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不同滤波方法对揭示全球海洋条带结构的比较

张宇 管玉平 陈朝晖 刘海龙 黄瑞新

不同滤波方法对揭示全球海洋条带结构的比较

张宇, 管玉平, 陈朝晖, 刘海龙, 黄瑞新
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  • 海洋条带结构是近年物理海洋学研究的一个新热点. 在海洋中, 条带结构往往被大尺度环流过程所掩盖. 把这种隐蔽的海水运动现象显现出来的办法是对时间平均的速度场进行空间滤波. 利用全球简单海洋资料同化分析系统资料和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的气候系统海洋模式模拟数据对三种一维滤波方法进行了比较, 分别是常用的高斯和汉宁滤波方法, 以及本文引入的切比雪夫滤波方法. 结果表明, 尽管三种方法均可获得条带结构, 但以切比雪夫方法为最佳; 另外, 设计高通滤波器时需设定截断频率, 而它的选定取决于对具体数据的频谱分析, 当选取的归一化的截断频率值在0.1和0.4之间时, 可以有效地揭示出条带结构在全球海域内的分布. 因此本文的研究方法为海洋条带结构的深入研究提供了一个有力工具.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CB956201, 2013CB956204)和国家自然科学基金(批准号: 91228202, 40976011)资助的课题.
    [1]

    Williams G P 1978 J. Atmosph. Sci. 35 1399

    [2]

    Soomere T 1995 Phys. Rev. Lett. 75 2440

    [3]

    Lu H L, Chen Z Y, Li Y X, Yang K 2011 Acta Phys. Sin. 60 085202 (in Chinese) [陆赫林, 陈忠勇, 李跃勋, 杨恺 2011 物理学报 60 085202]

    [4]

    Chen R, Liu A D, Shao M L, Hu G H, Jin X L 2014 Acta Phys. Sin. 63 185201 (in Chinese) [陈冉, 刘阿娣, 邵明林, 胡广海, 金晓丽 2014 物理学报 63 185201]

    [5]

    Zhang Y Z, Xie T 2014 Acta Phys. Sin. 63 035202 (in Chinese) [章扬忠, 谢涛 2014 物理学报 63 035202]

    [6]

    Shi B R 2010 Chin. Phys. B 19 095201

    [7]

    Baldwin M P, Rhines P B, Huang H P 2007 Science 315 467

    [8]

    Maximenko N A, Bang B, Sasaki H 2005 Geophys. Res. Lett. 32 L12607

    [9]

    van Sebille E, Kamenkovich I, Willis J K 2005 Geophys. Res. Lett. 38 L02606

    [10]

    Ollitrault M, Lankhorst M, Fratantoni D, Richardson P, Zenk W 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L05605

    [11]

    Wang J B, Spall M A, Flierl G R, Malanotte-Rizzoli P 2012 Geophys. Res. Lett. 39 L10601

    [12]

    Maximenko N A, Melnichenko O V, Niller P P, Sasaki H 2008 Geophys. Res. Lett. 35 L08603

    [13]

    Buckingham C E, Cornillon P C 2013 J. Geophys. Res. 118 448

    [14]

    Cravatte S, Kessler W S, Marin F 2012 J. Phys. Oceanography 42 1475

    [15]

    Kamenkovich I, Berloff P, Pedlosky J 2009 J. Phys. Oceanography 39 1631

    [16]

    Huang R X 2013 J. Tropical Oceanography 32 1 (in Chinese) [黄瑞新 2013 热带海洋学报 32 1]

    [17]

    Qiu B, Rudnick D L, Chen S M, Kashino Y J 2013 Geophys. Res. Lett. 40 2183

    [18]

    Davis A, Lorenzo E D, Luo H, Belmadani A, Maximenko N, Melnichenko O, Schneider N 2014 Geophys. Res. Lett. 41 L057956

    [19]

    Ivanov L M, Collins C A, Margolina T M 2012 J. Atmosph. Oceanic Technol. 29 1111

    [20]

    Melnichenko O V, Maximenko N A, Schneider N, Sasaki H 2010 Ocean Dynamics 60 653

    [21]

    Yu Y Q, Liu H L, Lin P F 2012 Chin. Sci. Bull. 57 3908

    [22]

    Feng X, Liu H L, Wang F C, Yu Y Q, Yuan D L 2013 Chin. Sci. Bull. 58 3504

    [23]

    Rhines P B 1975 J. Fluid Mech. 69 417

    [24]

    Richards K J, Maximenko N A, Bryan F O, Sasaki H 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L03605

  • [1]

