第十二章海洋要素圖.ppt

1、第十二章 海洋要素圖,12.1 時(shí)間過(guò)程曲線圖 12.2空間分布圖 12.3點(diǎn)聚圖與頻率圖12.4躍層的確定,12.1 時(shí)間過(guò)程曲線圖,海洋要素圖是將觀測(cè)資料或統(tǒng)計(jì)參數(shù)用直觀圖像顯示出來(lái)，把局部的、瞬時(shí)的海洋現(xiàn)象連貫起來(lái)，顯示現(xiàn)象的全貌和本質(zhì)。,海洋要素有隨時(shí)間、空間、平面、斷面、垂直方向的分布和變化。因此，海洋要素圖應(yīng)顯示這些情況。,要素隨時(shí)間變化圖形的繪制,1、 過(guò)程曲線,在一個(gè)測(cè)點(diǎn)上，某種海洋要素-溫度、鹽度、密度等-隨時(shí)間變化的一條曲線。 根據(jù)所選時(shí)間段，這種曲線圖可以有： 周日變化圖：周日變化過(guò)程曲線；月變化圖：月變化過(guò)程曲線；年變化圖： 年變化過(guò)程曲線； 多年變化圖：多年變化曲線某

2、海洋系統(tǒng)變化圖：系統(tǒng)過(guò)程圖等。,繪制方法,確定坐標(biāo)，通?？v坐標(biāo)為海洋要素的觀測(cè)值，橫坐標(biāo)為時(shí)間。 坐標(biāo)的確定要注意兩點(diǎn)，一是比例尺二是起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。,綜合過(guò)程曲線,多要素或多層次的過(guò)程曲線繪制在同一張圖上。 典型的是流向流速匯在一起。,2、 時(shí)間剖面圖,垂直坐標(biāo)是深度，水平坐標(biāo)是時(shí)間。,表征某種要素沿垂直方向的分布和隨時(shí)間的變化。,在要素值的圖上繪制等值線。,人工繪制：填資料，選等值線的值，確定坐標(biāo)，內(nèi)插繪制,電腦繪制：輸入資料， 編程，內(nèi)插資料成全格點(diǎn)資料，確定坐標(biāo)， 選等值線，繪制 。,多要素時(shí)間剖面圖，將兩種以上要素的等值線繪在同一張時(shí)間剖面圖上。,不同要素的等值線會(huì)有交叉，要用不同的

3、顏色或不同線形繪制,特別要求：只有在個(gè)別記錄的錯(cuò)誤十分明顯時(shí)，才能去除。對(duì)某時(shí)刻缺測(cè)記錄，以虛線連接，缺少三個(gè)以上記錄可不繪制。,3、過(guò)程曲線的平滑修勻,人為的經(jīng)驗(yàn)修勻：憑借工作人員的知識(shí)背景、工作經(jīng)驗(yàn)和對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)水平。,曲線的不規(guī)則擾動(dòng)，多數(shù)是由于偶然因素導(dǎo)致，如船只的搖晃，或風(fēng)生流等。這種擾動(dòng)會(huì)掩蓋曲線基本趨勢(shì)，所以應(yīng)予以消除。,12.2空間分布圖,研究海洋要素空間分布狀況，是海洋科學(xué)的主要任務(wù)之一。繪制要素空間分布圖來(lái)描述海洋要素的分布狀況是非常重要的。,1、垂直分布圖,是最簡(jiǎn)單的一維空間分布圖,描述某一測(cè)站上海洋要素隨深度的變化。,圖的布局要能顯示主要特征，標(biāo)注要清楚、全面。,聲

4、道示意圖,觀測(cè)要素值的符號(hào)要注明，有躍層應(yīng)把躍層上下界畫(huà)好。 如遇有聲道存在，應(yīng)標(biāo)出聲道軸及聲道的位置。,聲道：以聲速垂直剖面極小值為軸形成的水層，能集中大部分傳播的聲能，聲波在其中能傳播至較遠(yuǎn)距離。,2、平面分布圖和斷面分布圖,平面通常用海面或等深面為坐標(biāo)面，其X 軸與緯圈重合， Y軸與經(jīng)圈重合，Z 軸向下。,斷面分布圖取深度為一個(gè)坐標(biāo)軸，要素變化在另一個(gè)軸上。圖形表示空間一個(gè)垂直剖面上要素的分布。,需要注意的是，要素在底層的分布。 由于底層隨深度變化，所以底層不是在一個(gè)平面內(nèi)，但校正起來(lái)很麻煩，所以仍畫(huà)在一張平面圖上，并成為底圖。,等值線分布圖,有水平和垂直兩種。,傳統(tǒng)的步驟 ： （1）定

