上层海洋对台风响应的多源卫星观测和数值模拟研究
海洋对热带气旋的响应和反馈机制是海洋与大气科学的研究热点,也是准确预报热带气旋强度和路径的关键所在。本文结合多源卫星遥感资料、现场观测和数值模拟,着重研究上层海洋表层和次表层(温度、盐度、流速)对热带气旋的响应特征和机制。针对台风个例(2014年台风海鸥和2016年台风莎莉嘉)分析了南海表层和次表层对热带气旋的物理响应特征。
使用卫星观测和数值模拟的海表温度数据发现了明显的由台风诱发的海温冷却现象,台风海鸥和莎莉嘉诱发的最大温度冷却分别为6 ℃和4.2 ℃。卫星观测盐度资料分析表明,在台风莎莉嘉路径右侧海面盐度最大增加了 2.2psu,而在其左侧海表盐度最大减小了 1.4psu。这种海表面盐度的“跷跷板”现象与受台风影响的降雨不对称有关。
使用ADCP测量和数值模拟的海流数据发现台风过境期间流速迅速增大,峰值分别为1.19米/秒和1.49米/秒。另外,台风导致的海温降低和流速增加都呈现出“右偏”响应,这是由于台风风场与混合层流在台风路径右侧比左侧耦合的更好。使用多源卫星数据统计分析2016年发生在西北太平洋的12个台风案例发现,海洋表面温度和盐度对不同强度、不同移动速度的台风的响应强度不同。
强台风和移动缓慢的台风诱发的海表温度冷却更强烈,而弱台风和移动较快的台风引起的温度响应相对较弱。对于盐度的响应,强的缓慢台风诱发海表盐度增加,弱的快速移动台风导致海表盐度减少。
高中地理《气象灾害》教案 一、素质教育目标 了解我国主要气象灾害的危害以及监测防御的有关知识培养学生分析、/Article/Index.html>总结和联系实际解决问题的能力认识有些气象灾害既有自然的因素也与人类活动有关并不断探讨人类利用自然、改造自然趋利避害的实际行动 二、教学重点、难点、疑点及解决办法 1．重点：气象灾害的危害和预报 2．难点：台风的形成 3．疑点：无 4．解决办法：结合录像、图片讲述 三、课时安排 1课时 四、学生活动设计 1．启发式； 2．分析讨论法； 3．讲述法 五、教学步骤 （一）明确目标 1．知识目标 （1）了解台风、暴雨、寒潮和干旱等气象灾害的危害 （2）认识到监测防御灾害的重要性
2．能力目标 （1）培养学生运用地图、资料分析地理问题的能力以及概括/Article/Index.html>总结的能力 （2）能学生联系实际了解当地常发性的气象灾害及应采取的预防措施 3．德育目标 （1）知道应在认识自然的基础上探讨人类利用自然、改造自然趋利避害扬长避短的实际行动 （2）提醒人们由于人类不合理的生产和生活方式也会导致或加剧气象灾害的产生 （二）整体感知 气象灾害是全球各类自然灾害中最严重的灾害在学习了前面气候资源之后本节课将气候灾害列为专题讲述便于学生更加全面地、客观地认识我国的气候资源同时清楚地阐述了大气环境对人类生存与发展的影响使学生了解人类活动与大气环境是息息相关、密不可分的（三）重点、难点的学习与目标完成过程 引入：通过对气候资源的学习我们认识了气候作为一种资源对人类生产和生活的重要作用但同时大气也对人类的生命财产和经济建设以及国防建设等造成了直接或间接的损害我们称之为气象灾害气象灾害种类很多本节课重点学习几种对我国影响较大的气象灾害台风、寒潮、洪涝和干旱
台风“芭玛”天气过程分析以及数值模 拟实验 姓名：亓晨 学号：S0*******
台风“芭玛”天气过程分析以及数值模拟实验 亓晨 （解放军理工大学气象学院研究生三队211101） 1 台风“芭玛”概况 2009年第17号超强台风“芭玛”（0917号）9月29日在西北太平洋洋面上生成后，30日迅速加强为台风，10月1日加强为超强台风，10月3日13时50分，“芭玛”首次登录菲律宾吕宋岛东北部沿海，晚上入海后迴旋少动。5日中午突然360度大转弯又折回到3日登陆地点。7日“芭玛”一度减弱为热带低压，而后却又重新加强为热带风暴，再次西进挺进南海。10日，在南海海域，它再次减弱为热带低压，并缓慢向西行进，靠近海南并逐渐加强，12日09时50分在海南万宁市北部沿海登陆，登陆时中心风速为23米/秒（9级）。14日以热带风暴强度登陆越南，直到10月14日23时，中央气象台才停止对其编号，它是影响我国的长生命热带风暴之一。一般热带气旋生命期在3～8天左右，但是芭玛在16天的生命史中，它路径诡异，强度反复无常，在菲律宾，海南及越南多次登陆，给菲律宾，台湾，广东，海南，广西及越南等地带来狂风暴雨，菲律宾数百人丧生。本文用天气学原理对台风登陆过程进行分析，并采用WRF模式进行一次数值实验，利用模式输出的高分辨率结果对台风进行初步的分析。 2 天气形势分析 2.1天气图 500hPa 700 hPa 850 hPa 限于篇幅，我以韩国气象厅提供的10月4日00时（UTC）天气图做简要的分析：500hPa 西太副高分裂为两部分，一部分位于48区，一部分在海上。海上副高呈东西分布，脊线位于大约北纬30度，西脊点位于东经135度附近，受其南侧东风气流引导下0918号茉莉台风缓慢向西移动。54区东亚大槽的加深，有利于经向环流的维持，整个大陆中高纬地区逐渐受槽后西北气流控制，西北冷空气的不断向低压区输送，从而使下游冷槽加深发展，这种大的环流形势，有利于台风降水的维持，使得台风不断的产生凝结潜热释放。使得台风稳定发展。菲律宾群岛以东的同时存在0918号台风，孔宁谦等分析1960～2002年南海中北部TC 强度突变，发现这种双台风型往往造成南海中北部TC强度突然减弱。因此芭玛台风在此期间稳定少动。由500hPa分析可知，副高断裂，芭玛台风维持在两高（西太副高和大陆高压）两低（东亚大槽和0918号台风茉莉）之间。处于热带辐合带中。从700hPa上可以看出南支
海洋溢油调研 严聿晗，何苗苗，超明，孔梦桐 （中国海洋大学海洋环境学院2011级） 随着人类对海洋认识与应用的不断深入，海洋污染日益严峻。海洋溢油污染作为主要且常见的污染形式之一，理应也已经引起人们足够重视。本文就溢油的危害、观测、预测与处理四方面展开调研。 1 .危害 1.1. 2.探测 海上溢油监测的手段大都利用传感器接受来自海面上的信息。 2.1传感器分类及特点
