《全球海洋锋面数据集公开发布》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: 熊萍
  • 发布时间:2025-05-15
  • 近日,上海海洋大学海洋生物资源与管理学院陈新军教授团队将锋面识别算法拓展应用于全球海域,结合全球范围内走航观测数据,对该算法及多种海表温度产品进行了系统的验证与比较分析,构建了首个全球高分辨率中尺度锋面数据集。该数据集自今年1月在全球公开发布以来,累计下载量已超过5.0TB。

    海洋锋面是位于全球上层海洋中的离散、普遍存在的海洋学特征,可以被认为是狭窄的三维边界,在这些边界内,海水的某些特性(如温度、盐度或叶绿素浓度等)在相对较短的水平距离内会发生显著变化。海洋锋面识别在渔业资源评估、渔场预测、污染物分布监测等方面具有重要应用价值。

    锋面识别算法能够基于卫星观测的海表环境信息自动提取锋面信息,是目前获取和监测区域及全球锋面活动的主要手段。然而,其识别结果的可靠性易受算法性能与卫星数据质量等因素影响,长期以来缺乏系统的原位观测对其准确性进行验证评估,此外当前常用的多种海表数据产品在锋面识别结果上存在显著差异,这些都限制了识别算法在多学科领域的广泛应用。

    研究团队有效克服了传统方法的局限性,系统评估了持续性锋面的长期变化规律,对不同产品的锋面识别结果进行了系统验证与比较。研究结果首次通过原位观测系统验证了锋面识别算法的性能,显著提升了卫星遥感锋面识别技术在多学科研究中的应用信心与前景。构建的开源数据集与算法为海洋动力学、海洋渔业、海洋生态、生物地球化学循环及气候变化研究提供了重要支撑,也为海洋AI模型的训练提供了数据基础。