5、位（2）填圖 （3）草繪 （4）調(diào)整 （5）定圖 （6）簽名、校對(duì)。,2 平面分布圖和斷面分布圖,等值線分布圖,矢量分布圖,用于描繪具有方向性的海洋要素在空間上的分布。,矢量分布圖按表達(dá)方式可分為兩種：流場(chǎng)分布圖和玫瑰圖。,流場(chǎng)分布圖描述某一時(shí)段內(nèi)的不同時(shí)間流動(dòng)的方向和量值。,玫瑰圖描述一個(gè)多變流場(chǎng)在一段時(shí)期內(nèi)矢量分布的統(tǒng)計(jì)狀況，平均流速、流向和出現(xiàn)頻率。,流場(chǎng)分布圖以測(cè)點(diǎn)為圓點(diǎn)，方向以北為起始，然后順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的量值和方向角畫(huà)出矢量長(zhǎng)短和方向。,要注意的是：風(fēng)向和波向是以來(lái)向記錄，流向是以去向?yàn)闇?zhǔn)的。,因?yàn)闆](méi)有時(shí)間軸，因此要在每個(gè)矢量上標(biāo)出時(shí)間來(lái)。,流矢量,流玫瑰圖：常用于表

6、示海面的流場(chǎng)。,矢量由中央向外放射，表示流去的方向。平均流速是以矢量的粗度或標(biāo)值表示。中央數(shù)據(jù)表示流速為零的頻率。,繪制玫瑰圖要求在一個(gè)點(diǎn)上有相當(dāng)多的觀測(cè)值。例如海上固定平臺(tái)。流玫瑰圖可供海洋工程，海上鉆井平臺(tái)，海洋運(yùn)輸，海洋科學(xué)研究等多方面使用。,流玫瑰圖,分布圖的代表性問(wèn)題,由海洋調(diào)查所測(cè)得資料至少受到三種變化的影響：要素的周日變化；要素的逐日變化；要素的臨時(shí)性變化。這三種變化疊加在瞬時(shí)海況上，導(dǎo)致空間分布上的擾動(dòng)。,只有用大面積的同步觀測(cè)才能消除這類擾動(dòng)。,目前大面積同步觀測(cè)還是困難的，而以往歷史資料多數(shù)是非同步的。因此在使用海洋觀測(cè)資料時(shí)要對(duì)其代表性給于適當(dāng)?shù)脑u(píng)估。,對(duì)一次觀測(cè)空間分布

7、圖來(lái)說(shuō)，如果三種變化的幅度之和超過(guò)了海況要素本身變化的幅度，那么，海況就遭到嚴(yán)重歪曲。失去代表性。如果海況要素變化穩(wěn)定，那么即使受到一定的干擾，也不至于使海況基本形式失真改變。,臨時(shí)變化,估計(jì)代表性的指標(biāo)：,是空間分布的最大幅度,分別是平均周日變化，逐日變化的累加幅度，臨時(shí)變化的幅度,空間的分布的代表性是空間分布幅度與三種變化幅度之比。R 接近于1，則代表性好，因?yàn)樾枰?12.3點(diǎn)聚圖與頻率圖,點(diǎn)聚圖和頻率分布圖是兩種非地理空間的分布圖。它們的坐標(biāo)軸不是 空間位置（經(jīng)度、緯度、深度 ），而是要素或要素特征。,這類圖是分析不同要素間的關(guān)系和海洋系統(tǒng)物理特征、統(tǒng)計(jì)特征的。,這類圖的坐標(biāo)空間被稱為特

8、殊的要素物理或統(tǒng)計(jì)空間。,1 點(diǎn)聚圖,點(diǎn)聚圖是根據(jù)兩種相互聯(lián)系的海洋要素之間的關(guān)系，通過(guò)聯(lián)合點(diǎn)繪結(jié)果來(lái)考查海洋要素的空間分布及變化規(guī)律的。它多用于研究水團(tuán)的劃分和混合等方面的問(wèn)題。,1 點(diǎn)聚圖,T-S點(diǎn)聚圖是將溫、鹽兩要素觀測(cè)值，點(diǎn)在T-S座標(biāo)系中相應(yīng)的點(diǎn)上，從而描述出不同的海水在“溫鹽空間”的分布(注意，這里的空間已非一般意義的空間，而是以溫度、鹽度為軸的一個(gè)二維空間)。通常水溫為縱坐標(biāo)，鹽度為橫坐標(biāo)，曲線上的T、S值的點(diǎn)子旁邊應(yīng)該標(biāo)明其所在深度。然后依深度用平滑曲線連接各點(diǎn)，即構(gòu)成了T-S曲線圖。,一個(gè)典型的要素點(diǎn)聚圖是T-S點(diǎn)聚圖,1 點(diǎn)聚圖,在海洋資料分析中，經(jīng)常要處理很多的海洋要素，