2.2代表传感器简介 2.2.1辐射计 辐射计的监测原理为: 水表面和油层表面均会发射微波辐射,油的微波发射率比水高( 水的发射率为0. 4 左右, 而油的发射率为0. 8 左右) ,辐射计能感受这种差异, 并通过在图像上水和油的灰度不同( 水暗油 亮) 显示出来。由于油膜的比辐射率随油膜的厚度变化而变化, 在微波辐射计图像上体现为灰度值随油膜的厚度变化而变化,所以微波辐射器理论上可以测量油膜的厚度d。 接收相应频率的微波辐射功率，该功率的大小可用微波辐射计天线温度Ta来表示。由于照射面比较小, 因此在主波束照射面内油膜厚度可看成是均匀的, 即： T BO -T BW=?Ta ηmb（1－Tsky To） ΔTo=T AO-T AW 式中： TO为油和水的物理温度； TBW为水的亮度温度； TBO为覆盖在水面上油膜的亮度温度； ηmb为天线主波效率； Tsky 为在镜面反射方向上的天空向下辐射的亮度温度； ΔTa为天线温度变化； TAO为油膜的天线温度； TAW为在溢油区外背景水的天线温度。 当8毫米微波辐射计对准某一水面溢油区扫描时可测得ΔTa,用某一入射角对准天空,可测得相应的Tsky,天线的主波束效率ηmb是已知的, 而TBW按经验公式求得,To可现场测得, 因此油、水亮度温度ΔTBO(ΔTBO=TBO-TBW)求得。ΔTBO是油膜厚度d的函数, 根据实验室作出的油膜厚度d 与ΔTBO的变化曲线(如下图),可将在动态条件下测得的方位角与天线温度的变化曲线转化为方位角与油膜厚度的变化曲线。 2.2.2光谱遥感 染遥感监测的研究 迄今, 国内外利用卫星遥感技术监测海洋溢油已有许多成功的例子 这些工作分别利用微波或雷达图像, Landsat 卫星的专题扫描仪( TM) 图像和NOAA 卫星的改进型高分辨率辐射计( AVHRR) 图像. 本文分析海上溢油波谱特征的测试结果, 结合几次海上溢油事故, 利用AVHRR 和TM 资料对油膜图像进行处理和解译, 得到较为清晰的溢油图像, 它与事故现场调查结果相吻合. 2.2.1海上溢油波谱特征 海上溢油波谱特征的测试分析是溢油污染遥感监测研究的基础性工作，研究发现, 海上 油膜的波谱特征除受外部环境因素( 太阳高度角、海风、海流、海浪、海温和水色等) 影响外,还与溢油的种类和组成、油污和海水的融合度及化学反应程度等有直接关系。 1998 年11 月5 日, 大连海事大学卫星遥感研究室在大连湾外海进行了油膜波谱特征 测试试验, 试验波段为0. 389～1. 040 Lm, 主要为可见光波段( 0. 4～0. 7 Lm) , 因此光谱测试仪是 以接收目标物反射的自然光为媒介, 反映不同种类、不同厚度的油膜与海水之间反射率的差 异. 在海面溢油遥感图像上能否识别出油水, 其反射强度的差别最为重要. 由于油膜是依附 于背景海水而存在的, 油膜与背景海水间的反射率差异越大, 则成像后遥感影像间的反差越 显著, 从而识别出溢油. 结果如下：
台风关键参数： 台风移动方向θ 台风移动方向min D 台风移动速度T V (全局的速度，从z=0到台风很高的位置) 最大风速半径max R 台风中心气压差P ? Holland 参数B ()()B r R pe p r p /0max -?+= 台风风场模型 第一代：Batts 台风风场模型 第二代：Shapiro 风场模型 Yan Meng 风场模型 模拟圆的方法 以参考点为圆心做一个选取台风数据的 圆，所有进入这个模拟圆的台风都被选取为影响该参考点的台风数据 台风属于热带气旋的一种。热带气旋按照其底层中心附近的最大平均风速分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。由于热带低压、热带风暴和强热带风暴都没有达到台风强度，因此研究的台风数据时首先要去除这些数据。 ()0,22222=+??? ? ???--?-??+??+--??+??u c F v r r u u K r P u r v fv r v r u u t u λλ ()0,2222=+?? ? ????--?-??++??? ??+??+??v c F u r r v v K v r v fu r v r v u t v λλ Shaipro 风场模型主要是以柱坐标表示，其原点固定在台风中心，极轴指向 正东方，其在相对柱坐标下的径向和切向的动量方程为：
u v 相对柱坐标系下，沿高度平均的风速的径向和切向速度； λ方位角，由东逆时针方向为正 c 台风移动速度 K 涡流扩散常数 f 科氏参数 r P ??径向气压梯度 ()u c F ,表面阻力引起的加速度 ()()c u c u h C u c F D ++=, ()30010-?++=c u C D βα1.10=α04.00=βm h 1000= 水平拉普拉斯算符 22 2211λ??+??? ??????=?r r r r r
卫星遥感监测海上油田溢油 随着世界海洋运输业的发展和海上油田不断投入生产，海上溢油事故频发，在最近30年里，全球溢油量超过4500万立方米的事故就有62起。近年来，在中国海域也发生过多起恶性溢油事故，其中在胶州湾发生的两起外轮溢油事故，共溢出原油4000多吨，使200公里海岸及10余万亩滩涂养殖场受到污染，水产资源遭到严重破坏。溢油事故往往造成大面积海域污染，造成严重的生态破坏，引起了各国政府的重视。世界各国都积极参与海上溢油的监视和遥感监测。基本方法就是航空遥感、卫星遥感和雷达遥感监测。由于我国经济飞速发展和石油战略储备的需要,海上石油运输量猛增,油轮数量增加且呈大型化趋势,这就增大了溢油事故,尤其是大型溢油事故的可能性。船舶发生溢油污染事故后,需要采取及时、有效的应急反应行动,以减少溢油的危害,保护海洋环境和人命财产。 而提起海上油田溢油，我们不得不说洋流对漂油的作用。洋流的流速，流向，无疑是船舶选择航线，准确定位和掌握航向、航速的重要参数。表层流，中层流和深层流还都会影响气候，生物地球化学循环和海洋生物链。目前常用的观测方法是海上浮标观测，是一种少、慢、差，费的方法。西方各国利用卫星平台上装置的雷达高度计，完全可以完成海上浮标的观测任务。雷达高度计发射不间断的脉从计算海面返回卫星的时间差来测量海面拓扑，用这种海面拓扑再与已知的水准平面比较，推导出海面高度差。例如在2010年发生在墨两哥湾的溢油事故中，溢油漂移趋势受到洋流的作用,漂移方
