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Walter Munk

一位年长的欧洲同事告诉我,美国只有两位真正的海洋学家:亨利·斯托梅尔和沃尔特·蒙克
(BRISCOE M,原海洋学会TOS理事会秘书)
这些年来,沃尔特一直是头号人物,不管我们想不想,我们每个人都会时不时地与他进行比较。当我被招到哈佛大学海洋学系主任的时候,是在沃尔特拒绝之后。
(Henry Stammel)

简介

沃尔特-海因里希-蒙克(1917年10月19日-2019年2月8日)是美国物理海洋学家,获得国家科学奖、京都奖和法国荣誉军团等奖项。

蒙克研究广泛,包括海浪、地球自转的地球物理意义、潮汐、内波、深海钻探、海洋声学测量、海平面上升和气候变化。

蒙克的职业生涯始于第二次世界大战爆发前,战争打断了他在斯克里普斯海洋学研究所(Scripps)的博士学习,使他参与美国军事研究工作。蒙克和他的博士生导师哈拉尔德-斯维尔德鲁普(Harald Sverdrup)开发了预测波浪的方法,被用于诺曼底海滩登陆。蒙克的职业生涯包括一些著名的职位,包括成为JASON智囊团的成员,并担任海军部长/海军作战司令部海洋学主席。

主要成就

  • 提出风生环流概念,不仅解释西边界强化现象,也可解得东边界回流;
  • 通过动力学机制解释地球自转的极移;
  • 提出“Project Mohole”项目建议,钻穿地壳以获得边界处的地幔样本;
  • 研究涌浪传播和衰减规律,组织长期的海上海浪调查试验,定义了“有效波高”概念;
  • 提出了著名的潮汐“响应”分析法;
  • 合作发明内波Garrett–Munk谱;
  • 与Wunsch共同开创海洋声学层析法(Ocean Acoustic Tomography),利用声传播来反演大尺度海洋运动及其变化规律;
  • 提出潮汐能量对海洋深层混合的重要性。

轶事

  • 蒙克在1939年开始读博,受二战影响,他1947年获得博士学位。其博士论文仅用3周写完,创造了Scripps最短论文记录。后来,他认识到论文的主要结论还是错误的。
  • 1978年,蒙克为团长的美国海洋科学代表团应邀来我国访问。
  • 第二任妻子是建筑师,和Munk一起建造了自己住的房子(Seiche),并参与建造了Scripps中心园区建筑。
  • 2006年,Munk第二任妻子去世,2011年和社会活动家Mary Coakley结婚。

CARL WUNSCH 的讣告文章

Munk去世后,他的亲密伙伴CARL WUNSCH在Nature杂志发表了讣告文章。下面通过这篇精简的文章回顾伟大海洋学家蒙克的传奇一生。

C. Wunsch, “Walter Munk (1917-2019),” Nature, vol. 567, no. 7747, pp. 176–177, Mar. 2019.

Walter Munk (1917-2019): A founder of modern oceanography.

沃尔特-蒙克彻底改变了我们对海洋和地球旋转的理解。他综合了调查、理论和经验,解决了海浪、潮汐、混合、环流等基本和实际问题。他的早期工作帮助盟军在第二次世界大战中抢滩登陆。从1968年起,他成为JASON的一员,这个精英科学家小组为美国政府提供军事方面的建议。

他性格开朗,直觉敏锐,几乎在他漫长的一生中都预见到了关键的、刚刚成熟的问题。几十年后,其中许多问题仍然是几乎所有物理海洋学和大部分地球物理学的焦点。很怀疑是否会有人再次拥有这样一个通才的能力。他喜欢出海,精通数学,对统计学意义有深刻的理解,对海洋有一种直觉,尽管有时有错误,但他不止一次地找到了正确的答案。

蒙克1917年出生于奥地利,来自维也纳的一个银行家庭。在纽约一家银行工作后,他作为科学家的故事开始了,1939年他跟随一位女友来到加利福尼亚的拉霍亚。在那里,他发现并爱上了物理海洋学,他的导师和朋友是哈拉尔德-斯维尔德鲁普,他是斯克里普斯海洋学研究所的主任,蒙克在那里度过了他的职业生涯。