    Williams G P 1978 J. Atmosph. Sci. 35 1399

    [2]

    Soomere T 1995 Phys. Rev. Lett. 75 2440

    [3]

    Lu H L, Chen Z Y, Li Y X, Yang K 2011 Acta Phys. Sin. 60 085202 (in Chinese) [陆赫林, 陈忠勇, 李跃勋, 杨恺 2011 物理学报 60 085202]

    [4]

    Chen R, Liu A D, Shao M L, Hu G H, Jin X L 2014 Acta Phys. Sin. 63 185201 (in Chinese) [陈冉, 刘阿娣, 邵明林, 胡广海, 金晓丽 2014 物理学报 63 185201]

    [5]

    Zhang Y Z, Xie T 2014 Acta Phys. Sin. 63 035202 (in Chinese) [章扬忠, 谢涛 2014 物理学报 63 035202]

    [6]

    Shi B R 2010 Chin. Phys. B 19 095201

    [7]

    Baldwin M P, Rhines P B, Huang H P 2007 Science 315 467

    [8]

    Maximenko N A, Bang B, Sasaki H 2005 Geophys. Res. Lett. 32 L12607

    [9]

    van Sebille E, Kamenkovich I, Willis J K 2005 Geophys. Res. Lett. 38 L02606

    [10]

    Ollitrault M, Lankhorst M, Fratantoni D, Richardson P, Zenk W 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L05605

    [11]

    Wang J B, Spall M A, Flierl G R, Malanotte-Rizzoli P 2012 Geophys. Res. Lett. 39 L10601

    [12]

    Maximenko N A, Melnichenko O V, Niller P P, Sasaki H 2008 Geophys. Res. Lett. 35 L08603

    [13]

    Buckingham C E, Cornillon P C 2013 J. Geophys. Res. 118 448

    [14]

    Cravatte S, Kessler W S, Marin F 2012 J. Phys. Oceanography 42 1475

    [15]

    Kamenkovich I, Berloff P, Pedlosky J 2009 J. Phys. Oceanography 39 1631

    [16]

    Huang R X 2013 J. Tropical Oceanography 32 1 (in Chinese) [黄瑞新 2013 热带海洋学报 32 1]

    [17]

    Qiu B, Rudnick D L, Chen S M, Kashino Y J 2013 Geophys. Res. Lett. 40 2183

    [18]

    Davis A, Lorenzo E D, Luo H, Belmadani A, Maximenko N, Melnichenko O, Schneider N 2014 Geophys. Res. Lett. 41 L057956

    [19]

    Ivanov L M, Collins C A, Margolina T M 2012 J. Atmosph. Oceanic Technol. 29 1111

    [20]

    Melnichenko O V, Maximenko N A, Schneider N, Sasaki H 2010 Ocean Dynamics 60 653

    [21]

    Yu Y Q, Liu H L, Lin P F 2012 Chin. Sci. Bull. 57 3908

    [22]

    Feng X, Liu H L, Wang F C, Yu Y Q, Yuan D L 2013 Chin. Sci. Bull. 58 3504

    [23]

    Rhines P B 1975 J. Fluid Mech. 69 417

    [24]

    Richards K J, Maximenko N A, Bryan F O, Sasaki H 2006 Geophys. Res. Lett. 33 L03605