向与洋流方向一致.研究表明,至5月1日对溢油处理与漏油处封堵的努力效果甚微,油污面积有继续扩大趋势,油污漂移方向与洋流具有较强相关性.该研究验证了光学遥感图像可以很好地对溢油事故造成的溢油范围进行监测,结合GIS的空间分析功能和洋流等信息可对溢油面积和溢油漂移趋势进行监测与分析,从而为溢油控制与清理提供重要参考信息。 人类社会正面临着“资源日趋枯竭、环境日益恶化和人口不断剧增三大威胁而且这种态势也有进一步加剧的趋势已经严重威胁到了人类的未来发展。人们不得不重新思考自己与自然的关系重新确定自己新的行为方式。同时人们也不能不为了争取人类的可持续发展去寻找新的发展空间新的资源替代源泉。人类再次把目光和期望转向了海洋。人类在不断满足自己的欲望但又没有充分意识到对海洋带来的危害这就使得海洋污染日趋严重。引发海洋污染的原因是多种多样的其危害的方式、程度都不尽相同。海洋污染主要包括石油类污染、重金属污染、热污染、有机废物和固体废物污染等。其中石油类污染已成为影响海洋生态环境的重要污染物之一。油污在进入海水后受到海浪和海风的影响形成一层漂浮在海面上的油膜阻碍了水体与大气之间的气体交换而且海洋溢油扩散范围大、持续时间长和难以消除。油类粘附在鱼类、藻类和浮游生物上对浮游植物的光合作用产生抑制作用同时其在分解的过程中又消耗了海水中的溶解氧致使海洋生物死亡并破坏海鸟生活环境导致海鸟死亡和种群数量下降破坏了海洋的生态环境。石油污染还会使水产品品质下降造成巨大的经济损失。海洋
海洋遥感技术（2）实验教学大纲 一、制定本大纲的依据 根据2006级海洋技术专业（遥感与信息处理）培养计划和海洋遥感技术（2）课程的教学大纲制订。 二、本实验课程的具体安排 实验项目的设置及学时分配
备注：实验要求：填必修、选修。实验类型：填演示、验证、综合、设计。实验类别：基础、专业等 三、本实验课在该课程体系中的地位与作用 海洋遥感技术课程是一门理论性和实践性都较强的课程。本实验课是课堂授课过程的一个重要环节，是对理论知识的进一步理解和深化，是培养学生实践能力不可或缺的一个环节。其作用是通过专业语言和专业软件的学习和编程，达到对本课程重要概念、遥感原理的掌握。目的是通过对学生应用能力的训练上，使学生能够结合所学知识解决实际问题。 四、学生应达到的实验能力与标准 1、对相应卫星传感器对应的软件如SeaDas、Beam、Bilko3等有一定程度的掌握，能 熟悉基本操作，并进一步了解其原理； 2、以卫星数据的读取为例，掌握专业软件对科学数据的简单读取，并能进一步对科学 数据进行简单的编辑； 3、熟悉SeaWiFs、以及Envisat/ASAR、Envisat/MEIRS、Envisat/AATSR等的不同卫星 传感器的作用，并进一步掌握卫星数据格式以及卫星数据的接收、传输、输入、输 出、反演等基本过程； 4、通过对卫星数据的读取，能对海洋要素比如SST（海表温度）、海面风场的方向与风 速、内波、海浪方向谱、赤潮、海色、浅海地形等海洋现象，做基本的显示与反演 以及应用等。 五、讲授实验的基本理论与实验技术知识 实验一利用SeaDAS读取SeaWiFS卫星数据 1、实验的基本内容 （1）对SeaWiFS卫星数据做进一步介绍以及卫星数据的接收原理； （2）学会SeaDAS的基本使用； （3）让学生利用SeaDAS软件反演SeaWiFS卫星数据； （4）SeaDAS的反演原理，与分析/半分析算法做简单比较。 2、实验的基本要求 达到的实验技术要求，通过实例以及PPT的演示，在前两节课里让学生对SeaDAS 软件能有初步了解；熟悉并掌握SeaDAS软件，并利用SeaDAS读取SeaWiFS卫星数据，能进行基本的叶绿素、悬浮物等海色要素的反演。
国外海上溢油应急快速反应技术现状及趋势（一） 发布者：文章来源：国家发改委网 海上溢油属突发性海洋污染事故，需要人们作出快速的应急反应，尽可能予以控制、回收和清除，以减少所造成的环境污染损害。然而，海上溢油应急反应和清污作业的环境条件通常比较恶劣 和复杂，溢油在风浪流及光照等自然因素的联合作用下，位置和形态又在不断地变化，因此，应急 反应和清污作业的困难程度大、技术要求高，需要特殊的关键技术给予支持。 国外支持溢油应急快速反应行动的相关技术主要有以下六方面：1、海陆空立体化溢油应急反应系统、 2、航空遥感监视监测海上溢油、 3、海上溢油浮标跟踪定位技术、 4、溢油预测与预警技术、 5、海上溢油应急反应决策辅助支持系统 6、海上溢油控制与清除对策。 （三）航空遥感监视监测海上溢油 由飞机载携的海上溢油监视监测航空遥感平台具备了启航快、机动灵活、距海面高度适宜的特点，相对于卫星遥感平台而言，容易获得实时、清晰的大尺度溢油监视监测图像，有利于应急快速反应的实现。多年来的理论研究和应用实践表明：雷达、热红外、可见光是最重要的溢油成像波段，相应的机载真实孔径侧视雷达（SLAR）、红外扫描仪和可见光成像仪是基本的遥感技术装备。 加拿大环境技术中心对欧美九国在海洋溢油监测中应用遥感技术的调 查结果显示，应用航空遥感平台的国家达到了100%，而应用卫星遥感平台的国家为44%；主要的航空遥感技术按其应用国家的数量排序依次为：可见光、红外、侧视雷达、紫外、激光荧光、微波辐射、合成孔径雷达遥感技术；卫星遥感技术则主要使用合成孔径雷达遥感技术。 国外机载海上溢油遥感监视监测技术主要分为两大部分：（1）机载溢油遥感探测、成像仪器（硬件）；（2）机载溢油遥感监测和测量方法（算法及软件）。为了实时识别海面溢油，确切的区分油膜或疑似油膜，国外采
