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第二章温度、盐度与密度数据的分析2.1温度、盐度与密度资料分析专题1.CTD资料的处理原理与方法作业1.CTD资料的读取与处理2.2水团分析方法2.3经验正交函数分解（EOF）专题2.EOF分析及物理解释作业2.水温资料的EOF分析及讨论2.4数值模式结果校验我国温盐预报的当前进展示例：国家海洋环境预报中心的业务化预报业务化预报产品包括：1.20个近海区域，主要旅游城市，海水浴场的日平均海温预报2.渤，黄，东，南海海的海温日预报与周预报产品。水温的周预报1.如何刻画空间分布特征？水平分布图2.如何刻画年际的差异？给出距平。综合分析法示例----水平二维的空间特征和季节尺度上的时间变化特征“看图说话”依照一定逻辑来说明。比如：1.分析各子图中水温空间（水平）分布的特征2.分析统一月份表、底层水温分布的差异3.分析统一水层内水温的季节变化特征综合分析法示例----在特征分析的基础上推理变化机制机制分析1冬季水温的空间分布特征a.海洋表层热通量的作用b.平流的热输送作用c.初步分析的基础上需要做进一步的统计验证综合分析法----课堂练习请同学们思考以下问题1.叙述夏季表、底层水温的空间分布特征及其差异。2.分析某年夏季表、底层水温的高低由什么因素决定？需要考虑哪些因素的影响？表、底层的影响因素一样吗？提示：热通量，环流，水团机制分析问题1：夏季表、底层水温的水平分布完全不同，是否都是海洋表面热通量的作用？问题2：既然底层水温不由海洋表面热通量决定，还有其他的可能因素吗？综合分析法----课堂练习专题1.CTD资料的处理原理与方法CTD资料处理的主要步骤1.将实测原始数据转换成科学计算物理量2.对资料进行实验室校正3.对资料进行海上比测校正4.对资料进行时间滞后订正5.对资料进行编辑和质量控制6.进行平滑处理，按照压力记存处理数据7.计算盐度、密度和与压力对应的水深，按照规定深度记存处理数据8.对资料进行详细的存档说明，方便数据的归档与交换1.将实测原始数据转换成科学计算物理量CTD的测量数据包括：电导率，水温，压力，溶解氧电流，溶解氧温度，溶解氧温度，pH我们希望转化得到的数据包括：温度，盐度，压力，溶解氧，pHa.多数CTD，此步骤可在配套软件中实现b.注意转换时，按需要选择物理量的单位2.对资料进行实验室校正a.由左图可见,两个CTD的精度在18个月间的多个航次中不断变化b.需在每次进行海洋调查前，进行CTD的实验室校正2.对资料进行实验室校正----示例WoodsHole实验室建立的CTD系统实验室校正公式其中，x,y,z为CTD系统测得的压力，水温和电导率。P,T,C为对应要素的真值。Alpha,beta为已知常数。压力采用三阶多项式拟合，温度采用二阶多项式拟合。电导的实验室校正需建立在压力和水温校正的基础上。a,b,c,d为多次测量拟合的系数。3.对资料进行海上比测校正除了定期对CTD资料进行实验室校正外，因现场调查中海况对测量精度的影响，还需对资料进行海上比测校正。a.大面站观测时，对多站位多水层（表层，中层，底层）进行水样的现场采集b.回到实验室中，使用更高精度的盐度计进行测量c.可采用线性回归的方式，拟合得到校正后的盐度。S采水（认为真值）=a*S现场+b计算校正后盐度与现场盐度的相关系数的平方，作为校正关系合理性的指标之一。4.对资料进行时间滞后订正a.产生原因：CTD快速下放时，温度探头的响应相对电导和压力探头慢（实际操作中下放速度不宜过快）b.此时用温度、电导和压力计算盐度会出现偏差，特别是在跃层处，盐度曲线出现不合理的尖峰。c.需要进行滤波来消除时间滞后效应。去尖峰。5.对资料进行编辑和质量控制首先，由于CTD下放过程中会扰动原有水层，因此，通常只保留下放阶段的CTD资料。其次，检验相邻两要素记录之间的变化，不能超过一定幅度。称为一阶差分质量控制。对于压力，无论深水/浅水，不能超过5kPa对于温度，深水不能超过0.005度，浅水不能超过0.05度对于电导，深水不能超过0.005mS/cm，浅水不能超过0.05mS/cm6.进行平滑处理，按照压力记存处理数据将压力分为有序的小区间，然后将落在每个小区间的电导率，水温等要素数据，分别进行平滑处理，作为小区间中点压力处的相应要素值。示例a.如0-20kPa，20-40kPa，40-60kPa等划分若干小区间b.在20-40kPa之间有9个观测值c.对上述9个测量值进行算术平均d.以30kPa的压力记录为准保存e.其他区间中点压力处做类似处理7.计算盐度、密度和与压力对应的水深，按照规定深度记存处理数据盐度的计算利用电导率，水温和压力的多项式计算盐度密度的计算在Matlab下推荐使用seawater工具箱按照深度记存数据内插（插值函数），标准层7.Seawater工具箱及密度计算可以计算密度的工具箱有若干种，均是基于状态方程计算密度。推荐使用seawater工具箱使用的函数为[density]=sw_dens(S,T,P)注意变量的输入顺序8.对资料进行详细的存档说明，方便数据的归档与交换存档说明需要包括a.调查的航次，单位，站号，站位，观测日期b.使用观测仪器的型号，性能和主要技术参数c.处理资料的基本步骤d.资料处理中使用的重要公式，如盐度的校正公式e.观测时的其他情况，如水色，透明度及各天气要素，如风，温，湿，压等，方便对数据的综合分析。“一劳永逸”存档说明越详细高效，越能节约日后的沟通成本