早年,他因与斯维尔德鲁普合作预测海浪而闻名。在1941年12月珍珠港被轰炸前不久,斯维尔德鲁普让蒙克从美国陆军退役,并最终以老百姓身份被派往五角大楼工作。在1942年11月盟军从沿海进入北非的几个月前,两人担心巨浪会给盟军登陆带来灾难。结合理论和经验主义,斯维尔德鲁普-蒙克的海浪预测方法首次在北非海岸登录中被成功使用。经过进一步发展,它为诺曼底和太平洋登陆提供了帮助。

1950年,蒙克发表了关于海洋大尺度环流的极其丰富论文中的第一篇。他将Sverdrup和物理海洋学家Henry Stommel的不同观点协调起来,形成了风驱动海洋环流的基础理论。他与应用数学家乔治-开利一起,将湾流等洋流与更广泛的数学流体动力学领域联系起来。1951年,他发表了一篇论文,指出他自己的理论在南大洋会因为海底地形而失败。这些观点仍是当前研究的一个主要焦点。

与此同时,蒙克将注意力转向了地球物理学中被认为是无人问津的领域–地球极移和自转率的变化,他认为这是跨越地球科学范围的重要信息源泉。他与合作者戈登-麦克唐纳一起编写了经典教科书《地球的旋转》(1960)。在20世纪50年代,他还是 “Project Mohole”的关键人物,这一个大胆的尝试,即钻穿地壳以获得边界处的地幔样本。蒙克从未隐瞒该项目是失败的事实。他写道,他没有给予它足够的重视;历史学家会说,它被石油工业的政治所束缚。他毫不畏惧,继续前进。

他在1966年发表的 “abyssal recipes”论文中回到了大尺度海洋,将深海的温度和盐度的总体结构解释为上升流和混合的平衡,这一观点也被化学家和生物学家所接受。到2000年左右,这种情况被涉及海底地形的混合机制所取代–这种结果使Munk干脆耸耸肩。他的口头禅是,正确的问题比正确的答案重要得多

在20世纪60年代和70年代,他和英国的合作者David Cartwright恢复了对潮汐的研究,这是一个在20世纪已经奄奄一息的课题,现在是理解海洋混合的关键。到1970年,海洋学家们开始积累”内波”的温度测量值。蒙克和博士后Chris Garrett认为,与海面上的风动波不同,这些波没有风暴和平静期,也没有主要的传播方向。加勒特-蒙克(GM)的内波谱将大量原本神秘的运动整合到一个相对简单的框架中。随之而来的是理论和全球观测的开花结果。

蒙克参与军事工作长达70年之久。他把对海洋的深刻认识与对在海洋中工作的人的关心结合起来,有一种解决实际问题的亲和力。他是战后新成立的美国海军研究办公室(ONR)最早资助的学者之一。他的最后一份ONR合同是在4年前达成的,当时他已经97岁,也是关于表面波的工作。他是JASON的早期成员,对核武器和雷达时代的知名人士的国防建议进行了补充,对海洋的波动机制进行了深入研究,从而帮助解决美国海军的实际问题。

从20世纪70年代中期开始,他对声音在水下传播的研究汇集了他的许多兴趣:波浪、潜艇探测、海洋分层、时间序列分析以及在海上使用新仪器。现在被称为海洋声学层析成像的技术也许是一个超前的想法,这种测量大面积温度和海流的技术可能会像蒙克的许多其他想法一样被证明是革命性的。

作为一个长期的国际旅行者和长期访问者,沃尔特是科学和个人魅力相互作用的一个典范。他培养了一长串有能力的合作者,不分年龄。他喜欢与人打交道:在他家吃午饭或晚饭时,很少有客人不在的。在家里,他的办公桌在入口处,与来来往往的人在一起。他喜欢说,这很好,”只要没有人窃窃私语”。

工欲善其事,必先利其器。
科研软件非常重要,正确的使用科研工具,能提高科研生产力。

文献管理

可能大部分人的第一个文献管理软件是Endnote,但Endnote作为商业软件,存在版权问题。Zotero作为开源的文献管理软件,自由度高,生态环境好,社区已经有很多实用插件,可以在Linux、Windows下工作,跨平台云同步,关键还免费。

