Введение 3
1 Анализ современных методов и средств изучения динамики
поверхностного слоя Мирового океана 6
1.1 Контактные измерения параметров океана 6
1.1.1 Судовые измерения 7
1.1.2 Буйковые измерения 8
1.2 Спутниковые измерения 10
1.2.1 Температура поверхности океана 11
2 Функциональные возможности информационной системы для построения градиентных полей поверхности Мирового океана 13
2.1 Формирование файловой структуры исходных спутниковых данных . 13
2.1.1 Исходные файлы формата HDF 16
2.1.2 Описание конвертора Parser 18
2.1.3 Алгоритм экспорта данных 20
2.2 Процедуры и функции информационной системы 21
3 Реализация информационной технологии 24
3.1 Изучение динамики градиентных полей температуры поверхности
Мирового океана 24
Заключение 31
Список использованных источников 32
Измерения океанологических характеристик производятся, как правило, в динамически неустойчивой стратифицированной среде, все параметры которой изменяются как во времени, так и в прост пространстве. Все это выдвигает жесткие требования к организации, методике, технике измерений и к выбору технических средств. Кроме того, важнейшим фактором становятся задачи определения продолжительности и пространственно-временной дискретности измерений, выбора аппаратуры с оптимальной чувствительностью. Для решения этих задач необходимо располагать определенными сведениями о характерных пространственно¬временных масштабах океанологических, явлений, вертикальных и горизонтальных градиентах параметров среды. Полученные к настоящему времени результаты океанологических исследований позволяют судит о значительной изменчивости процессов в Мировом океане, масштабы которых могут составлять от долей секунд до десятков лет во времени и от километров до размеров океанов в пространстве. Поэтому при постановке океанографических наблюдений всегда необходимо четко представлять, какие масштабы изменчивости будут исследоваться для решения поставленной задачи. Учитывая временные и пространственные масштабы изменчивости процессов в океане, следует определить пространственную и временную дискретность наблюдений за процессами, выбрать соответствующий вид океанографических работ и технические средства исследования.
Оценка и прогнозирование изменения характеристик природных систем является важной научной задачей в фундаментальном и прикладном значении [1].
Наибольший интерес для исследований вызывают крупномасштабные океанические фронтальные зоны (ОФЗ) климатического происхождения, поддерживаемые глобальным перераспределением количества движения и тепла. Изменчивость ОФЗ служат отражением процессов протекающих в мировом океане [2].
Проблему ограниченности данных по времени и пространству решают современные методы дистанционного зондирования. Базы спутниковых данных содержат информацию о различных характеристиках как земной поверхности, так и поверхности океана, что позволяет широко использовать эти данные в научно-исследовательской деятельности. С помощью спутниковых данных удобно изучать процессы поверхностного слоя океана, различные по масштабам и времени.
Для определения изменчивости структурной организации поверхностного в слоях океана необходима количественная оценка изменений параметров в пространстве. В качестве объекта для таких оценок можно использовать фронтальные зоны, то есть зоны, в которых градиенты основных гидрофизических полей значительно отличаются от средних значений градиентов вне пределов данной зоны .
Немаловажным является непосредственно средство обработки информации. В лаборатории Экологической информатики Института биофизики СО РАН проводится разработка программных средств для изучения процессов в водных экосистемах Мирового океана, в том числе изучение гидрологических процессов. Один из таких продуктов - это информационная система для изучения изменчивости поверхностного слоя океана на основе спутниковых данных SSVOSatD (Sea Surface Variability of Ocean based on Satellite data), разработанная Анкудиновым А.А. под руководством Картушинского А.В. Данная система предназначена для проведения исследований в рамках научного направления Института биофизики СО РАН.
Целью данной работы является разработка технологии обработки спутниковых данных для изучения динамики поверхности Мирового океана.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- проанализировать современные методы и средства изучения процессов в океане по спутниковых данным;
- провести дополнение исходного банка данных спутниковой информацией по температуре поверхности океана и осуществить конвертацию первичных данных в соответствующий формат;
- проанализировать структуру исходных спутниковых данных;
- изучить технологию обработки спутниковых данных по температуре поверхностного слоя океана с использованием информационной системы для расчета и построения градиентных полей поверхности мирового океана;
- рассчитать и проанализировать динамику основных температурных фронтальных зон в Атлантическом и Тихом океане по различным пространственно-временным масштаб усреднения исходных спутниковых данных
В ходе выполнения дипломной работы достигнуты следующие основные результаты:
- проанализированы современные методы и средства изучения процессов в океане по спутниковым данным;
- проведено дополнение исходного банка данных спутниковой информацией по температуре поверхности океана и осуществлена конвертация первичных данных в соответствующий формат;
- реализована технология обработки спутниковых данных по температуре поверхностного слоя океана с использованием программных средств для расчета градиентных полей в Мировом;
- осуществлен расчет и проанализирована динамика основных температурных фронтальных зон в Атлантическом и Тихом океане по различным пространственно-временным масштабам усреднения исходных спутниковых данных;
При продолжении исследования в данном направлении необходимо будет решить проблему дальнейшего дополнения базы данных информацией.
В ходе работы сформированы следующие перспективы для дальнейшего исследования в данном направлении:
- дальнейшее дополнение базы спутниковых данных;
- построение меридиональных и широтных градиентов для концентрации хлорофилла поверхности мирового океана.
