南极海冰总覆盖范围与面积的不确定性研究

目前,被动微波遥感数据已经成为提取极区海冰密集度的重要手段,其获取的海冰密集度产品不可避免的存在误差,这样的误差进而会引起南极海冰总覆盖范围和总覆盖面积的不确定性.利用蒙特卡洛方法对海冰密集度产品进行误差的模拟,对随机模拟影像进行统计分析,利用变异系数等指标量化随机误差带给南极海冰总覆盖范围和面积的不确定性.实验发现,当海冰密集度误差较小时,海冰覆盖范围的不确定性相比面积更大;当误差较大时,结论则相反.并且两者的不确定性都与分辨率和季节有关,分辨率越高,不确定性则越小,冬季比夏季的不确定性要小.     

二维图形及其照片的差异性

数码相机成像技术的发展为二维图形输入到计算机中提供了便捷,但其成像过程中受拍摄环境及拍摄条件等因素的影响,拍摄得到的图像与原图形相比会出现各种各样的失真变形,无法反映原图的真实情况.通过建立双线性模型的方法,对拍摄得到的二维图形照片进行矫正还原,并对矫正前后的图像进行对比以修正模型,直到修正后图像像素点的坐标误差在1 mm以内.试验结果表明,修正后的模型具有较好的矫正效果,且计算效率高.     

新型高阶马尔科夫随机场模型在倾斜摄影图像的恢复算法

提出一种基于深度学习网络结构的高阶马尔科夫随机场模型，充分考虑了彩色倾斜摄影图像色彩复杂的概率分布特征，设计并引入了概率特征可随实际像素变化的专家函数组，使该模型能更好地发现并获取影像图像像素间的自相似性.在深度学习网络的构建中，引入了非局域化优化算法，不仅使其能量函数的梯度形式大大简化，而且使该模型的优化过程的收敛效率得到了极大提高.与当今主流同类图像恢复算法进行对比，提出的模型不仅在平均倾斜摄影照片恢复效果上与当下最新同类算法在统计学上相当，甚至在某些色彩为主导的影像上性能要优于对方，而且极大简化了深度学习过程中的计算量和运算时间.     

从船载摄像机影像序列中提取海冰密集度的方法初探

南北极地区的航运受海冰影响较大.现有的冰区导航方法较为单一.本文设计了一种从船载摄像机影像序列中提取海冰密集度的方法,并以雪龙船第26次南极航行所拍摄的影像为例,对方法的可行性进行实验,之后使用中分辨率雷达卫星数据作为验证数据,对结果精度进行验证.结果表明,这种方法具有较高的精度,同时由于其在观测成本和观测简易度上的优势,可以作为现有导航方法的补充,并可用于定点监测等领域,为研究全球环境变化提供数据支持.     

基于SPH方法的渤海海冰动力学数值模拟

简要介绍了光滑质点流体动力学 (smoothed particle hydrodynamics,简称SPH) 方法的基本原理,并将此方法应用到渤海海冰动力学数值模拟中. 在对海冰动力学方程和粘弹塑性本构方程进行SPH处理的基础上,对渤海海冰的动力演化过程进行了48 h的数值模拟,得到了海冰厚度、密集度、速度和主应力的演化过程及分布规律,同时对模拟的海冰厚度等值线分布与卫星遥感图像进行了对比分析. 数值模拟结果表明,SPH能够精确地模拟海冰分布规律以及冰缘线的位置,具有很高的计算精度和稳定性,是一种有效的海冰动力学数值模拟方法.     

倾斜管道物料输送中流固耦合振动问题的算法研究与应用

目的针对倾斜管道物料输送的流固耦合振动问题建立通用求解算法以解决实际工程问题.方法对具有倾斜角度的物料输送管道建立力学模型,应用力学原理推导了倾斜管道的流固耦合动力学方程;通过无量纲化获得简化形式的振动微分方程;应用有限差分法构造了五点差分格式计算模型,并利用VB语言编制了求解响应分析计算程序.结果通过对不同时刻管道振动图像的对比分析可知,当没有流体流过管道时,管道处于平衡位置,且管道末端纵向位移是0.7 mm;当有流体流动时,管道末端的最大摆动幅度为8 mm,最大振动增量为0.56 mm.由此表明流固耦合现象是引起管道振动的主要原因.结论应用笔者方法可有效解决倾斜管道流固耦合振动问题.     

图像垃圾邮件中文本区域的自动提取方法

图像中的文本区域为判别图像垃圾邮件提供了重要依据.为了获得图像中的文本区域信息,提出了基于Hough变换提取图像中倾斜文本区域的算法和降低图像背景干扰的八邻域细小边缘去除算法,实现了一种不受图像中文本颜色、字体、大小、位置、方向限制的文本区域的自动提取方法.在包含100幅垃圾图像的数据集上进行提取图像文本区域的实验.实验结果显示,新方法具有良好的文本区域提取性能.     

