本文選題：海冰密集度 + AMSR-E��； 參考：《中國海洋大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：北極海冰是全球氣候的重要組成部分,在全球變暖的背景下,近十幾年來北極海冰快速減少。研究表明,近年多年冰面積和范圍減少的速度快于總體海冰減少的速度,北極海冰融化期變長。而且北極海冰的年際變化主要體現(xiàn)在中央?yún)^(qū)邊緣,即夏季的海冰外緣區(qū),而不是通常意義下的冬季海冰外緣區(qū)。因此研究季節(jié)性海冰年際變化及其與大氣的相互作用意義重大。季節(jié)性海冰的研究需要有良好的數(shù)據(jù)支持,然而目前尚無發(fā)布的季節(jié)性海冰密集度數(shù)據(jù)。因此為了實(shí)現(xiàn)本文研究目的,首先要獲取較合理精確的北極季節(jié)性海冰密集度數(shù)據(jù)。海冰密集度是極區(qū)海冰監(jiān)測的重要因素,目前由于微波數(shù)據(jù)具有較好的時空分辨率,是反演北極海冰密集度的重要數(shù)據(jù),本文使用AMSR-E89GHz數(shù)據(jù)ASI反演算法得到的海冰密集度是目前能夠獲得的分辨率最高的微波數(shù)據(jù)。在以前的算法中往往使用固定的系點(diǎn)值,導(dǎo)致反演的海冰密集度會在低密集度區(qū)低估,高密集度區(qū)高估。本文實(shí)現(xiàn)了動態(tài)系點(diǎn)值A(chǔ)SI算法,更重要的是在統(tǒng)計(jì)開闊水系點(diǎn)值的時候考慮了云對系點(diǎn)值的影響,消除了云對系點(diǎn)值的影響,使得純水系點(diǎn)值更接近真實(shí)狀況。通過每天的系點(diǎn)值得到的反演方程在低密集度區(qū)增大了海冰密集度,在高密集冰區(qū)減小了海冰密集度,從而在一定程度上改善了微波數(shù)據(jù)的反演準(zhǔn)確度。通過與選取的40幅北極冰邊緣區(qū)和季節(jié)性海冰區(qū)域晴空條件下的MODIS 500m分辨率反照率數(shù)據(jù)計(jì)算的海冰密集度進(jìn)行了比較驗(yàn)證。結(jié)果顯示,在所有試驗(yàn)樣本中,本文結(jié)果95%的樣本平均差異比使用固定系點(diǎn)值A(chǔ)SI算法結(jié)果的小,而且75%樣本的均方根差異比使用固定系點(diǎn)值A(chǔ)SI算法產(chǎn)品小。北極海冰密集度可以分析整體海冰的變化,但是近年來北極多年冰的面積和范圍減少明顯,由此產(chǎn)生的氣候效應(yīng)具有重要意義,因而北極多年冰的反演的精度至關(guān)重要。但是目前沒有發(fā)布的多年冰密集度產(chǎn)品用以研究,本文較系統(tǒng)地總結(jié)分析了前人在研究論文中使用微波數(shù)據(jù)反演多年冰的三種算法,NASA TEAM, Lomax和Wang算法。通過比較發(fā)現(xiàn),這些算法都能夠很好的反演北極總的海冰密集度,但是對于多年冰的反演有較大的差異,其中Wang和Lomax算法得到的多年冰面積在秋季和冬季過多而且變化明顯,NASA TEAM算法得到的多年冰面積要穩(wěn)定。本文在NASA TEAM算法的基礎(chǔ)上改進(jìn)了多年冰反演算法,同本文定義的參考多年冰面積相比,1-3月平均差異和均方根差異分別為0.75×106kmm2和0.79×106km2,9-12月平均差異和均方根差異分別為-0.11×106km2和0.17×106km2,同周平均的冰齡數(shù)據(jù)得到的海冰范圍相比較,平均差異和均方根差異分別為0.69×106km2和0.84×106km2,進(jìn)一步與逐日的冰齡數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,其平均差異和均方根差異分別為0.35×106kmm2和0.77×106kmm2,在四種算法中,本文算法的差異最小,但是海冰分類反演受到海冰表面性質(zhì)等的影響,而且缺少更多的實(shí)測數(shù)據(jù)來檢驗(yàn),因而其反演結(jié)果還需進(jìn)一步提高。近年北極海冰的變化主要體現(xiàn)在北極中央?yún)^(qū)邊緣,為了研究北極季節(jié)性海冰的變化,使用本文算法反演的海冰密集度和定義的參考多年冰密集度計(jì)算得到的季節(jié)性海冰密集度數(shù)據(jù)對北極冬季季節(jié)性海冰年際變化進(jìn)行了研究。通過對北極秋冬季季節(jié)性海冰EOF分解發(fā)現(xiàn),2002-2012年期間北極季節(jié)性海冰變化的前兩模態(tài)主要體現(xiàn)為2005年和2007年的季節(jié)性海冰距平。其中第二模態(tài)主要體現(xiàn)了北極海冰在2005年的一種極端變化,而第一模態(tài)不僅體現(xiàn)了北極海冰在2007年的變化,還體現(xiàn)了北極季節(jié)性海冰的從負(fù)位相到正位相的轉(zhuǎn)變。通過比較發(fā)現(xiàn),北極季節(jié)性海冰最主要的變化發(fā)生在北極太平洋扇區(qū),在2007年,秋冬季季節(jié)性海冰距平發(fā)生位相轉(zhuǎn)變,2007-2010年一直維持正位相,北極太平洋扇區(qū)秋冬季季節(jié)性海冰保持顯著正距平。太平洋扇區(qū)表面溫度最大異常也發(fā)生在2007年,從大氣環(huán)流來看,2007年之后波弗特高壓異常偏高有利于夏季太平洋扇區(qū)海冰的減少,而西風(fēng)急流的減弱有利于夏季波弗特高壓異常的維持,結(jié)合夏季海冰速度,順時針的冰速分布有利于海冰離開太平洋扇區(qū),因而會導(dǎo)致冬季太平洋扇區(qū)海冰轉(zhuǎn)為正距平并且從2007年一直維持到2010年。
[Abstract]:Arctic sea ice is an important component of global climate . In the background of global warming , the ice density of Arctic sea ice has been reduced rapidly over the past decade .
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P731.15

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本文編號：2039167