简介 卫星海洋学（satellite oceanography）是利用卫星遥感技术观测和研究海洋的一门分支学科。卫星海洋学兴起于20世纪70年代，它是卫星技术、遥感技术、光电子技术、信息科学与海洋科学相结合的产物。笼统地讲，它包括两个方面的研究，即卫星遥感的海洋学解释和卫星遥感的海洋学应用。卫星遥感的海洋学解释涉及到对各种海洋环境参量的反演机制和信息提取方法的研究，卫星遥感的海洋学应用涉及到运用卫星遥感资料在海洋学各个领域的研究。 涉猎内容 （l）海洋遥感的原理和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外和微波）在大气和海洋介质中传输的规律、以及海洋的波谱特征。 （2）海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。 （3）满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究、以及传感器噪音水平的要求。 （4）反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。卫星遥感所获得的海洋数据具有观测区域大、时空同步、连续的特点，可以从整体上研究海洋。这极大地深化了人们对各种海洋过程的认识，引起了海洋学研究的一次深刻变革。卫星遥感资料和卫星海洋学的研究成果在海洋天气和海况预报、海洋环境监测和保护、海洋资源的开发和利用、海岸带测绘、海洋工程建设、全球气候变化、以及厄尔尼诺现象监测等科学问题上有着广泛的应用。 原理 卫星在遥远距离通过放置在某一平台上的传感器对大气或者海洋以电磁波探测方 式获取大气或者海洋的有关信息，这个过程称为遥感。海面反射、散射或自发辐射的各个波段的电磁波携带着海表面温度、海平面高度、海表面粗糙度以及海水所含各种物质浓度的信息。传感器能够测量在各个不同波段的海面反射、散射或自发辐射的电磁波能量，通过对携带信息的电磁波能量的分析，人们可以反演某些海洋物理量。传感器的遥感精度随着卫星遥感技术的发展在不断地提高，目前正在接近、达到甚至超过现场观测数据的精度。 应用 海洋表面是一个非常重要的界面。海洋与大气的能量交换都是通过这个界面进行的；海洋内部的变化也会部分地透过这一表面表现出来。运用计算机三维数值模拟和卫星遥感数据同化技术，人们就可以通过获得的海洋表面遥感信息，了解海洋内部的海洋学特征和物理变化过程。遥感监测海面的空间分辨率与电磁波的波长有关，可见光与红外辐射计获得的遥感图像具有更好的空间分辨率。虽然云的覆盖阻挡了可见光波段电磁波的透过，但是能够穿透云层的微波遥感弥补了不足。总之，可见光和红外遥感满足了人们对较高的空间分辨率监
《气象灾害》教案 一、教学内容分析 1、地位和作用 本节内容与气候资源内容一样，都是气候对人类生产和生活的影响，所不同的是，气侯资源是气候对人类有益的影响，而气象灾害则是气候对人类带来的不利或是有害的影响。学习本节内容，需要结合气候资源的数值特征，与气候资源利用注意减灾、防灾的知识，形成前呼后应，同时还结合常见的天气系统、气候类型和我国季风气候的主要特征等有关知识。气象灾害知识的学习，又可以为后面的地质灾害学习奠定知识基础。因此，本节教材在本单元中起着承上启下的作用。 2、主要教学内容 本课是从气象灾害对人类的生产、生活活动入手，了解什么是气象灾害，气象灾害的主要类型以及人类怎么防御气象灾害，很好的体现了人与大气环境的关系。 本课主要介绍我国的几种的气象灾害类型：台风、暴雨、洪涝、干旱、寒潮等。教材内容结构主要表现为：灾害类型——形成原因——灾害特点——灾害防御措施。 二、教学思路设计 （一）教学目标 （1）知识目标：了解台风、暴雨、寒潮和干旱等气象灾害的危害。认识到监测防御灾害的重要性。
（2）能力目标：培养学生运用地图、资料分析地理问题的能力以及概括总结的能力。能让学生联系实际，了解当地常发生的气象灾害及应采取的预防措施。（3）德育目标：培养学生看问题要一分为二的观念，树立“防灾、抗灾、减灾”的意识。知道应在认识自然的基础上，探讨人类利用自然、改造自然，趋利避害，扬长避短的实际行动。 （二）整体感知 气象灾害是全球各类自然灾害中最严重的灾害，在学习了前面气候资源之后，本节课将气候灾害列为专题讲述，便于学生更加全面地、客观地认识我国的气候资源。同时，清楚地阐述了大气环境对人类生存与发展的影响，使学生了解人类活动与大气环境是息息相关、密不可分的。 （三）重点、难点的学习与目标完成过程 三、教学重点和难点 教学重点：理解各种气象灾害的危害及其防御措施。 教学难点：各种气象灾害的成因及时空分布。 四、教学方法 启发式谈话法、分析讨论法与讲述法。 五、课时安排
北京师范大学环境数据采集与分析期末论文 题目：SAR海面溢油监测方法__ 姓名：董海洋 学号：200911181031 年级：2009级 专业：环境工程
SAR海面溢油监测方法 摘要：海洋溢油发生后，准确及时的监测溢油对于海洋环境保护具有重要意义。随着卫星遥感技术的高速发展，遥感己经成为监测溢油的最重要和最有效手段之一。本论文以海面溢油为研究对象，讨论了利用SAR采集数据监测海面溢油的方法，重点在SAR图像中溢油数据的处理、MODIS监测海面油膜厚度、基于GIS的遥感溢油监测系统和中国海溢油分布等方面进行研究。 关键词：SAR、海面溢油监测、溢油数据的判别分析、GIS 1前言 1.1研究意义 海上石油污染是海洋污染中最严重的因素，也是最复杂的海洋污染问题之一。石油污染进入海洋后对海洋环境的危害是多方面的。从自然环境到野生动物，从自然资源到养殖资源等都会受到不同程度的危害，并且这种危害的周期冗长，修复过程复杂。 海洋石油污染有多种途径，既有天然来源如海底油气藏烃渗漏和沉积岩石的侵蚀，也有沿岸工业污水和生活废水的排放、海洋倾废，更有海上石油运输和生产所造成的石油泄漏。