基于无人机航拍图像拼接算法的优化

目的为了提高无人机航拍图像拼接的精度,深入研究了航拍图像拼接中提取特征点的算法,并对原算法加以优化.方法在图像特征点提取的SIFT算法中,设计了一种将Harris角点检测算子融入SIFT特征点提取的优化算法,优化后可以突显获取到的特征点的独特性.结果利用优化算法获取图像特征角点,可以降低实验过程中所消耗的检测时间,有效地改善了SIFT算法中匹配数据量大及过程繁琐的弱点,同时优化算法简化了图像特征点匹配的计算过程,降低了计算量,提高了实验效率.结论优化算法可以去除大量的类匹配点,使图像特征点的独特性更加明显;也提高了图像的配准精度,增强了关键点的稳定性,在关键点的匹配速度和准确率上有积极的影响.     

纤维图像光照不均迭代修正算法

在纤维显微照片拍摄过程中,显微镜点光源引起的图像光照不均问题对纤维识别处理算法带来影响.提出基于迭代法的光照不均修正算法,在消除光照影响的同时,保存纤维的形态信息.对迭代误差进行控制,获取误差收敛时的迭代次数.实验证明,算法在保存纤维信息的同时,有效地抑制了光照不均的影响.     

基于粒子群优化的文本图像倾斜检测

提出一种基于粒子群优化算法和小波变换的无限制文本倾斜检查方法.首先对扫描的文本图像进行小波变换,然后利用小波变换的水平细节子带提取反映图像倾斜的特征,作为粒子群优化算法的适应度函数.最后利用粒子群优化算法在-90°到90°区间进行搜索,得到准确的倾斜角度.由于采用了小波变换,一方面降低了PSO搜索的计算量,又能更好地反映倾斜特征.实验结果表明,该方法能快速准确地检测出各类文本图像的倾斜角度,并具有很好的适应性,不受语言、字体、字号和非文本图形等因素的影响.最后还讨论了粒子数目、迭代次数和适应度函数对算法性能的影响.     

基于混合象元分解的辽东湾海冰资源量估算

应用二元素混合象元分解法,以气候统计方法作为辅助方法,对辽东湾的NOAA/AVHRR影像进行象元分解,提取混合象元中海冰信息,精确地估算辽东湾海冰资源量.通过与阈值法提取结果的比较,表明在空间分辨率较低的影像图上提取信息,混合象元分解不失为一种好的选择.     

浅水区斜坡人工岛海冰危害及减灾措施

为减轻海冰对斜坡人工岛的灾害性影响,经过现场调查和分析,揭示了由于大面积冰盘的能量使其一部分与斜坡人工岛发生作用而产生爬坡、破坏和堆积现象,确定了斜坡人工岛前海冰堆积体的形状.现场调查和物理模型试验结果表明,采用曲面破冰结构诱导海冰在斜坡人工岛前形成堆积体,可以增加海冰接触人工岛的能量消耗,降低海冰对斜坡人工岛的危害.     

冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系

利用1957-2001年冬季的北极海冰资料、中国160站气温资料以及NCEP再分析的大气环流资料分析了冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系.过去44年来,北极海冰面积总体上具有减小趋势(鄂霍次克海是例外,那里海冰面积有增加趋势),相应地北极涛动趋于增强,我国大部分地区趋于增暖.叠加这种趋势变化之上的是年际变化.在年际时间尺度上,冬季海冰变化的主要空间型表现为格陵兰海和白令海的海冰异常总是和鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常符号相反,并且与500 hPa高度场上的EU和WP型遥相关对应.当冬季格陵兰海和白令海的海冰异常偏少,而鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常偏多时,西伯利亚高压和阿留申低压都偏弱,冬季风减弱,东亚西风增强,我国冬季大部分地区温度升高;反之亦然.     

Effects of autumn-winter Arctic sea ice on winter Siberian High

The intensity of the winter Siberian High has significantly negative correlations with Arctic sea ice concentration anomalies from the previous autumn to winter seasons in the Eastern Arctic Ocean and Siberian marginal seas. Our results indicate that autumn-winter Arctic sea ice concentration and concurrent sea surface temperature anomalies are responsible for the winter Siberian High and surface air temperature anomalies over the mid-high latitudes of Eurasia and East Asia. Numerical experiments also support this conclusion, and consistently show that the low sea ice concentration causes negative surface air temperature anomalies over the mid-high latitudes of Eurasia. A mechanism is proposed to explain the association between autumn-winter sea ice concentration and winter Siberian High. Our results also show that September sea ice concentration provides a potential precursor for winter Siberian High that cannot be predicted using only tropical sea surface temperatures. In the last two decades (1990–2009), a strengthening trend of winter Siberian High along with a decline trend in surface air temperature in the mid-high latitudes of the Asian Continent have favored the recent frequent cold winters over East Asia. The reason for these short-term trends in winter Siberian High and surface air temperature are discussed.     