  • 原文来源:https://www.nmdis.org.cn/c/2025-05-14/83779.shtml
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2025-04-29
    • 近日,上海海洋大学海洋生物资源与管理学院陈新军教授团队研究成果“A global daily mesoscale front dataset from satellite observations: In situ validation and cross-dataset comparison”被地学领域知名期刊《Earth System Science Data》(影响因子11.2,地球科学1区)正式接收。该研究将前期研发的锋面识别算法拓展应用于全球海域,结合全球范围内走航观测数据,对该算法及多种海表温度产品进行了系统的验证与比较分析,构建了高分辨率中尺度锋面数据集(https://doi.org/10.5281/zenodo.14373832)。该数据集自今年1月在全球公开发布以来,累计下载量已超过5.0TB。 海洋锋面是位于全球上层海洋中的离散、普遍存在的海洋学特征,可以被认为是狭窄的三维边界,在相对较短的水平距离内,某些特性(如温度、盐度或叶绿素浓度等)会发生显著变化。锋面处的次级环流、辐聚效应及强混合等动力过程显著影响着海洋中的物质、能量输运与生态过程。海洋锋面在海洋动力过程、渔场学、海洋生态学等方面发挥关键作用,对渔业资源评估、渔场预测、污染物分布监测及海洋军事等方面具有重要应用价值。 锋面识别算法能够基于卫星观测的海表环境信息自动提取锋面信息,是目前获取和监测区域及全球锋面活动的主要手段。然而,其识别结果的可靠性是多学科研究应用的基础,易受算法性能与卫星数据质量等因素影响。长期以来,缺乏系统的原位观测对其准确性进行验证评估,限制了识别算法在多学科领域的广泛应用。此外,当前常用的多种海表数据产品(如单卫星、多卫星融合和再分析数据)在锋面识别结果上存在显著差异,亟需系统评估以为相关研究提供指引。 团队通过此前改进的直方图锋面识别算法,有效克服了传统方法在近海锋面识别、锋面连续性及重复识别等方面的局限性(Xing et al., 2023b),并系统评估了持续性锋面的长期变化规律(Xing et al., 2024)。该研究在此基础上进一步优化算法以适用于全球海域,并利用全球走航观测的原位温度数据,对不同SST产品的锋面识别结果进行了系统验证与比较。研究发现,ESA多卫星融合产品的识别效果最佳,其提取的锋面与走航观测结果高度匹配,且验证指标在时间和空间上具有良好的一致性;REMSS多卫星融合产品和GLORYS模型再分析数据次之,而MODIS单卫星产品和HadGEM3气候模式的识别效果较差。此外,走航观测所得的全球锋面发生频率与卫星识别结果具有很强的空间一致性。这些结果首次通过原位观测系统验证了锋面识别算法的性能,显著提升了卫星遥感锋面识别技术在多学科研究中的应用信心与前景。构建的开源数据集与算法为海洋动力学、海洋渔业、海洋生态、生物地球化学循环及气候变化研究提供了重要支撑,同时也为海洋AI模型的训练提供了数据基础。 该成果由上海海洋大学陈新军教授课题组联合山东大学于海庆副教授团队共同完成。本文第一作者为上海海洋大学博士后邢勤旺,通讯作者为陈新军教授、余为教授及山东大学于海庆副教授。该研究得到了上海市启明星项目(扬帆专项)、中国博士后科学基金会和山东省自然科学基金等项目的资助。近年来,研究团队在锋面识别及其渔业效应领域取得了系列研究成果,相关文章链接如下: https://doi.org/10.5194/essd-2024-592 https://doi.org/10.1038/s41467-024-48566-w https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113627 https://doi.org/10.1016/j.pocean.2023.103072 https://doi.org/10.1016/j.pocean.2022.102743
  • 《欧洲海洋局发布《未来科学简报》:海洋科学中的大数据》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-05-25
    • 2020年4月27日,欧洲海洋局发布《未来科学简报》第6期,题为“海洋科学中的大数据”。本期简报指出海洋科学正在迅速进入数字时代,并探讨了大数据,如高速率获取的、高维度多变量的海量数据,以推进海洋科学的潜在可能。 简报第一章探讨了海洋观测范围和规模的扩大,以及自动化采样和“智能传感器”,正在导致数据的不断累积。这为通过更复杂的、跨学科的分析来改变我们研究和理解海洋提供了机会,并为海洋资源的管理提供了新的方法。然而,更多的数据并不一定意味着我们有正确的数据来回答许多关键的科学问题,并就可持续利用海洋资源作出科学、数据驱动的管理决策进行了讨论。简报指出,为了提高海洋大数据财富的价值,大数据就必须公开共享、互操作,并将其整合到复杂的跨学科分析中,这些要以人工智能为基础。然而,海洋科学界还没有达到大数据革命的程度,“数据泛滥”带来了一系列独特的挑战,这对许多海洋科学家来说都是新的挑战。本文分析了在海洋科学数据采集、数据处理和管理、计算基础设施和互操作性、数据共享、大数据分析、数据验证、培训和协作方面相关的瓶颈和机遇,提出应克服某些特定的挑战,以确保海洋大数据价值的最大化。并提供了大数据在支持海洋科学中应用的一些最新进展和案例。 第二章探讨了气候科学和海洋生物地球化学,特别着重于欧洲和全球计划,以整合用于全球气候谈判的碳和其他生物地球化学数据。第三章讨论了如何利用大数据创建高分辨率、多学科的生境地图,以规划新的海洋保护区。第四章着眼于海洋生物观测,包括遗传序列、图像和水声数据,并呼吁建立一个全球连接的长期生物观测网络,以便利用大数据进行更复杂的跨学科分析。第五章论述了海洋和近海的食物供应,重点是水产养殖和利用人工智能管理海虱等暴发以及鲑鱼养殖。 为使海洋科学成为大数据驱动的学科,在第六章中,简报提出以下建议: ? 通过不断开发“智能传感器”以实现自动采样和数据处理,从而加强数据采集,以便机器能够收集更多的海洋数据。另外建议提高数据传输的效率,以便进行更多的实时或接近实时的分析和决策; ? 通过更广泛地采用基于可查找、可访问、可互操作和可重用(公平)原则的社区数据标准和精心设计的数据管理计划,加强数据处理和管理,使数据具有机器可读性。建议更多地利用现有的海洋数据管理基础设施; ? 通过升级欧洲海洋数据管理基础设施,处理和交换更多的多学科和实时数据,提高数据的互操作性和可访问性。这些基础设施应该包括更集成的云计算、数据存储和大数据分析工具。建议欧洲海洋科学共同体更多地参与开发虚拟研究环境和欧洲开放科学云倡议。建议这些基础设施应长期保持下去,多媒体和数字部门的计算技术应得到更多的跨学科应用; ? 通过新的激励措施和协议,如社会网络或数据影响因素,改善科学家、工业界和政府之间的数据共享 ? 通过发展数据科学家与海洋科学家之间的密切合作、开发标准化模型和精心管理的社区数据集来培训算法,增加大数据分析的使用并确保数据验证; ? 通过建立新的区域和全球海洋科学网络,并巩固现有网络,开展人工智能方面的专门培训。建议培训数据管理员,以保持数据输入人工智能算法的质量; ? 以工作组的形式加强海洋科学家、计算机科学家、数据科学家和数据管理人员之间的合作,让数据科学家参与海洋研究的设计。 (李学荣 编译)