  • [1] 陆赫林, 王顺金. 离子温度梯度模湍流的带状流最小自由度模型. 物理学报, 2009, 58(1): 354-362. doi: 10.7498/aps.58.354
    [2] 陈冉, 刘阿娣, 邵林明, 胡广海, 金晓丽. 使用基于动态程序规划的时间延迟法分析直线磁化等离子体漂移波湍流角向传播速度和带状流结构. 物理学报, 2014, 63(18): 185201. doi: 10.7498/aps.63.185201
    [3] 彭晓东, 邱孝明, 陆赫林, 王顺金. 逆磁效应对交换模湍流产生的带状流的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 6387-6391. doi: 10.7498/aps.58.6387
    [4] 黄茂静, 包芸. 湍流热对流近底板流态与温度边界层特性. 物理学报, 2016, 65(20): 204702. doi: 10.7498/aps.65.204702
    [5] 武宇, 易仕和, 陈植, 张庆虎, 冈敦殿. 超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究. 物理学报, 2013, 62(18): 184702. doi: 10.7498/aps.62.184702
    [6] 洪文玉, 严龙文, 赵开君, 董家齐, 程 均, 钱 俊, 罗萃文, 徐征宇, 黄 渊, 杨青巍, 兰 涛, 俞昌旋, 刘阿棣. HL-2A装置中的带状流三维特性研究和探针设计. 物理学报, 2008, 57(2): 962-968. doi: 10.7498/aps.57.962
    [7] 陆赫林, 李跃勋, 杨恺, 陈忠勇. 磁场剪切对离子温度梯度模带状流产生的影响. 物理学报, 2011, 60(8): 085202. doi: 10.7498/aps.60.085202
    [8] 易 鸣, 靳伍银, 马 军, 李延龙. 时变反应扩散系统中螺旋波和湍流的控制. 物理学报, 2008, 57(5): 2832-2841. doi: 10.7498/aps.57.2832
    [9] 梅栋杰, 范宝春, 黄乐萍, 董刚. 槽道湍流的展向振荡电磁力壁面减阻. 物理学报, 2010, 59(10): 6786-6792. doi: 10.7498/aps.59.6786
    [10] 梅栋杰, 范宝春, 陈耀慧, 叶经方. 槽道湍流展向振荡电磁力控制的实验研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8335-8342. doi: 10.7498/aps.59.8335
    [11] 全鹏程, 易仕和, 武宇, 朱杨柱, 陈植. 激波与层流/湍流边界层相互作用实验研究. 物理学报, 2014, 63(8): 084703. doi: 10.7498/aps.63.084703
    [12] 张旭, 沈柯. 环形腔中激光振荡输出的横向斑图及向光学湍流的转变. 物理学报, 2001, 50(11): 2116-2120. doi: 10.7498/aps.50.2116
    [13] 季小玲. 部分相干平顶光束通过湍流大气传输的等效曲率半径. 物理学报, 2010, 59(6): 3953-3958. doi: 10.7498/aps.59.3953
    [14] 桑海波, 贺凯芬. 噪声在外加周期信号控制强湍中的作用研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6830-6836. doi: 10.7498/aps.57.6830
    [15] 沈壮志, 林书玉. 声场中水力空化泡的动力学特性. 物理学报, 2011, 60(8): 084302. doi: 10.7498/aps.60.084302
    [16] 李小磊, 秦长剑, 张会臣. 激光空泡在文丘里管中运动的动力学特性. 物理学报, 2014, 63(5): 054707. doi: 10.7498/aps.63.054707
    [17] 易仕和, 陈植. 隔离段激波串流场特征的试验研究进展. 物理学报, 2015, 64(19): 199401. doi: 10.7498/aps.64.199401
    [18] 崔少燕, 吕欣欣, 辛杰. 广义非线性薛定谔方程描述的波坍缩及其演变. 物理学报, 2016, 65(4): 040201. doi: 10.7498/aps.65.040201
    [19] 李爱华, 张凯旺, 孟利军, 李 俊, 刘文亮, 钟建新. 基于graphene条带的硅纳米结构. 物理学报, 2008, 57(7): 4356-4363. doi: 10.7498/aps.57.4356
    [20] 李超, 冉政. 旋涡Lamb矢量与各向同性湍流的统计结构. 物理学报, 2015, 64(3): 034702. doi: 10.7498/aps.64.034702
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-22
  • 修回日期:  2015-02-23
  • 刊出日期:  2015-07-20

不同滤波方法对揭示全球海洋条带结构的比较

  • 1. 浙江海洋学院, 海洋科学与技术学院, 舟山 316000;
  • 2. 中国科学院南海海洋研究所, 热带海洋环境国家重点实验室, 广州 510301;
  • 3. 中国海洋大学, 物理海洋教育部重点实验室, 青岛 266003;
  • 4. 中国科学院大气物理研究所, 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029;
  • 5. Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA02543, USA
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CB956201, 2013CB956204)和国家自然科学基金(批准号: 91228202, 40976011)资助的课题.

摘要: 海洋条带结构是近年物理海洋学研究的一个新热点. 在海洋中, 条带结构往往被大尺度环流过程所掩盖. 把这种隐蔽的海水运动现象显现出来的办法是对时间平均的速度场进行空间滤波. 利用全球简单海洋资料同化分析系统资料和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的气候系统海洋模式模拟数据对三种一维滤波方法进行了比较, 分别是常用的高斯和汉宁滤波方法, 以及本文引入的切比雪夫滤波方法. 结果表明, 尽管三种方法均可获得条带结构, 但以切比雪夫方法为最佳; 另外, 设计高通滤波器时需设定截断频率, 而它的选定取决于对具体数据的频谱分析, 当选取的归一化的截断频率值在0.1和0.4之间时, 可以有效地揭示出条带结构在全球海域内的分布. 因此本文的研究方法为海洋条带结构的深入研究提供了一个有力工具.

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参考文献 (24)

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