Ice shelves in the Pleistocene Arctic Ocean inferred from glaciogenic deep-sea bedforms

It has been proposed that during Pleistocene glaciations, an ice cap of 1 kilometre or greater thickness covered the Arctic Ocean. This notion contrasts with the prevailing view that the Arctic Ocean was covered only by perennial sea ice with scattered icebergs. Detailed mapping of the ocean floor is the best means to resolve this issue. Although sea-floor imagery has been used to reconstruct the glacial history of the Antarctic shelf, little data have been collected in the Arctic Ocean because of operational constraints. The use of a geophysical mapping system during the submarine SCICEX expedition in 1999 provided the opportunity to perform such an investigation over a large portion of the Arctic Ocean. Here we analyse backscatter images and sub-bottom profiler records obtained during this expedition from depths as great as 1 kilometre. These records show multiple bedforms indicative of glacial scouring and moulding of sea floor, combined with large-scale erosion of submarine ridge crests. These distinct glaciogenic features demonstrate that immense, Antarctic-type ice shelves up to 1 kilometre thick and hundreds of kilometres long existed in the Arctic Ocean during Pleistocene glaciations.     

Substantial contribution to sea-level rise during the last interglacial from the Greenland ice sheet

During the last interglacial period (the Eemian), global sea level was at least three metres, and probably more than five metres, higher than at present. Complete melting of either the West Antarctic ice sheet or the Greenland ice sheet would today raise sea levels by 6-7 metres. But the high sea levels during the last interglacial period have been proposed to result mainly from disintegration of the West Antarctic ice sheet, with model studies attributing only 1-2 m of sea-level rise to meltwater from Greenland. This result was considered consistent with ice core evidence, although earlier work had suggested a much reduced Greenland ice sheet during the last interglacial period. Here we reconsider the Eemian evolution of the Greenland ice sheet by combining numerical modelling with insights obtained from recent central Greenland ice-core analyses. Our results suggest that the Greenland ice sheet was considerably smaller and steeper during the Eemian, and plausibly contributed 4-5.5 m to the sea-level highstand during that period. We conclude that the high sea level during the last interglacial period most probably included a large contribution from Greenland meltwater and therefore should not be interpreted as evidence for a significant reduction of the West Antarctic ice sheet.     

渤海海冰作用特征参数确定方法

将海冰的生成，运移及其与结构相互作用的过程中存在的不确定性作为随机事件或随机过程研究，提出旨在建立设计条件的海冰作用多参数概率分析法，对海冰作用静，动力特征参数的规定与选择问题了探讨，对今后的研究方向提出了建议。     

基于实测冰芯数据的南极海冰厚度的数值模拟

根据我国第22次南极科学考察现场观测数据以及现场采集的冰芯分析数据,考虑太阳辐射、云量等因素对南极海冰厚度变化的影响,利用最小二乘法辨识气温与冰表面温度之间的关系,并以辨识结果所得到的冰表面温度作为上边界条件,依据实测情况取结冰点-1．81℃作为下边界条件,对一维热传导方程采用Crank-Nicolson格式进行离散,对南极中山站内拉湾附近海域海冰厚度变化进行了数值模拟,并与现场观测的海冰厚度数据进行了对比。     

基于海洋石油平台的海冰监测系统

【目的】有效监测渤海辽东湾海冰状况,指导破冰船破冰,保障冬季冰期海洋石油平台的安全生产。【方法】在辽东湾石油平台上构建海冰测量系统,利用视频测冰技术、视频冰速测量技术及气象观测多种手段,在2011—2015年度连续4年冬季冰期观测平台周边海冰形貌、范围、运动轨迹,并对监测数据进行分析,给出24h海冰预报。【结果】基于海洋石油平台的海冰监测系统对海冰冰量、冰厚、冰速、冰类型监测数据准确,通过数据分析可以对海冰实施年、月、周、24h预报,短期预报与实际情况基本相符合,其中24h预报准确率在95%以上。【结论】基于海洋石油平台的海冰监测系统是一套运行可靠的监测系统,能准确地观测海冰的运行趋势,为冬季渤海辽东湾的抗冰活动提供指导。