrina飓风造成了1300多生命的死亡和一千亿美元财产的损失．科学家们对这类自然灾害开展了研究，他们认为造成这种灾害的罪魁祸首是海洋表面温度的... 详细信息

在25年内，特别是最近几年内飓风变得愈来愈强烈．在2005年内发生了多起飓风，尤其是Katrina飓风造成了1300多生命的死亡和一千亿美元财产的损失．科学家们对这类自然灾害开展了研究，他们认为造成这种灾害的罪魁祸首是海洋表面温度的升高，只要海洋表面温度达到26℃以上就足可以促成强飓风的出现，但也有一些科学家认为，除海洋表面温度以外，应该还有一些其他的因素也会影响飓风的形成，例如风的剪切和空气的湿度等。

关键词：海洋表面温度飓风强度自然灾害科学家

基于动态模态分解的长江口海表温度时空分布特征重构研究

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浙江大学学报（理学版） 2022年第1期49卷 76-84页

作者：陈嘉星江迪张霄宇浙江大学地球科学学院浙江杭州310027 浙江大学信息与电子工程学院浙江杭州310027 浙江大学海南研究院海南三亚572000 浙江大学海洋研究院浙江舟山316000

河口近海海域的海表温度分布特征对于深入理解海洋热力、动力过程及海气相互作用等自然过程及综合效应具有重要意义。卫星数据重构是精确获取动态大面积海表温度数据的重要手段,采用非线性系统的动态模态分解(dynamic mode decompositio... 详细信息

河口近海海域的海表温度分布特征对于深入理解海洋热力、动力过程及海气相互作用等自然过程及综合效应具有重要意义。卫星数据重构是精确获取动态大面积海表温度数据的重要手段,采用非线性系统的动态模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)数据分析方法,利用2003年1月至2016年7月的MODIS\SST数据,经剔除异常数据、填补空白数据后,重构了2016年8月至2019年12月长江口海洋表面温度数据,并评估了重构效果。研究结果表明,在时序数据充足的情况下,DMD算法能很好地解决动态系统的采样问题。DMD结合正交三角(orthogonal right triangular,QR)分解算法能有效重构长江口的海表温度数据,平均均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.0076。进一步分析发现,无论是DMD算法还是DMD结合QR分解算法,还原结果精度都较高。

关键词：长江口海洋表面温度动态模态分解数据重构

Improved decadal climate prediction in the North Atlantic using EnOI-assimilated initial condition

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Science Bulletin 2017年第16期62卷 1142-1147页

作者： Min Wei Qingquan Li Xiaoge Xin Wei Zhou Zhenyu Han Yong Luo Zongci Zhao Ministry of Education Key Laboratory for Earth System Modeling Department of Earth System ScienceTsinghua UniversityBeijing 100084China Joint Center for Global Change Studies Beijing 100875China National Meteorological Information Center China Meteorological AdministrationBeijing 100081China Laboratory for Climate Studies National Climate CenterChina Meteorological AdministrationBeijing 100081China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters Nanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China State Key Laboratory of Tropical Oceanography South China Sea Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesGuangzhou 510301China

Decadal prediction experiments of Beijing Climate Center climate system model version 1.1(BCCCSM1.1) participated in Coupled Model Intercomparison Project Phase 5(CMIP5) had poor skill in extratropics of the North Atlantic, the initialization of which was done by relaxing modeled ocean temperature to the Simple Ocean Data Assimilation(SODA) reanalysis data. This study aims to improve the prediction skill of this model by using the assimilation technique in the initialization. New ocean data are firstly generated by assimilating the sea surface temperature(SST) of the Hadley Centre Sea Ice and Sea Surface Temperature(Had ISST) dataset to the ocean model of BCC-CSM1.1 via Ensemble Optimum Interpolation(EnOI). Then a suite of decadal re-forecasts launched annually over the period 1961–2005 is carried out with simulated ocean temperature restored to the assimilated ocean data.Comparisons between the re-forecasts and previous CMIP5 forecasts show that the re-forecasts are more skillful in mid-to-high latitude SST of the North Atlantic. Improved prediction skill is also found for the Atlantic multi-decadal oscillation(AMO), which is consistent with the better skill of Atlantic meridional overturning circulation(AMOC) predicted by the re-forecasts. We conclude that the EnOI assimilation generates better ocean data than the SODA reanalysis for initializing decadal climate prediction of BCC-CSM1.1 model.

