基于追踪数据的全球中尺度涡旋偶极子自动识别方法

田丰林，苑忠浩，刘巍，程领骑，陈戈,2*

( 1.中国海洋大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266100；2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室，山东 青岛 266237；3.自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室，广东 深圳 518034；4.青岛市计量技术研究院，山东 青岛 266100)

1 引言

中尺度涡旋是一种广泛存在于海洋中的环形水流，它们的尺度通常超过数十至数百千米，影响时间持续数十至数百天，并且它们对全球海洋中的热、盐和生物化学物质的传播和平衡发挥着重要作用[1]。对于海洋中存在的数千个涡旋，可以分为气旋涡(Cyclonic Eddy, CE)和反气旋涡 (Anticyclonic Eddy, AE)[2]。此外，如果把涡旋的彼此关系考虑进来，海洋中还存在许多偶极子的结构，它们由一个气旋涡和一个反气旋涡组成。偶极子在海洋中很常见，特别是在海洋东边界附近[3]或者是西边界流有关地区[4]。有证据显示在卡迪兹湾地区存在许多间歇性的水面以下的偶极子[5]。最近发现的一项研究表明存在一些偶极子在南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current， ACC）地区以10倍于罗斯贝（Rossby）波的速度传播[6]。

随着观测手段的发展，目前积累的1993年1月至2016年9月间的卫星高度计数据使我们能够进行大尺度和长时间序列的中尺度涡偶极子的研究，此外，卫星还提供了海面温度异常、海面盐度异常数据辅助探究偶极子。这些海量的数据（数十TB）一方面为研究偶极子提供了更多的数据支持，另一方面也对计算效率提出了更高的要求，传统的人工识别方法需要通过目视观测[6]，工作量巨大，识别结果具有较大的主观性，并且难以有效地利用已有的遥感数据集，亟须提出新的自动识别算法。……