חקירת הקשר בין כלורופיל פני הים ותכונות עיקריות של ים סין הדרומי עם מידע לווין

תצפיות לוויין מציעות גישה מצוינת לחקור את התכונות של פרמטרים ימיים עיקריים, כולל כלורופיל פני הים וטמפרטורה, גובה פני הים, ואת הגורמים הנגזרים פרמטרים אלה, כגון חזיתות. המחקר שלנו מראה כיצד להשתמש בתצפיות לווין כדי לתאר פרמטרים מרכזיים ואת מערכות היחסים שלהם. מדעי נתוני הלוויין משנת 2002 עד 2017 שימשו לתיאור תכונות פני השטח של ים סין הדרומי.

תצפית הלוויין של כלורופיל היא גורם, המשמש להגנה על האוקיינוס. גורמים הקשורים לשונות כלורופיל נחקרו באמצעות סדרת זמן. ניתן ליישם את השיטה על אוקיינוסים גלובליים אחרים ולסייע להבנת הדינמיקה הימית והאקוסיסטם.

אנו מציגים הליך שלב אחר שלב לרכישת נתוני לוויין בפרמטרים שונים המתארים את השונות המרחבית והזמןית וקביעת יחסי גומלין בין גורמים שונים. משתניות מרחבית ותת-זמנית של פרמטרים מתקבלות. הם פונקציה אורתוגונלית אמפירית ואת יחסי הגומלין בין גורמים שונים נרכשים על ידי מקדמי מתאם אפס.

עבור טמפרטורת פני הים ורכישת נתונים כלורופיל פני הים, להוריד ערכת נתונים של תצפיות לווין מ MODIS אקווה, אשר הרזולוציה המרחבית של שתי ערכות הנתונים הוא בערך 4.5 ק"מ במרווחים יומיים. אחסן את קבצי הלוויין שהורדו לתיקיית הנתונים והבנה את ספריית התיקיות כפי שמוצג. הוסף את הנתיב של ארגז הכלים לקובץ NetCDF ב- MATLAB ובחר הוסף עם תיקיות משנה כדי להקיף את הנתיבים של תיקיית הסקריפטים.

הנתיב עבור כל הספריות הנדרשות של הנתונים והפונקציות יופיע בנתיב החיפוש MATLAB. ואז לטעון את נתוני טמפרטורת פני הים לתוכנה ניתוח. לרכישת ערכת נתונים אנומליה פני הים, להוריד נתוני אנומליה מפלס הים היומי עם רזולוציה מרחבית 25 קילומטר מאותה מסגרת זמן ולהזן את הפקודה לטעון את נתוני אנומליה פני הים יום אחד.

כדי להשיג את נתוני מהירות הרוח, הורד את נתוני הרוח מאותה תקופת זמן מתוך מוצר ביניים לניתוח מחדש של ERA והזן את הפקודה כדי לקרוא את נתוני הרוח של חודש אחד. משתני u, v ו- time המתקבלים מייצגים את הזונל והמרידיאן בכל המהירויות ובזמן המתאים בהתאמה. כדי לגשת לערכות הנתונים של הטופוגרפיה, הורד את נתוני הטופוגרפיה ברזולוציה גבוהה מאתר האינטרנט של המרכזים הלאומיים למידע סביבתי והזן את הפקודה כדי לטעון את נתוני הטופוגרפיה לתוכנת הניתוח.

המשתנים XX, YY ו- ZZ מציינים את קו הרוחב, קו האורך והעומק המתאים בהתאמה. בשל כיסוי העננים הגדול בטמפרטורת פני הים ובנתונים של כלורופיל פני הים, השתמש בפקודה כדי להחליף את הנתונים המקוריים בנתונים הממוצעים של שלושת הימים. מכיוון שהרזולוציה המרחבית אינה עקבית עבור ערכות נתונים שונות, הזן את הפקודה לאינטרפולציה של טמפרטורת פני הים ותוני כלורופיל פני הים לרשת מרחבית זהה לרשת המרחבית של פני הרוח וגמת הים.

הזן את הפקודה כפי שצוין כדי לחשב את מתח הרוח ואת סלסול מתח הרוח. כדי לחשב את טמפרטורת פני הים החודשית, את סדרות הזמן של חריגות הרוח וגמת פני הים כממוצעים של 30 יום בכל פיקסל, הזן את הפקודה כמצוין. להחלקה מרחבית, הזינו את הפקודה להפעלת הסקריפט כדי להחליק את נתוני טמפרטורת פני הים הממוצעים לשלושה ימים בכל פיקסל.