其中以船舶溢油事故和汕井井喷事故对海洋环境造成的影响最为严重，主要因为这类事故多发生在近海海域和恶劣天气，短时间内排入大量石油烃，造成生态环境毁灭性的损害，严重影响周边区域的人民生活。 我国的海洋油污染问题由来已久，60年代即有发生，1973年在大连港就发生了由于船舶（“大庆36”)而造成了多达1400吨原油溢出的事故；1978年改革开放以来，由于经济发展的需要，我国对石油的需求不断增加，尤其近年来油船数量和吨位不断增加，油轮进出港口次数日渐增多，船舶发生事故的几率也随之增加。1973年到2003年，我国沿海及内河水域发生船舶溢油事故共2353起，平均3天半发生一起。其中，溢油量50吨以上的重大溢油事故62起，平均每年两起，总溢油量34189吨，平均每起溢油量551吨。 海洋溢油发生后，能否准确及时的监测溢油对于海洋环境保护具有重要意义。过去检测油膜主要依靠直接测量，一种方式是飞机或船只进入溢油发生区域，利用人眼直接判断海面油膜以及估计油膜的厚度；另一种方式是利用浮标测量，如国际海洋系统公司的油膜采样浮标，将浮标投入油膜覆盖区域，利用浮标收集的溢油样品进一步测量分析。直接测量方法的优点是获取的数据准确，虚警率低，但是也存在较多缺点，如检测覆盖面积小，判断主观等。 随着卫星遥感技术的高速发展，遥感己经成为监测溢油的最重要和最有效手段之一。利
【P1】卫星海洋学涉及的详细内容有；①海洋遥感的原理和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外光和微波）在大气和海洋介质中传输的规律以及海洋的波谱特征。②海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反演算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。③满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波波段频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究以及传感器噪声水平的要求。④反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。卫星遥感所获得的海洋数据具有观测区域大、时空同步、连续的特点，可以从整体上研究海洋。 【P6】我国气象卫星包括两个主要系统：极轨卫星系统和地球静止卫星系统。 我国第一代极轨卫星系统“风云一号”系列 我国第一代地球静止气象卫星“风云二号”系列 我国研制的第二代太阳同步轨道气象卫星“风云三号” 【P8】2002年5月15日，我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号”A与“风云一号”D气象卫星作为一箭双星同时发射升空。 【P30】红外波段的波长为0.7-1000μm，位于可见光波段的红光以外。按波长可细分为近红外（15-1000μm）。 【P31】遥感按照电磁波的光谱可分为可见光与红外反射遥感、热红外遥感和微波遥感；按照目标的能量来源可分为主动式遥感和被动式遥感;按照传感器使用的平台可分为航天或卫星遥感、航空遥感、地面遥感;按照空间尺寸可分为全球遥感、区域遥感和城市遥感;按照应用领域可分为资源遥感与环境遥感;按照研究对象可分为气象遥感、海洋遥感和陆地遥感;按照应用目的可分为陆地水资源遥感、土地资源遥感、植被资源遥感、海洋环境遥感、海洋资源遥感、地质调査遥感、城市规划和管理遥感、测绘制图遥感、考古调査遥感、综合环境监测遥感和规划管理遥感等。 【P33】NOAA/TIROS系列卫星载有改进型甚高分辨率辐射计（AVHRR） 【P37】“风云一号”的主要传感器是多通道可见光和红外扫描辐射计（MVISR）俗名十通道扫描辐射计。 【P43-44】海岸带水色扫描仪（CZCS）属于第一代水色扫描仪，宽视场海洋观测传感器（SeaWiFS）和中国海洋水色和温度扫描仪（COCTS）属于第二代水色扫描仪，中等分辨率成像光谱仪（MODIS）属于第三代水色扫描仪。 水色传感器与陆地资源或气象传感器的主要不同点是：①信噪比（SNR）极高，在一般传感器作为暗像元的水体目标上，要求SNR>500以上；因此，如果不作自动增益调整，其在陆地目标上的信号将趋于饱和。②波段带宽较窄，水色传感器的可见光通道带宽大约10 nm，近红外通道带宽大约20 nm，光谱范围一般在400~900 nm。③时间窗一般要求在当地时间10: 30-14: 30之间过境，最好是中午12 : 00左右。④要求卫星平台具有倾斜功能，以避免太阳直射光在海面的反射进入视场。⑤再访问时间1~3天，空间几何分辨率500~1 100m。 ⑥具有绝对的精度指标要求。 装载于Nimbus-7上的沿岸带水色扫描仪（CZCS）是6波段辐射计装载于SeaStar上的SeaWiFS是8波段辐射计，装载于1999年发射的EOS上的中等分辨率成像光谱仪（MODIS）是36波段辐射计。 【P47-49】安装在TERRA和AQUA两颗卫星上的MODIS获取的数据有三个特点：第一，NASA 对MODIS数据实行全世界免费接受的政策（TERRA卫星除MODIS外的其他传感器获取的数据均采取公开有偿接收和使用的政策），这样的政策对于目前我国大多数科学家来说是不可多得的数据资源；第二，MODIS数据涉及波段范围广（36个波段）、数据分辨率高（250m、500m、和1000m），对陆地、大气和海洋的研究有较高的实用价值；第三，TERRA和AQUA卫星都是