关键词：气候预测模型北大西洋数据同化年代际海洋温度初始化过程气候系统模式海洋表面温度

基于改进DINEOF方法重构的MODIS数据的渤海初级生产力反演及时空分析

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基于改进DINEOF方法重构的MODIS数据的渤海初级生产力反演及时空...

作者：贝琳琳辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

海洋中浮游植物通过光合作用固定有机物,扣除浮游植物自身消耗,用于浮游植物生长及生殖的能量,称为海洋初级生产力(Ocean Primary Productivity,OPP)。全球绿色植物的光合作用有一半来自于海洋浮游植物,虽然海洋浮游植物生物量不到全球... 详细信息

海洋中浮游植物通过光合作用固定有机物,扣除浮游植物自身消耗,用于浮游植物生长及生殖的能量,称为海洋初级生产力(Ocean Primary Productivity,OPP)。全球绿色植物的光合作用有一半来自于海洋浮游植物,虽然海洋浮游植物生物量不到全球生物量的1%,但其固碳量却占全球总量的40%,因此净OPP对研究全球碳通量变化至关重要。渤海是中国最大的内海,环渤海区域是我国经济发展最活跃的地区之一,针对渤海海域OPP分布特征的反演和分析对我国海洋资源的开发与管理具有重要意义。渤海海面11月中旬开始结冰,翌年3月时,海冰全部消失。避免海冰对卫星采集信息的影响,本文研究数据为2010-2021年4-10月渤海海域的MODIS L3级海洋表面温度(Sea Surface Temperature,SST)、叶绿素a(Chlorophyl a,Chl-a)浓度和光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)等产品数据。目前,针对OPP反演大多直接运用下载的MODIS遥感原始数据,但受自然因素和客观因素的影响,遥感产品普遍存在数据缺失现象。本文为了全面分析渤海OPP的时空分布特征,提出一种改进的经验正交函数分解(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions,DINEOF)方法重构缺失的MODIS遥感数据。基于Eppley-VGPM模型利用重构数据反演渤海海域OPP。计算不同时间尺度下渤海OPP的时空分布特征,分析了渤海OPP与各影响因子的相关性。主要结论如下:(1)本文提出了一种基于渤海时空特征的MS-DINEOF方法。MS-DINEOF方法的重构结果的误差远远小于DINEOF方法,且MS-DINEOF方法更能反应原始数据的时空变化特征。不同数据缺失率的情况下,MS-DINEOF方法重构的整体数据和局部数据均具有有效性。(2)2010-2021年4-10月渤海海域OPP,不同时间尺度下渤海OPP空间分布特征均为,渤海OPP的空间分布均呈现靠近湾内区域OPP值高于外海OPP,近岸海域向中央海域递减的趋势。具有相同的四个高值区,分别是秦皇岛、辽东湾、渤海湾和莱州湾的沿岸海域。渤海海域OPP具有明显的季节性波动,并呈现一定的规律性,即,夏季>秋季>春季。(3)渤海OPP与SST、Chl-a浓度和PAR均为线性正相关。其中SST对渤海OPP的影响最大,当SST=25℃是,OPP达到最大值。渤海OPP在SST、Chl-a浓度和PAR的影响下呈现季节性波动。渤海OPP与SST、Chl-a浓度和PAR的空间相关系数分布具有明显的空间特征,SST和Chl-a浓度的强相关系数分布在渤海沿岸海域;PAR受云量分布影响,强相关系数分布在渤海中央海域。(4)受营养盐浓度空间分布特征影响,渤海海域OPP具有辽东湾、渤海湾和莱州湾海域三个高值区。由于工业污染排污、地理位置、陆源营养物质加剧了水体富营养化状况,导致高值区OPP值逐年下降。该论文有图55幅,表16个,参考文献79篇。

关键词：海洋初级生产力 MS-DINEOF方法 Eppley-VGPM模型叶绿素a浓度海洋表面温度