כדי לקבוע את שיפוע טמפרטורת פני הים, הזן את הפקודה כדי להפעיל את התסריט כדי לחשב את הזונאל ואת מרידיאן את כל מעברי טמפרטורת פני הים כהבדל טמפרטורת פני הים בין שני הפיקסלים הקרובים ביותר חלקי המרחק המתאים. כדי לזהות חזית על-ידי בדיקת הערך של מעבר הצבע של טמפרטורת פני הים, סמן את הפיקסל כפיקסל קדמי פוטנציאלי אם הערך גדול מסף מוגדר. כדי לחשב את ההסתברות הקדמית החודשית של התבוננות בחזית עבור טווח זמן מסוים, הזן את הפקודה.

כדי לטעון את הנתונים החודשיים לניתוח, הזן את הפקודות והחל פונקציה אורתוגונלית אמפירית כדי לתאר את השונות המרחבית והזקתית של הפרמטרים השונים. התוכנית תחשב את הגודל, eigenvalues, משרעת של פונקציות אורתוגונל אמפירי עבור ערכת הנתונים. כדי לקבוע את המתאם בקנה המידה העונתי, הזן את הפקודה כדי לחשב את המתאמים בין שני גורמים המשתמשים בסדרת הזמן שלהם בכל פיקסל.

לאחר מכן הזן את הפקודה כדי לחשב את המתאמים בין הסטיות החודשיות של כלורופיל פני הים וגורמים אחרים. כדי להציג את מידע הלוויין, הזן את הפקודה כדי להפעיל את הסקריפט כדי ליצור חלון ראווה של מידע לווין, כולל כלורופיל פני הים, טמפרטורה ורוח, אנומליה פני הים והפצה חזיתית. הזן את הפקודה כדי להציג את תוצאת הפונקציה האמפירית orthogonal.

לאחר מכן הזן את הפקודה כפי שצוין כדי לחשב את הקשר בין הכלורופיל לגורמים אחרים בשדות עונתיים וחגומים. לטופוגרפיה השפעה בולטת על ההתפלגות המרחבית של כלורופיל פני הים עם כלורופיל פני הים הגבוה המופצת בעיקר לאורך חופי ים סין הדרומי שבו הטופוגרפיה רדודה. הרוח מושפעת גם אורוגרפיה עם הצד החכירה של ההרים מאופיין ברוח חלשה תלתל מתח רוח בולט מזוהה מדרום מערב לים סין הדרומי.

הסף המיושם כאן לוכד ביעילות את מיקום החזית ומבטיח את תיאור גבולות גושי המים שלמים. בניתוח זה, פונקציה אורתוגונלית אמפירית אחד כבש שונות גדולה בחלק הצפוני של ים סין הדרומי. הממוצע החודשי המקביל של סדרת הזמן הראה כי כלורופיל פני הים היה גבוה במהלך החורף ומדוכא במהלך הקיץ.

האזור הסמוך לחוף הדרום-מערבי התאפיין בעוצמה חלשה, וההטיה המקבילה נלכדה בעיקר על ידי פונקציה אורתוגונלית אמפירית 2. ערכי כלורופיל פני הים היו גבוהים בקיץ ונמוכו בחורף, שהיה בעיקר מחוץ לשלב בהשוואה לאזור הצפון. ואכן, סדרת הזמן החודשית לתפקודים אורתוגונליים אמפיריים הוכיחה שונות עונתית ברורה עם פונקציה אורתוגונלית אמפירית שני פונקציות אורתוגונליות אמפיריות מובילות אחת על ארבעה חודשים.

המתאמים בין הכלורופיל לגורמים אחרים מייצגים את יחסי הגומלין בין הגורמים. לדוגמה, בניתוח זה, טמפרטורת פני הים מתואמת באופן שלילי עם הכלורופיל בעוד מתח הרוח מתואם באופן חיובי עם הכלורופיל. לכן, כלורופיל גבוה היה קשור עם טמפרטורה נמוכה ורוח חזקה עבור נתונים אלה.

זיהוי השונות של פרמטרים באוקיינוס ולחקור את מערכת היחסים שלהם עם כלורופיל הם קריטיים וחשובים עבור הדינמיקה באוקיינוסים והמערכת האקולוגית הימית. פעילויות פרונטל חשובות במיוחד מכיוון כלורופיל גבוה קשור בדרך כלל לחזית. ייתכן שינוי כדי לשנות את הסף של זיהוי קדמי ואת הגישה הטובה ביותר כדי לאמת את החזית היא להשוות אותם עם תצפיות המכון.

לסיכום, שימוש בתצפיות לוויין יכול לתאר במדויק את ההתפלגות המרחבית ואת השונות הזמנית בתכונות פני הים. עם הרזולוציה הגוברת של תכונות מפורטות יותר ניתן לזהות ולחקר בעתיד.