海表面盐度的统计预测模型.pdf

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1、第46卷第8期2016年8月中国海洋大学学报PERIODICAL()F0CEANUNlⅦRSITYOFCHINA46(8)：141～146Aug．。2016海表面盐度的统计预测模型+赵红，李长军，殷一浩(中国海洋大学数学科学学院，山东青岛266100)摘要：海表面盐度SSS(SeaSurfaceSalinity)是研究大洋环流和海洋对全球气候影响的重要参量。海表面盐度卫星遥感探测可以满足大范围、连续观测的研究需要，是获取该参量的有效手段。2009年欧洲空间局发射了SMOS(SoilMois—tureandOceanSalinity

2、)卫星，并且根据卫星观测的数据反演出海表面盐度的相关产品，但是产品的精度还有待于进一步的提高。本文利用多元线性回归的统计分析方法，针对SMOS卫星相关数据(观测亮温数据和辅助数据)建立一种全新的不依赖于物理机制的海表面盐度统计模型。本文针对太平洋中部提出的统计模型计算的盐度点对点的精度为0．1655psu，1。×1。月平均精度为0．1063psu，而SMOS卫星Level2盐度产品的精度分别为0．5855和0．1819psu。同时将模型应用到验证数据集，得到了点对点精度为0．2242psu，进一步说明模型具有很好的适应性和泛化能力

3、。关键词：海表面盐度；SMOS卫星；数据挖掘；多元线性回归中图法分类号：P731．1；0212．1文献标志码：A文章编号：1672—5174(2016)08—141—06DOI：10．16441／j．cnki．hdxb．20140273引用格式：赵红，李长军，殷一浩．海表面盐度的统计预测模型[J]．中国海洋大学学报(自然科学版)，2016，46(8)：141—146．ZHAOHong，LIChang-Jun，YINYi—Hao．ForecastseasurfacesalinityusingStatisticmodelbasedon

4、SMOSdata[J]．Peri—odicalofOceanUniversityofChina，2016，46(8)：141—146．近年来，人类活动对全球的气候变化产生了重要的影响，人们对气候变化的公众意识逐渐加强。极端的气候变化对全球水循环的影响越来越大，全球水循环在缓和气候变化上也起到了重要的作用。海表面盐度是研究大洋环流和海洋对全球气候影响的重要参量，研究其分布和变化规律对了解海洋自身特性以及海洋在海一气这一复杂系统中的作用有着重要意义。海表面盐度的获取也是气象学、生态学、水文学和渔业等其他学科与应用领域重点关注的研究对象

5、，因此海表面盐度的相关研究也越来越引起人们的重视。而充分利用卫星遥感技术，来研究海表面盐度反演算法有着极为重要的意义。在1970年代，海表面盐度遥感测量的基本理论方法已经形成体系，国内外也广泛开展了固定平台、航空和卫星等载体的海表面盐度遥感实验。但是，直到最近十来年的相当长一段时间里，海表面盐度遥感研究基本上处于停顿状态。首先是由于国内外学者对海表面盐度遥感的科学与实践意义认识不足；其次是因为受到遥感技术的限制，海表面盐度的反演精度较低，没有达到理论研究和实际环境监测的要求。与海表面盐度研究的重要性相比，来源于现场实测的海表面盐度

6、资料无论在时间连续性上、还是空间分布密度上都远远不能满足当前研究的需要。就目前的技术水平而言，遥感是唯一可行的大范围、快速、连续对地观测的方法，因此发展海表面盐度的遥感反演技术势在必行。目前，国际上主要有2个海表面盐度遥感研究项目正在进行，一是2009年发射的SMOS(SoilMoistureandOceanSalinity)卫星，在SMOS卫星运转期间，将提供分辨率为200kin×200km(约2。×2。)的10～30d平均的全球大洋表面盐度数据，精度预计达到0．1psu；二是2011年发射的Aquarius卫星，计划经过月平均

7、和150kmXl50km的空间平均后达到0．2psu的精度[1—3

8、。海表面盐度的反演受各方面因素的影响，如电磁波极化方式、入射角、海表面温度、风速和降雨率等。海表面盐度的精度不仅受制于测量盐度的微波辐射计的仪器误差和反演模型的误差，还受制于海面风和海表面温度的输入误差等。海表面盐度的遥感依赖于海水在L波段的微波辐射特性，其中平静海面微波辐射大约占海表面辐射的90％以上，其余为风生海浪等的附加贡献。目前，海表面盐度微波遥感反演算法主要包括基于海表面发射率的算法和基于贝叶斯定理的反演算法。影响盐度反演精度的因素主要有太空辐射、电离层

9、法拉第旋转、大气、海面粗糙度等。其中，海面*基金项目：中央高校基本科研业务费项目(201362031)资助SupportedbytheCentralUniversityBasicScientificResearchBusinessExpenses(