【气象灾害种类】 气象灾害，一般包括天气、气候灾害和气象次生、衍生灾害。 天气、气候灾害，是指因台风(热带风暴、强热带风暴)、暴雨(雪)、雷暴、冰雹、大风、沙尘、龙卷、大(浓)雾、高温、低温、连阴雨、冻雨、霜冻、结(积)冰、寒潮、干旱、干热风、热浪、洪涝、积涝等因素直接造成的灾害。 气象次生、衍生灾害，是指因气象因素引起的山体滑坡、泥石流、风暴潮、森林火灾、酸雨、空气污染等灾害。 气象灾害有20余种，主要有以下种类： (1)暴雨：山洪暴发、河水泛滥、城市积水; (2)雨涝：内涝、渍水; (3)干旱：农业、林业、草原的旱灾，工业、城市、农村缺水; (4)干热风：干旱风、焚风; (5)高温、热浪：酷暑高温、人体疾病、灼伤、作物逼熟; (6)热带气旋：狂风、暴雨、洪水; (7)冷害：由于强降温和气温低造成作物、牲畜、果树受害; (8)冻害：霜冻，作物、牲畜冻害，水管、油管冻坏; (9)冻雨：电线、树枝、路面结冰; (10)结冰：河面、湖面、海面封冻，雨雪后路面结冰; (11)雪害：暴风雪、积雪; (12)雹害：毁坏庄稼、破坏房屋; (13)风害：倒树、倒房、翻车、翻船; (14)龙卷风：局部毁坏性灾害; (15)雷电：雷击伤亡; (16)连阴雨(淫雨)：对作物生长发育不利、粮食霉变等. (17)浓雾：人体疾病、交通受阻; (18)低空风切变：(飞机)航空失事; (19)酸雨：作物等受害。 【影响中国的主要气象灾害】 气象灾害是自然灾害中最为频繁而又严重的灾害。中国是世界上自然灾害发生十分频繁、灾害种类甚多，造成损失十分严重的少数国家之一。每年由于干旱、洪涝、台风、暴雨、冰雹等灾害危及到人民生命和财产的安全，国民经济也
第10卷第10期中国水运 Vol.10 No.10 2010年 10月 China Water Transport October 2010 收稿日期：2010-07-31 作者简介：李二喜（1980-）男，江苏海事职业技术学院航海技术系助讲，硕士研究生，研究方向为航空遥感监测。 b 2b 10 遥感监测海上溢油图像处理方法的研究 李二喜，赵越 （江苏海事职业技术学院航海技术系，江苏南京 211170） 摘要：在最近30年里，全球溢油量超过4,500万m 3，事故就有62起。尽管已有很多国际性的环境保护协议，包括1972年80个国家签订的《防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约》，然而，随着现代工业的发展和人类生活的现代化，海洋污染的程度仍在不断地严重。利用卫星遥感技术监测海上石油污染是一个亟待发展和完善的课题，遥感图像的数字处理工作是影响溢油监测准确性的关键。为了改善上述情况，通过拉伸灰度范围，对像元灰度值进行变换的方法对海上溢油图像进行增强处理，可使使图像对比度提高，灰度范围增大，图像变得清晰，特征明显质量改善，从而提高海上溢油监视的力度，保护海洋环境。关键词：遥感监测；海上溢油；图像处理；灰度值；
中图分类号：TP72 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）10-0083-02 石油污染的严重现实，引起了各国政府的高度重视。特别在发达国家，政府投入了大量资金，建立常备的探测系统，对专属经济区和领海海域进行巡视、监测和管理。我国是国际海事组织《1900年国际石油防备、反映和合作公约》的缔约国，具有履行条约的责任和义务。在已投入的监测系统中，遥感是最重要和最有效的手段之一。但直接从遥感设备上接收到的遥感数据中包含大量信息，且受到天气等客观条件影响，存在不少干扰信号，为了突出溢油信息，尽可能地消除干扰，准确识别及估算溢油情况，原始数据必须经过复杂的计算机图像处理，才能达到监测的要求。 有些遥感图像的目视效果较差，例如对比度不够、图像模糊；有些图像总体目视效果较好，但对所需要的信息，如边缘部分或线状地物不够突出；有些图像波段多数据量大，例如TM 图像，但各波段的信息量存在一定的相关性，为进一步的处理造成困难。针对上述问题，需要对图像进行增强处理。通过图像增强技术，改善图像质量、提高图像目视效果、突出所需要的信息、压缩图像数据量，为进一步的图像分析判读做好预处理工作。这里依据大量溢油图像处理实验为基础，对海上溢油遥感图像处理中用到的遥感图像增强处理方法上做了探讨和研究，试图找到灵活、简便、实用的处理方法。图像处理方法主要可分为空间域增强和频率域增强两种方法。空间域增强是通过改变单个像元及相邻像元的灰度值来增强图像；而频率域增强是对图像进行傅里叶变换，然后对变换后的频率域图像的频谱进行修改，达到增强的目的。 空间域是指图像平面所在的二维平面，空间域增强是指在图像平面上直接针对每个像元进行处理，处理后像元的位置不变。 空间域增强是图像增强技术的基本组成部分，它包括点运算和邻域运算。点运算虽然简单却是很重要的一类技术。对于一幅输入图像，经过点运算后产生的输出图像的灰度值仅由相应输入像素点的灰度值决定，与周围的像元不发生直
§1 §1.1 卫星海洋遥感的应用 p1 卫星海洋学涉及的详细内容有： ①海洋遥感的远离和方法：包括遥感信息形成的机理、各种波段的电磁波（可见光、红外光、微波）在大气和海洋介质中传输的规律以及海洋的波谱特征； ②海洋信息的提取：包括与海洋参数相关的物理模型、从遥感数据到海洋参数的反演算法、遥感图像处理和海洋学解释、卫星遥感数据与常规海洋数据在各类海洋模式中的同化和融合。 ③满足海洋学研究和应用的传感器的最佳设计和工作模式：包括光谱波段和微波频率的选择、光谱分辨率和空间分辨率的要求、观测周期和扫描方式的研究以及传感器噪声水平的要求。 ④反演的海洋参数在海洋学各领域中的应用。 卫星遥感所获得的海洋数据特点： 1.观测区域大 2.时空同步 3.连续 *卫星遥感资料和卫星海洋学的研究成果在海洋天气和海况预报、海洋环境监测和保护、海洋资源的开发和利用、海岸带绘测、海洋工程建设、全牛气候变化以及厄尔尼诺现象检测等科学问题上有着广泛的应用。（有问答题时加上） §1.2中国气象卫星的发展p6 我国气象卫星包括两个主要系统： 1.极轨卫星系统；2.地球静止卫星系统。 【了解】第一代极轨气象卫星“风云一号”，第一代静止气象卫星“风云二号”，第二代太阳同步轨道气象卫星“风云三号”，第二代静止气象卫星“风云四号”。