基于海洋表层遥感观测的次表层温度异常遥感反演研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41601444
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Currently multisource satellite remote sensing provides diverse sea surface observations at multi-spatial-temporal scales, but is limited to the surface layer of the ocean. The satellite remote sensing is unable to detect subsurface dynamic environmental information since the electromagnetic wave is confined to the surface layer, restricting the study of the ocean interior spatial-temporal variations. Since many important ocean processes and features are located well below the sea surface and at considerable depths, it is essential to determine the extent to which such surface remote sensing observations can be used to develop information about the ocean's interior. Many subsurface phenomena have surface manifestations that can be interpreted with the help of satellite measurements to derive key parameters of subsurface and deeper ocean processes. This study aims to break the sea surface bound for satellite measurements, and extend the satellite remote sensing observation range from sea surface to subsurface, so as to derive the subsurface dynamic parameters. This study proposes novel approaches based on machine learning to estimate subsurface temperature anomaly (STA) at large scale from satellite remote sensing observations including sea surface temperature (SST), sea surface height (SSH), sea surface salinity (SSS), sea surface wind field (SSW) as well as their derived features with the help of Argo in situ data for model training and testing. By setting up reliable empirical statistical and machine learning models, we can derive the subsurface temperature anomaly (STA) over large scale, and then employ Argo gridded data for result validation and accuracy evaluation. Subsurface and deeper ocean remote sensing has the ability to derive ocean interior dynamic parameters (especially the thermohaline structure) and enables us to characterize subsurface and deeper ocean processes and features and their implications for the climate change.
目前多源卫星遥感提供了丰富的多时空尺度对海观测资料。然而,受海表对电磁波束缚的影响,海洋次表层的动力环境信息传统遥感难以探测,大都依靠现场观测获取,制约了对海洋内部时空变化的研究。虽然卫星遥感仅能直接获取海表参数信息,但许多海洋次表层现象都会在海洋表面有所表征,因此结合海表表征现象与机制模型,可推演海洋次表层关键动力参量,如温度异常。本项目旨在打破海表对卫星遥感的束缚,将卫星对海观测拓展到海表以下,以感知海洋次表层热力异常,拓展卫星遥感对海观测范围。充分利用表层多源卫星观测资料,如海表温度、海表高度、海表盐度及海表风场等参量,通过构建合理可靠的经验统计与机器学习模型,反演海洋次表层温度异常,用Argo实测数据做验证开展精度评价。该项目的研究有助于发展深海遥感技术,可为海洋内部三维动力过程研究提供数据支持,对于认识海洋内部的热力变异、动力过程及其在全球气候变化过程中的作用有重要意义。

结项摘要

基于卫星遥感观测准确反演海洋次表层温度信息对于深入了解海洋内部的动力过程与暖化现象有重要意义。如何应用现有的卫星遥感资料结合浮标观测资料反演海洋内部关键动力环境信息场是具有挑战性的海洋遥感技术前沿。本研究融合多源卫星遥感(海表高度、海表温度、海表盐度与海表风场)和浮标观测资料(Argo浮标现场观测),创新应用高级机器学习(随机森林、XGBoost等)和地理空间建模方法(地理加权回归),发展了大尺度海洋次表层温度遥感反演模型,准确反演了海洋次表层温度场信息。利用Argo次表层现场观测开展反演验证、精度评价与适用性评估,并有效分析了海洋次表层温度遥感反演的季节时空变化特征。研究表明集成学习模型可以很好地解释海洋的非线性过程,能够通过卫星遥感观测结合浮标观测准确反演海洋次表层温度场。而地理加权回归模型考虑了海洋过程的空间非平稳性,能够显著改进普通线性回归的反演精度,且模型具有很好的可解释性。不论是机器学习方法还是地理加权回归模型均能取得较高的反演精度,可满足海洋内部观测的精度需求。本研究大大拓展了卫星对海观测维度,将卫星对海观测范围从海洋表层延伸至次表层乃至中深层。本研究可为长时序、大尺度海洋内部参量信息遥感反演与时序重建提供依据,有助于进一步发展基于卫星观测的深海遥感反演方法,对于认识海洋内部暖化过程及其全球气候变化意义有重要作用。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Retrieving ocean subsurface temperature using a satellite-based geographically weighted regression model
使用基于卫星的地理加权回归模型检索海洋地下温度
  • DOI:
    10.1029/2018jc014246
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hua Su;Linjin Huang;Wene Li;Xin Yang;Xiao-Hai Yan
  • 通讯作者:
    Xiao-Hai Yan
Retrieving Temperature Anomaly in the Global Subsurface and Deeper Ocean From Satellite Observations
从卫星观测中反演全球地下和更深海洋的温度异常
  • DOI:
    10.1002/2017jc013631
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Su Hua;Li Wene;Xiao-Hai Yan
  • 通讯作者:
    Xiao-Hai Yan
Subsurface temperature estimation from remote sensing data using a clustering-neural network method
使用聚类神经网络方法根据遥感数据估算地下温度
  • DOI:
    10.1016/j.rse.2019.04.009
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Lu, Wenfang;Su, Hua;Yan, Xiao-Hai
  • 通讯作者:
    Yan, Xiao-Hai
Digitizing the thermal and hydrological parameters of land surface in subtropical China using AMSR-E brightness temperatures
利用 AMSR-E 亮温数字化中国亚热带地表热力和水文参数
  • DOI:
    10.1080/17538947.2016.1247472
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Digital Earth
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Su Yongxian;Chen Xiuzhi;Su Hua;Liu Liyang;Liao Jishan
  • 通讯作者:
    Liao Jishan
Sea Ice Extent Detection in the Bohai Sea Using Sentinel-3 OLCI Data
利用Sentinel-3 OLCI数据探测渤海海冰范围
  • DOI:
    10.3390/rs11202436
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Su Hua;Ji Bowen;Wang Yunpeng
  • 通讯作者:
    Wang Yunpeng

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其他文献

Effect of work status on leakage and contact pressure of C/C composite finger seal
工作状态对C/C复合指形密封泄漏量和接触压力的影响
  • DOI:
    10.1177/0954406215625677
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王莉娜;陈国定;苏华;路菲;张延超
  • 通讯作者:
    张延超
黑蚂蚁醇提物石油醚部位对亚急性衰老氧化小鼠血清和脑组织抗氧化作用的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华中医药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏启表;何飞;曾宪彪;苏华;牙启康;吕纪华;卢文杰;何开家;韦宝伟;韦桂宁
  • 通讯作者:
    韦桂宁
周向收敛与人字槽组合型指尖密封结构与性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕文洋;苏华
  • 通讯作者:
    苏华
表面活性剂对高水溶性药物阿魏酸
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    药学服务与研究, 2005, 5(2):153-156
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏华;胡晋红;李凤前
  • 通讯作者:
    李凤前
齐藤凹顶藻的化学成分研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱校斌;袁兆慧;李敬;史大永;苏华;郭书举;韩丽君
  • 通讯作者:
    韩丽君

其他文献

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苏华的其他基金

全球增暖下的海洋内部温盐信息遥感反演与时序重建
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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