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干货!带你认识一些“海洋大数据”!

作者: 来源:广东海启星海洋科技有限公司 日期:2018-06-27 13:14:52

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进入21世纪,大数据(big data)一词越来越多地被提及,人们用它来描述和定义信息爆炸时代产生的海量数据,并命名与之相关的技术发展与创新。

哈佛大学社会学教授加里·金说:"这是一场革命,庞大的数据资源使得各个领域开始了量化进程,无论学术界、商界还是政府,所有领域都将开始这种进程。"

那么在海洋研究领域有哪些海洋大数据呢?这里介绍罗列几种海洋大数据呈现给大家:

一、卫星海洋学数据

1.测高数据

高度计雷达设备可以计算海面地形和高度。它们不受云层影响,这意味着在任何天气情况下都可以得到大量的数据。CLS测高数据来自于多卫星数据融合算法,可以增加测量的覆盖范围。该算法基于已经考虑海洋的时间和地理变化的最佳差值计算。

测高产品可以每天提供分辨率高达1/8° (在赤道14 公里)的数据。

CLS测高产品目前使用下面的卫星高度计传感器:

Jason-2 (Nasa-Cnes-Eumetsat-Noaa), 2008

Cryosat-2 (ESA), 2010

HY-2A (CNSA, China), 2011

Saral (Cnes/ ISRO), 2013

Jason-3 (Nasa-Cnes-Eumetsat-Noaa), 17/01/16

Sentinel-3 (EU), 16/02/16

海平面异常

海平面异常对应于与参考平均面的海平面数据。它在活动区域内的数值从几厘米到几十厘米不等。

与大气中的高位与地位类似,海平面异常指出了“颠簸”与“低点”的区域,这些区域通常可与温暖水域和冰冷水域联系在一起。

地转流

从海平面异常的水平梯度直接推导出地转流。地转流是全球洋流的一个组成部分,它不包括潮汐、风海流等其他成分。

地转流在海平面异常图上显示出高低压特征,在这些特征区域周围速度最快。辐合区可以显示非常强的洋流强度,被认为是具有吸引某些海洋物种的物流特征的锋面区域。

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海平面异常和相关地转流

2.海表面温度SST

海洋表面温度由卫星红外辐射计(被动遥感)进行测量。

红外传感器对云层敏感:这种产品可能会受到网格间隙的影响。

CLS的SST产品是数种对比标定的红外传感器测量的组合

AQUA/MODIS

TERRA/MODIS

METOP-A/AVHRR

METOP-B/AVHRR

VIIRS SST

目前可提供四种产品:

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Sea surface temperature – Infrared - 2 Km resolution

3.表层叶绿素

表层叶绿素a浓度是指浮游生物细胞颜色,由光学卫星辐射计(被动遥感)测量。叶绿素a浓度代表初级生产力,但仅仅表征表层浓度。

CLS叶绿素产品来源于Suomi/NPP/VIIRS辐射计。

光学传感器像VIIRS对云层敏感,本产品可能受到栅格中的间隙影响。

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Surface phytoplankton - 2 Km resolution


4.净初级生产力(NPP)

海洋初级生产是以光合作用为基础的有机物,称为浮游植物,来自大气或水二氧化碳,以光合作用为能源。

这些初级生产的一些部分被这些有机体用来通过呼吸进行自我维持。剩余的是净初级生产力(NPP),可用于食物链其他元素的消耗。

NPP随叶绿素浓度的变化而可预测。

它的计算是基于VGPM模式的叶绿素,太阳能和温度的函数。

净初级生产力(NPP)是一个8天日均分析,1/12°度分辨率(9公里)的纬度和经度的产品,依赖于VGPM模式帮助基于卫星获得的叶绿素范围而进行预算(见Behrenfeld和Falkowski,1997算法)。

NPP产品每天更新。

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Primary production – 9 Km resolution

5.真光层深度

真光层深度指的是透光区的深度,它从海表面延伸到表面光强度百分之一的深度区域。

由于所有的光合作用发生在透光区,透光区的深度一般和发生在这一区域的海洋初级生产力水平成比例。

真光层深度提供8天日均分析,1/12° 分辨率的经纬度产品,依赖于VGPM模式帮助基于卫星获得的叶绿素范围而进行预算。

真光层深度产品每日更新。


二、模型数据

1.潮流产品

通过CLS开发的全球潮汐模型可以计算潮流数据。此模型是建立在全球有限元网格上的潮汐正压方程解的基础上。它解决了正压、非线性、浅水随时间变化的流体力学方程。该模型得到了学术界和工业界的验证和认可。它也可用于校正潮汐分量的测高。因此,这一潮汐模型的结果和前面所提的测高数据是一致的。

潮流数据可以提供过去的数据和预测数据,分辨率是1/16°,按传统的每小时速率计算。

2.三维模型数据

三维模型数据在全球Mercator Ocean/MyOcean模型系统中发布。

分辨率为1/12° (9 公里在赤道).

数据提供从海表面到深度540米(32级)。

三维模型数据包括:

洋流

温度

盐度

数据每天更新七天的预报。

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25米的温度和洋流模型

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25米的盐度和洋流模型


3.三维模型数据的衍生产品

模型数据可计算以下衍生产品:

温跃层深度

指温度低于海表面温度2°C的深度

温跃层梯度

指温跃层深度周围2级的温度变化强度

剪切流

是指在海表面和温跃层深度之间最强洋流的速度变化值(ΔV/ΔZ in Hertz)。

温跃层数据每周发布三次(周日,周二和周五)。

26°C等温线的深度数据(D26°C)

D26°C数据每日更新七天的预报信息

热带气旋热势(TCHP)

海表面与D26°C之间的热含量

TCHP数据每天更新七天的预报信息

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温跃层深度

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剪切流

三、气象数据

1.栅格数据

气象数据和海洋数据一起可提供:

10米高度的风场(海表面风)

有效浪高(包括涌浪和风浪的总波)

海平面气压

这些数据来自于ECMWF天气预报模型或者NOAA/NCEP模型。

产品分辨率为来自NCEP模型的1/8°(14公里)和来自ECMWF模型的1°(111公里)。

气象数据每天提供,包括每六小时更新的最近4天的天气预报(D, D+1, D+2 and D+3)。

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海表面风场和有效波高(涌浪和风浪)

2.台风、飓风的轨迹和预报

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四、国际共享的Argo浮标数据

CLS是国际Argo组织认定的ARGOS卫星系统的唯一运营商。长年与Argo组织保持密切地联系和合作。现已整合了全球所有共享的Argo浮标剖面、XBT剖面,CTD剖面、Glider剖面、海洋哺乳类或者动物剖面、固定浮标和锚系剖面及其它剖面数据等。

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Argo浮标剖面数据示例

信息来源:海卫神星 作者 Peter Q