Zotero可以作为科研小白的首款文献管理软件。

文献计量、综述

文献计量分析工具可以将国内外文献进行可视化分析,来帮助了解一门学科的前世今生和未来趋势,也是文献综述的得力工具。Citespace功能复杂,属于学院派;VOSviewer上手简单,具备主要分析功能;Bibliometrix基于R语言开发,有不少特色,统计功能强大。

三款软件,可综合使用,取长补短。

文献查询和下载

Scihub可下载大部分历史文献,但最近的文献无法下载;若希望获得最新文献,可在淘宝购买数据库账号,通常含大部分中外数据库;Web of Science即SCI检索,它的数据库质量高且内容丰富,还提供初步的文献计量分析;国外博士论文可使用Open Access Theses and Dissertations数据库。

知网好像因为垄断出事了。

翻译

很多同学并不能做到无障碍阅读英文文献,这时候就需要借助一些翻译软件。英语水平高的同学通过翻译器也可以偷偷懒,实现快速阅读,之后再决定是否精读。

在众多免费翻译软件中,DeepL 的翻译更加到位,并且支持文档翻译,谷歌翻译速度更快。知云PDF阅读器可以做到 PDF 文献的划词翻译,非常便利。

当然还有汉译英功能。

写作

在攥写论文(毕业论文和小论文)环节,大部分同学都是直接选择使用 word 。但是用 word 写大量的公式和论文排版简直太痛苦啦!!

所以建议大家花一点时间去学习使用Latex。大部分SCI学术期刊和毕业论文都有自己的 Latex 论文模板,只需要按照语法把你自己的论文填入到模板当中即可。也无需下载安装庞大的Texlive,直接使用 overleaf 在线编写,非常方便实用!

  • 20美元可以开通overleaf的多人共享编辑和修订模式,可邀请导师或者合作者协同修改。
  • overleaf可以开发票。

语法

同学们直接写出的英文基本上是不太完美的,在提交之前,可以先通过quillbot这款软件进行语言修改,能很方便找出语法错误。quillbot专业版还能帮助你扩展句子,很神奇的工具。

  • quillbot可以开发票。

制图

漂亮的插图可以给论文加分不少,同学们都要熟练掌握一种制图软件。这儿仅仅列出众多软件的几种常用工具,而且是偏向地学类。

掌握一种制图工具可能需要很长的时间,但往往能有意想不到的收获。

最后祝大家都按时完成自己的论文
给自己的学业交上一份满意答卷
今天的分享就到这里啦
拜拜!

专刊信息

近日,《Remote Sensing》(中科院二区TOP)推出“Advances in Satellite Altimetry”专刊,特邀编辑为希腊克里特理工大学Stelios Mertikas教授、澳大利亚纽卡斯尔大学Xiaoli Deng教授和欧空局地球观测项目主管Jérôme Benveniste博士。

在本期专刊中,将接受雷达和激光测高领域的最新研究成果,比如处理算法、定标检验、干涉测高、空间基准、海洋遥感、海平面变化、环流和海洋动力、海岸带测高、极地测高、内陆测高、海洋测绘等各方面应用,并鼓励提交测高应用综述文章。

截止时间

专刊截止时间:31 January 2023

投稿地址

https://www.mdpi.com/journal/remotesensing/special_issues/satellite_altimetry

世界正在经历“百年未有之大变局”,而俄乌冲突无疑是一个重大事件和重要节点。

2022年2月24日,俄罗斯以“非军事化、去纳粹化”为由发起特别军事行动,至今俄乌冲突已超三个月。由此引发的世界级冲击波,对全球各个方面产生深远影响。几个月内,西方在各领域推动与俄“脱钩”,有关俄罗斯的国际科技合作也受到了巨大冲击。有评论称这一科学共同体正在被地缘冲突逐渐摧毁,并预示着科学逆全球化和联盟化的趋势,以及西方科学帝国主义的回归。(出处)

近期Nature发表多篇评述文章,不同立场的科学家对科技领域对俄罗斯的孤立做法进行了严肃的讨论。

Nature 文章

以下内容为仅代表作者个人观点,不代表Nature和本微信公众号观点。

一、乌克兰的抵制

原文:https://www.nature.com/articles/d41586-022-00695-2
作者:Dmytro Chumachenko, National Aerospace University “Kharkiv Aviation Institute”, Kharkiv, Ukraine.