（风云单号极轨，双号静止） §1.3中国海洋遥感的进步p8 2002年5月15日，我国第一颗海洋探测卫星“海洋一号A”与“风云一号”D气象卫星作为一箭双星同时发射升空； 2007年4月11日，“海洋一号”B卫星发射。 发射海洋一号卫星的主要目的是：观测海水光学特征、叶绿素浓度、海表面温度、悬浮泥沙含量、可溶有机物和海洋污染物质，并兼顾观测浅海地形、海流特征、海面上空气溶胶等要素，掌握海洋初级生产力分布、海洋渔业及养殖业资源状况和环境质量，了解重点河口港湾的悬浮泥沙分布规律，为海洋生物资源合理开发利用、沿岸海洋工程、河口港湾治理、海洋环境监测、环境保护和执法管理等提供科学依据和基础数据。 我国计划发展3个系列的海洋卫星： 1.以可见光、红外波段遥感探测海洋水色和水温为主的“海洋一号”系列卫星； 2.以微波遥感探测可全天候获取海面风场、海面高度和海表面温度场为主的“海洋二号”系列卫星； 3.同时配备光学传感器和微波传感器的可对海洋环境进行综合监测的“海洋三号”系列卫星。 §2 气象卫星与水色卫星 §2.1 遥感和遥感技术p30
海洋遥感的应用与展望 摘要:海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋,以海洋及海岸带作为监测、研究对象,具有快速、多波段、周期性、大面积覆盖等观测能力的空间遥感技术。回顾了海洋遥感发展的4个阶段,介绍了海洋遥感在海洋资源环境调查、动态监测以及海洋污染等方面的应用。最后,提出了海岸带遥感动态监测技术的精确化和定量化研究、海洋遥感地理信息系统建设以及海洋小卫星遥感的应用是未来海洋遥感研究和应用的重点。 海洋覆盖地球面积的71%,容纳了全球97%的水量,为人类提供了丰富的资源和广阔的活动空间,“海洋是全球生命支持系统的一个基本组成部分,是一种有助于实现可持续发展的宝贵财富”(联合国《21世纪议程》,1992),开发利用海洋对人类生存与发展的意义日显重要。多年来国内外投入了大量的人力、物力和财力,利用先进的科学调查技术以求全面而深入地认识和了解海洋,指导人们科学合理地开发海洋、改善环境质量。传统的海岸调查在资料获取、信息处理等方面存在较大局限,主要表现在海岸环境的进入性与通达性较差;近海和海岸环境复杂多变,难以进行多变量同步控制观测;海岸环境变化周期长、信息量大,难以取得理想的可控制数据,在实时处理上也有很大困难。因而,常规的海洋观测手段不可能全面、深刻地认识海洋现象,也不可能掌握全球大洋尺度的过程和变化规律。在海洋资源开发、全球性环境变化监测、海洋权益的维护及沿海地区的综合开发和管理上,都需要有一种新的海洋观测技术替代或补充传统的常规海洋调查方法,而海洋遥感所具有的大范围实时同步、全天时、全天候多波段成像技术优势可以快速地探测海洋表面各物理参量的时空变化规律。海洋遥感(Oceanographic Remote Sensing)是指以海洋及海岸带作为监测、研究对象的遥感,包括物理海洋学遥感,如对海面温度、海浪谱、海风矢量、全球海平面变化等的遥感;生物海洋学和化学海洋学遥感,如对海洋水色、黄色物体、叶绿素浓度等的遥感;海冰监测,如监测海冰类型、分布和动态变化;海洋污染监测,如油膜污染等。海洋遥感是利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理观测和研究海洋的,其内容涉及到物理学、海洋学和信息科学等多种学科,并与空间技术、光电子技术、微波技术、计算机技术、通讯技术密切相关,是20世纪后期海洋科学取得重大进展的关键学科之一,形成了从海洋波谱分析到海洋现象自动识别等一套完整的理论与方法。海洋遥感与常规的海洋调查手段相比具有许多独特的优点:首先,它不受地表、海面、天气和人为条件的限制,可以探测地理位置偏远、环境条件恶劣等不能直接进入的海区;其次,它的宏观特性使它能进行大范围海洋资源普查、海洋制图以及海冰、海洋污染监测;第三,能周期性地监测大洋环流、海面温度场的变化、鱼群的迁移、污染物的运移等;第四,多波段、高光谱海洋遥感可以提供海量海洋遥感信息,开拓人们的视野;第五,能达到同步观测风、流、污染、海气相互作用,并获取能量收支信息。 1 发展回顾 海洋遥感的发展过程,大致经历了4个阶段: 第1阶段(1957~1970年)是起步阶段。 自从1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星以后,人类就步入了太空时代,空间海洋观测是人类空间计划中最早的项目之一。1960年4月1日,美国宇航局(NASA)发射了第一颗气象卫星TIROS-Ⅰ(泰罗斯),其热红外图像能够显示无云海区丰富的海面温度信息,卫星数据由此成为海洋学研究的新的信息源。随后发射的TIROS-Ⅱ卫星,开始涉及海温观测。1961年美国执行水星计划,宇航员有机会在高空亲眼观察海洋。其后,Gemini与Apollo宇宙飞船获得大量的彩色图像以及多光谱图像。尽管这些航天计划主要试验目的是空间技术,但它已展现了从空间观测和研究海洋的潜力。
目录 前言 (2) 第一章海洋溢油应急信息系统的系统规划 第一节开发背景 (3) 第二节需求分析 (3) 第三节工作流程 (3) 第二章海洋溢油应急信息系统的系统分析 第一节溢油监视和信息支持功能 (5) 第二节溢油应急反应功能 (6) 第三节溢油模拟培训演习 (10) 第四节系统U-C矩阵分析 (10) 第五节组织业务关系图 (12) 第六节系统数据分析 (12) 第三章海洋溢油应急信息系统的总体设计 第四章设计总结
