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高度计数据在海平面变化研究中的应用

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:高度计数据是全球海平面变化研究的重要数据源。利用卫星高度计海面高度观测数据,计算得到海面相对于多年平均海平面的变化即海面异常,利用海面高度异常开展海平面变化应用研究。利用最小二乘法计算得到海平面变化中的线性项和周期项,低频信号和残余信号通过滤波获得。图3.11和图3.12给出了基于1992—2011年高度计数据得到的中国近海海平面上升速率及其空间分布图,分析得出中国近海平均海平面上升速率为4.99mm/a。

高度计数据在海平面变化研究中的应用

高度计数据是全球海平面变化研究的重要数据源。利用卫星高度计海面高度观测数据,计算得到海面相对于多年平均海平面的变化即海面异常,利用海面高度异常开展海平面变化应用研究。利用海平面异常数据可分析海平面变化的上升速率、周期特性、季节信号、低频信号和季节内信号等的变化规律,此外结合其他温盐数据、风场数据等可开展海平面变化季节信号和产生机制研究等。目前,已基于多源卫星高度计数据开展了全球海平面上升速率及其空间分布的研究,利用不同高度计得到的海平面上升速度虽有微小差异,但总体变化趋势一致,去除年周期变化信息后得到的全球海平面上升速度约为2.75mm/a,且在不同区域海平面上升的速率存在空间差异(Church等,2006)。

图3.10 基于高度计融合数据得到的2015年2月和7月黑潮主轴和边界

基于高度计数据的海平面变化的研究方法和预测模型主要有:经验正交函数(EOF)分析方法、周期信号的谱分析法、随机动态分析预测模型、灰色系统分析方法、小波变换分析方法、经验模态分解(EMD)方法(欧素英等,2004;乔新等,2008;秦曾灏等,1997;夏华永等,1999)。随机动态分析模型是利用高度计数据研究海平面变化的常用方法之一,利用该模型将时间序列月平均海平面高度分解为如下形式:

式中,T(t)为已知的趋势项,P(t)为已知的周期项,R(t)为一剩余随机项,a(t)为白噪声项。

上述海平面高度具体分解如下:(www.xing528.com)

式中,SLA(t)是月平均海平面异常时间序列,Aa cos(wa t-φa)代表年信号,Aa是年信号振幅,φa是年信号相位,Asa cos(wsa t-φsa)代表半年信号,Asa是半年信号振幅,φsa是半年信号相位,B是时间为0时的SLA,C是线性速率,ε2-7(t)是周期为2~7年的低频信号(也称年际间信号),ε0(t)为残余信号。利用最小二乘法计算得到海平面变化中的线性项和周期项,低频信号和残余信号通过滤波获得。

图3.11和图3.12给出了基于1992—2011年高度计数据得到的中国近海海平面上升速率及其空间分布图(王龙,2013),分析得出中国近海平均海平面上升速率为4.99mm/a。

图3.11 基于1992—2012年多源卫星高度计海面高度异常融合数据得到的中国近海海平面时间序列变化

图3.12 基于1992—2012年多源卫星高度计海面高度异常融合数据得到的中国近海平均海平面上升速率空间分布图(单位:mm/a)

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