译文

我是乌克兰科学界公开信https://doi.org/hjw9)的发起人之一,该公开信呼吁对俄罗斯2月24日对乌克兰的可耻军事袭击进行广泛的学术制裁(Nature https://doi.org/hjxc;2022)。 到目前为止,已有6,000多名来自乌克兰和世界各地的科学家签署了该协议(go.nature.com/3hoh)。

这种制裁将有效地切断俄罗斯获得新技术、科学研究和信息支持的渠道。如阻止对所有科学数据库和国际资助计划的访问,以及将俄罗斯的科学出版物踢出SCI等检索。

在乌克兰这个难过的时刻,我们恳求国际研究界的大力支持(Nature https://doi.org/hjxb; 2022)。只有团结一致,我们才能在这场可怕的战争中幸存下来。要签署请愿书,请访问 go.nature.com/3cmwp。

二、极地研究需要俄罗斯

原文: https://www.nature.com/articles/d41586-022-01266-1
作者:Sarah Marie Strand, Association of Polar Early Career Scientists, Tromsø, Norway.
Mathieu Casado, Laboratory for Sciences of Climate and Environment, Gif-sur-Yvette, France.

译文

作为极地青年科学协会(APECS; go.nature.com/3ghrtwe)执行委员会的执行董事和副主席,我们表达对多国极地研究人员对俄罗斯学术制裁的震惊。这种分裂将阻碍科学进步,并阻止应对气候变化的重要行动。

极地研究有超越国界的历史传统。例如,1961年的《南极条约》保障了南极洲的国际地位。在冷战期间,美国、法国和苏联合作制定了分析沃斯托克冰芯的计划,该冰芯提供了几个冰川周期中二氧化碳浓度的首次记录,以及将这些排放与全球变暖联系起来的可靠证据。

APECS支持对石油、天然气等燃料的制裁,但谴责学术制裁。科学植根于合作,所以我们应该抵制孤立俄罗斯气候科学家的行动。

波浪骑士是测量海浪的经典设备,目前市场最常见的有荷兰Datawell公司的Waverider产品,其成熟产品主要有两种:加速度计类型和GNSS类型。
avatar

波浪骑士采集的数据有专门的软件进行读取和处理,本文以Datawell 数据为例简单总结处理方法。

软件下载

下载Waves5软件并安装,安装无需注册。

下载地址:https://www.datawell.nl/Support/Download.aspx

导入数据

新建项目,并将存放数据的文件夹导入。之后,数据文件将在左侧栏的Logged中显示。

其数据格式主要有raw,hxv,wvs,spt

数据格式

1、hxv:Raw buoy messages

Meaning: HeXadecimal Vectors
Description: Stream of raw buoy messages
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: HF receiver
Format: Ascii/Text, hexadecimal


该数据包含了浮标的原始记录,半小时一个文件,通过右侧工具栏可以查看统计信息、波浪功率密度谱、二维和三维方向谱。

数据样例

00A4,8B53,80C0,0501,92B7
00A5,A1AB,8040,0101,A978
00A6,C3D7,00D0,0502,5EDF
00A7,65C6,0160,1C01,8E58

数据格式

Format
SSNN,YYYY,HHHN,NNWW,WPPP

SS: status
00: correct
01: transmission error, repaired
02: transmission error, not repaired
03: all-0 or all-1 vector
04: synchronizing
05: = 04 + 01
06: = 04 + 02
07: = 04 + 03
NN: index, 0-255, modulo 256
YYYY: spectral/system word
HHH: heave (vertical displacement), 12 bit, sign-magnitude
NNN: north displacement, 12 bit, sign-magnitude
WWW: west displacement, 12 bit, sign-magnitude
PPP: Parity, BCH(63,51)-code