9、頻率分布圖是對(duì)海洋要素的的統(tǒng)計(jì)圖示。直觀顯示某個(gè)要素變化的百分比情況。,一個(gè)海溫變化的頻率統(tǒng)計(jì)圖示的例子：,表 1溫度頻率統(tǒng)計(jì),2 頻率分布圖,頻率分配曲線有各種類型：有單峰的、雙峰的、多峰的，但常用的是單峰曲線。 單峰曲線又可分為三類：其一是正態(tài)分布；其二是正偏分布；其三為負(fù)偏分布。,眾數(shù)：是一組數(shù)據(jù)中出現(xiàn)次數(shù)最多的數(shù)值； 中位數(shù)：是指將統(tǒng)計(jì)總體當(dāng)中的各個(gè)變量值按大小順序排列起來(lái)，形成一個(gè)數(shù)列，處于變量數(shù)列中間位置的變量值就稱為中位數(shù)；曲線之所包面積兩側(cè)相等之處。,由于各種因數(shù)的影響,事物的狀態(tài)往往呈現(xiàn)偏態(tài)分布,平均數(shù)大于眾數(shù)的偏態(tài)分布稱為正偏態(tài)分布,平均數(shù)小于眾數(shù)的偏態(tài)分布稱為負(fù)偏態(tài)分布。

10、,正態(tài)分布是一種常見(jiàn)的分布，而且比較有用，觀測(cè)誤差以及其它各種隨機(jī)誤差都遵循正態(tài)分布，但在其它海洋資料中，則常遇到各種偏態(tài)分布，有的偏態(tài)分布可以分解為兩個(gè)相互疊加的正態(tài)分布來(lái)處理。,水文要素在垂直方向上出現(xiàn)急劇變化的水層，稱為躍層。根據(jù)形成原因，躍層可分為二類：由外界條件(如表面增溫和風(fēng)力攪拌等)引起的稱第一類躍層；不同性質(zhì)的水系疊置而成的躍層稱第二類躍層。,定義,12.4躍層的確定,躍層強(qiáng)度、深度和厚度 躍層特性用強(qiáng)度、深度和厚度表征。 “拐點(diǎn)”、頂界和底界、躍層的厚度、則躍層的強(qiáng)度。,12.4躍層的確定,強(qiáng)度= DX/DZ,厚度= ZB-ZA,頂界=A， 頂界深度=ZA,底界=B， 底界深

11、度=ZB,躍層頂界、底界的確定,取兩個(gè)明顯“拐點(diǎn)” 作為躍層的頂界和底界； “拐角”不明顯，應(yīng)從強(qiáng)選取。,躍層頂界、底界的確定,可取雙躍層，如雙躍層靠得近，要取全躍層。,劃定躍層頂界和底界，亦可根據(jù)海區(qū)的具體情況，先選取一躍層強(qiáng)度臨界值，然后沿水文要素(溫、鹽、密度和聲速)垂直分布曲線量取斜率，取斜率大于臨界值的曲線段為躍層。曲線上端點(diǎn)為頂界，曲線下端點(diǎn)為底界。,躍層強(qiáng)度最低的規(guī)定,1淺海 (1)溫躍層強(qiáng)度： (2)鹽躍層強(qiáng)度： (3)密度層強(qiáng)度： (4)聲躍層強(qiáng)度：,2深海 (1)溫躍層強(qiáng)度： (2)鹽躍層強(qiáng)度： (3)密度層強(qiáng)度： (4)聲躍層強(qiáng)度：,躍層特征圖包括躍層強(qiáng)度、躍層厚度和躍層深度分布圖。繪制方法與平面圖相同，即在底圖上填注各站躍層特征值，然后根據(jù)各站的特征值，用內(nèi)插法畫(huà)出等值線。 繪制躍層特征分布圖時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,（1）淺海躍層的各特征值，年變化較大，等值線間隔可視具體情況而定。,（2）深海溫、鹽、密度及聲速躍層特征圖的等值線間隔規(guī)定如下