衛(wèi)星遙感海表溫度與懸浮泥沙濃度的資料重構(gòu)及數(shù)據(jù)同化試驗.pdf

1、目前，衛(wèi)星遙感和數(shù)值模擬已經(jīng)成為我們理解海洋過程的兩大主要手段。衛(wèi)星遙感具有周期性、宏觀性、實時性和費用低等特點，被廣泛應(yīng)用于海洋的水體監(jiān)測；數(shù)值模擬能夠從整體上把握海洋現(xiàn)象的時空變化規(guī)律，在海洋預(yù)報中發(fā)揮著重要作用。由于海洋上空覆蓋的云層、傳感器掃描軌道變化等原因，使用可見光和紅外波段反演的遙感數(shù)據(jù)往往存在較大比例的數(shù)據(jù)缺失區(qū)域；其次，難以準(zhǔn)確檢測的薄云會造成反演數(shù)據(jù)異常.數(shù)值模擬中控制方程是對現(xiàn)實世界的簡化，模型、初始條件、邊界條件

2、的誤差會導(dǎo)致預(yù)報時效的降低。結(jié)合衛(wèi)星遙感和數(shù)值模擬兩者的優(yōu)勢，利用數(shù)據(jù)同化方法，融合遙感觀測和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，構(gòu)建海洋數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，可以有效地提高數(shù)值預(yù)報的精度.
　　 針對以上問題，本文首先提出了結(jié)合經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)與經(jīng)驗正交函數(shù)(EOF)的自適應(yīng)EMD-EOF資料重構(gòu)方法，并應(yīng)用該方法對2003年長江口海域5天平均的海表溫度(SST)與表層懸浮泥沙濃度(SSC)遙感產(chǎn)品進(jìn)行了資料重構(gòu)。
　　 結(jié)果表明：(1)SS

3、T重構(gòu)的均方根誤差為0.9℃、SSC重構(gòu)的對數(shù)均方根誤差為0.137(1og10 mg/L)；(2)相對于Alvera提出的DINEOF方法，EMD-EOF方法的計算時間不到DINEOF方法的50％，同時重構(gòu)精度提高10％左右；(3)EMD-EOF方法可以有效的剔除遙感反演中薄云未準(zhǔn)確檢測導(dǎo)致的噪聲點，提高原始遙感圖像的準(zhǔn)確度；(4)EMD-EOF方法可以有效的重構(gòu)數(shù)據(jù)量極少的遙感圖像，得到高空間分辨率、全覆蓋的遙感再分析產(chǎn)品。

4、　　 海溫與懸浮泥沙是影響中國近海浮游植物生長的主要因素之一，也是進(jìn)行海洋生態(tài)模擬與預(yù)報的基礎(chǔ)。本文使用減秩卡爾曼濾波(SEEK)方法，結(jié)合COHERENS數(shù)值模型與遙感觀測數(shù)據(jù)，初步建立了杭州灣三維海溫與懸浮泥沙的數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，利用2003年春季的遙感SST與SSC數(shù)據(jù)對同化系統(tǒng)進(jìn)行了后報同化實驗。
　　 結(jié)果表明：(1)相對于遙感SST，模擬數(shù)據(jù)、預(yù)報數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的均方根誤差分別為2.13、1.65和0.75℃，而相對于

5、遙感SSC，三者的對數(shù)均方根誤差分別為0.62、0.53和0.26(1og10 mg/L)；(2)對分析數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)與預(yù)報數(shù)據(jù)的差異進(jìn)行分析表明，分析數(shù)據(jù)在分布趨勢上接近預(yù)報數(shù)據(jù)，在數(shù)值上接近觀測數(shù)據(jù)，觀測對同化的影響效果顯著；(3)數(shù)據(jù)同化方法可以有效的結(jié)合遙感觀測與數(shù)值模擬兩者的優(yōu)勢，改進(jìn)數(shù)值預(yù)報的精度。
　　 為了更好的利用遙感數(shù)據(jù)，提高海洋數(shù)值預(yù)報的精度，還需要在以下兩個方面開展工作：(1)使用EMD-EOF