前言 近年来,各国不断发生溢油、漏油事故,石油泄露被称为海洋污染的超级杀手。包括我国在内,各类油污染事件呈上升趋势,造成了不可估量的经济损失和环境危害。 去年11月23日凌晨,在渤海湾一艘装载8万吨原油的马耳他籍“塔斯曼海”轮船发生撞船事故。大量原油泄漏海面。经过评估,这起泄油事故给我国带来的环境经济损失达1亿多元,中方已经就此提出了索赔。 去年底发生在西班牙海域的“威望号”油轮断裂事件,导致7.7万桶燃油泄漏。生态学家称,这是迄今为止世界上最严重的漏油事件,为此,仅西班牙一国为清理“威望号”漏油污染就已耗资10亿美元。有统计显示,每年通过各种途径泄漏于海洋的石油和石油产品约占世界石油总产量的0.5%,其中以油轮遇难造成的污染最为突出。 目前,我国海上石油运量已跃居世界第三位,仅次于美国和日本。据预测,2000年至2010年这一阶段,我国石油需求年增长率将由4.3%升至5.4%。如何将海洋溢油造成的浪费和污染减少到最小,已成为我国急需解决的问题。因此，建立良好的溢油应急信息系统至关重要。 第一章溢油应急信息系统规划 一、开发背景 海洋是世界商品的主要通道，有90%的商品往来要通过海运。在海运中，平均30个小时发生一次严重的海难事故，往往是人亡货漏。在海运货物中，石油和石油产品约占38%。目前，海上货运总量已达60多亿吨。大油轮的载重量高达55万吨。全世界每年约有500~600万吨石油溢出流入海洋，其中船舶溢油约占三分之一。1999年12月的“厄立卡”事件、1978年的“阿莫科-卡迪兹”事件和1967年的托里·卡尼翁事件造成3次环境灾难。 国内外高度重视海洋船舶溢油的危害，已有国际油污损害责任公约、国际油污损害赔偿基金公约、油轮所有人自愿承担油污责任协定、油轮油污责任暂行补充合同等公约和协定。 二、需求分析 据中国国家海洋局相关领导介绍，海洋溢油是中国近海经常发生的重要环境灾害之一。一九七六年到二00六年，中国沿海平均每四天发生一起溢油事故。其中，溢油量在五十吨以上的溢油事故六十多起。二00三年在渤海湾发生的“塔斯曼海”轮溢油事故以及二00七年威海北部黄海海域发生“恒冠三六”轮溢油事故，溢油量均在二百吨以上。这些溢油事故对中国海洋生态环境、生态资源带来灾难性的影响。
海洋调查与观测课程考核论文 题目：我国海洋遥感技术的历史及未来发展 姓名： 学号： 分数： 2010年4月25日
我国海洋遥感技术的历史及未来发展 摘要：1957年10月4日，苏联发射的世界第一颗人造卫星“史拨尼克克1号”进入太空。各类卫星技术纷纷出现，其中海洋遥感技术自诞生之日起就引起众多海洋学家、环境学家的高度重视。利用这项技术,人们可以很轻松的取得数万平方公里的近乎实时的数据，利用这些数据可以对海洋环境进行监控，为解决方案提供数据支持。海洋遥感技术的发展是一个循环渐进的过程，从一开始只提供简单大概的数据到现在提供复杂精确的数据，这期间花费了大量的人力物力。 关键词：海洋遥感技术；历史；发展； The history of marine remote sensing technology and future development in China Abstract: October 4, 1957, the Soviet Union launched the world's first artificial satellite, "Hi story of dial Nike Ke 1" into space. Various types of satellite technology have emerged, including ocean remote sensing technology since the date of birth on the cause of many oceanographers and environmental scientists are highly valued. Using this technology, people can easily tens of thousands of square kilometers of the acquisition of near real-time Shu Ju, use these data to monitor the marine environment, provide data support for the settlement program. Ocean remote sensing technology is a gradual process cycle, from the start about the data only provide simple to complex now provides accurate data, this period spent a great deal of manpower and resources. Key words: ocean remote sensing technology; history; development; 我国海洋遥感应用研究起步于七十年代末期。目前，开展的主要工作有：接收气象卫星资料进行海洋环境预报，海洋环境污染航空遥感监测，大面积航空测温，海岸带和深海资源航空遥感调查，利用遥感资料进行悬浮泥沙、叶绿素、海冰的应用研究。近期将建成海洋航空遥感业务系统，同时，积极开发航天遥感技术，包括建立海洋环境卫星遥感资料的接收和处理系统。海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。卫星遥感技术的突飞猛进，为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。目前，美国、日本、俄罗斯等国已发射了10多颗专用海洋卫星，为海洋遥感技术提供了坚实的支撑平台。 1.海洋遥感技术的定义 海洋遥感是指利用传感器对海洋进行远距离非接触观测，以获取海洋景观和海洋要素的图像或数据资料。海洋不断向环境辐射电磁波能量，海面还会反射或散射太阳和人造辐射源（如雷达）射来的电磁波能量，故可设计一些专门的传感器，把它装载在人造卫星、宇宙飞船、飞机、火箭和气球等携带的工作平台上，接收并记录这些电磁辐射能，再经过传输、加工和处理，得到海洋图像或数据资料。 遥感方式有主动式和被动式两种：