太平洋波高熵的分布变化规律研究

《太平洋波高熵的分布变化规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第21卷第4期海　洋　科　学　进　展Vol.21No.42003年10月ADVANCESINMARINESCIENCEOctober,2003太平洋波高熵的分布变化规律研究X1231韩树宗,乔方利,朱大勇,郭佩芳(1.中国海洋大学,山东青岛266003;2.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;3.国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州310012)摘　要:使用1992年10月到1998年12月连续共75个月、230个重复周期的Topex/Poseidon卫星高度计有效波高资料,对南、北太平洋波高熵的空间分布特征和时间变化规律进行了研

2、究。统计分析了太平洋波高熵的多年的空间分布特征和多年各月的时间变化规律。结果表明,太平洋波高熵呈现出中间低、南北高的马鞍形空间分布特征和明显季节变化的规律,与太平洋的平均有效波高和气候分布特征和变化规律相一致。给出了南北太平洋模拟波高熵的计算公式及计算稳定性检验。关键词:太平洋;卫星高度计;有效波高;波高熵中图分类号:P731122文献标识码:A文章编号:167126647(2003)0420424208[1]对于不确定性的度量,数学上可以用熵来描述。一个随机场的无序程度在理论上也可以用它的熵来表示。自从19世纪Clausius在热力学中提

3、出熵的概念用以描述热力学的状态以来,熵成功地被引入到自然科学和社会科学的许多学科中,其中最为著名的是Shannon于20世纪40年代在信息论的研究中提出的“信息熵”概念。其后,熵概念的研究与应用极大地促进了各门学科的发展。人们一直在积极地寻求熵在海浪研[2,6]究中的引入、扩展和应用,近一二十年来,取得了一些积极的研究成果。海洋卫星遥感使得海洋学者能够获得大尺度的海浪的波高资料,这比以往现场观测的资料在空间上要丰富的多,使研究海面波浪的整体特性不仅成为可能,且成为必要。海浪理论如概率分布和波谱的方法,多是基于现场的海浪观测,而大范围的随机波

4、高分布则可以用波高熵的原理确定。本文采用由波高统计分布[5]定义的波高熵,利用1992年10月至1998年12月Topex/Poseidon卫星高度计的观测资料,计算了太平洋波高熵,并分析了其时空分布特征和变化规律,作为将熵概念引入海浪研究的应用探讨。卫星高度计是一种指向星下的主动式雷达,发射微波通常在Ku波段或C波段。高度计垂直向下发射脉冲信号,经海洋表面反射后回到接收天线。通过分析返回脉冲的强度和波形,可以获取海面有效波高信[7～8][9～12]息,它的出现和运用使得人们在更为广阔的时间域和空间域上对波浪研究成为现实。Topex/Pos

5、eidon是美国与法国于1992年8月11日联合发射的高度计卫星,是已发射的高度计卫星中唯一的双波段高度计卫星。其轨道高度达1336km,轨道倾角为66°,轨道重复周期为10d,它提供了迄今为止时间最长,数据质量最高的全球风,浪和海面高度同步观测资料,成为近年来卫星高度计应用研究的一个重要数据源。充分利用Topex/Poseidon数据资料深入研究太平洋波高熵的空间分布特征和时间变化规律,对于我国海上航运、石油开采、远洋渔业活动及其他海上各种活动具有重要意义。X收稿日期:2003209203资助项目:国家高新技术研究发展规划项目———高频地

6、波雷达单站反演表层海流的技术研究(2002AA639480)和渤海动力环境地波雷达信息同化技术(2002AA639150);国家基础研究发展规划重点项目———渤黄东海环流及其变异预测数值模式和海洋大气灾害应用(G1999043809)作者简介:韩树宗(19702),男,江苏南通人,硕士,讲师,主要从事海洋遥感应用和海洋工程环境研究。(责任编辑　武建平)4期　　　　　　　　　　　　　韩树宗,等:太平洋波高熵的分布变化规律研究4251　资料来源及处理方法本文选取的研究海域为(105°E～70°W,0°～60°N;140°E～75°W,0°～60

7、°S)(图1),所用资料为1992年10月到1998年12月Topex/Poseidon卫星高度计230个卫星轨道重复周期、连续75个月的有效波[7]高连续资料。在资料使用之前,进行预处理和质量控制。根据测波计数参数标志位,湿对流层校正标志位,干对流层校正标志位,卫星姿态比标志位,以及其它的一些标志位(陆地,冰)剔除失真的“坏资料”。将经过预处理和质量控制后的所有有效波高资料,根据其轨道经纬度分配到1.5°×1.5°的地理区域计算网格中,将资料按网格存储,在进行地理位置分布统计时,以网格为空间单位进行统计计算。图1　研究海域及T/P卫星轨道

8、Fig.1StudyareaandT/Psatelliteorbit2　波高熵的形式波高的熵分布,既表现了波高的分布特征,蕴含着风区和风时的信息,同时又反映了海浪的“混乱”程度。