2、raw: raw buoy displacements

Meaning: RAW displacements
Description: the heave, north, west displacements @ 1.28 Hz
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: post-processing
Format: Ascii/Text, decimal



该数据包含了浮标的位移信息,通过右侧工具栏可以查看时间序列、波浪功率密度谱、二维和三维方向谱。

数据样例:

0, 13, 3, -13
0, 3, 13, -13
0, 15, 17, -11
0, -10, 2, -1

数据格式

Format
sta, hv, no, we

sta: status
0 to 7: see *.HXV
16: one of the three displacements outside +/- 4s.
32: two of the three displacements outside +/- 4s.
48: all three displacements outside +/- 4s.
64: dummy vector to replace unreceived vector
128: gap in GPS link (DWR-G buoys only)
hv: heave [cm]
no: north displacement [cm]
we: west displacement [cm]

3、WVS:the chronological list of upcross waves

Meaning: upcross WaVeS data
Description: the chronological list of upcross waves
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: post-processing
Format: Ascii/Text, decimal


该数据包含了按时间排列的波浪主要信息,通过右侧工具栏可以查看波峰、波谷和周期信息。

数据样例

2012-01-25T05:00:00.000,100, 116, 4.1, 78, 4.0, 62, 3.9, 40, 3.2, 0.534,553
171, 28, -21, 4.071
451, 14, -7, 2.835
385, 8, -20, 2.637
15, 32, -49, 3.230

数据格式

Format
Summary (12 parameters) .
Timestamp: date and time (ISO8601)
Coverage: percentage of raw data used in constructing the upcross waves [%]
Hmax: maximum wave height [cm]
T(Hmax): period of the highest wave [s]
H[1/10]: mean height of the highest 1/10 of the waves [cm]
T(H[1/10]): mean period of the highest 1/10 of the waves [s]
H[1/3]: mean height of the highest third of the waves [cm]
T(H[1/3]): mean period of the highest third of the waves [s]
Hav: mean height of all waves [cm]
Tav: mean period of all waves [s]
eps: bandwidth parameter [-]
NumWaves: number of upcross waves [-]

List of upcross waves (NumWaves x 4 matrix) .
rank, crest, trough, period

rank: index of wave when sorted ascendingly (1 = highest)
crest: maximum heave within present upcross wave
trough: minimum heave within present upcross wave
period: duration of present upcross wave
NB: the wave height of an upcross wave is the difference between crest and trough.

4、spt:the heave and directional spectrum

Meaning: SPecTral data
Description: the heave and directional spectrum
Buoys: DWR MkI, MkII, MkIII
From: post-processing
Format: Ascii/Text, decimal


该数据包含了按时间排列的波浪谱信息。

数据样例:

10
22.0
3.774
1.7287E-2
25.00
14.30
7
0.04125
-0.04500
0.07750
260.2
53.833
0.025,9.9040E-5,60.5,78.6,-2.95,1.71
0.030,6.6547E-4,99.8,69.2,3.77,2.47
0.035,7.6734E-3,279.8,46.3,-0.37,4.47
0.040,8.4804E-3,292.5,67.5,4.55,2.50

数据格式

Format
System file (12 parameters)
tn: transmission index (1 to 8)
Hs: significant wave height [cm]
Tz: zero-upcross period [s]
Smax: maximum of the psd S(f) [m^2/Hz]
Tref: reference temperature [°C, centigrade]
Tsea: Sea surface temperature [°C, centigrade]
Bat: Battery status (0 = empty to 7 = full)
Av: offset of the vertical accelerometer
Ax: offset of the x-accelerometer
Ay: offset of the y-accelerometer
Ori: buoy orientation [°]
Incli: magnetic inclination [°]

Spectrum file (64 x 6 array)
f, S(f) / Smax, Dir(f), Spr(f), Skew(f), Kurt(f)

f: wave frequency [Hz]
S(f) / Smax: relative psd (power spectral density) [-]
Dir(f): wave direction [°]
Spr(f): directional spread [°]
Skew(f): skewness of the directional distribution [-]
Kurt(f): kurtosis of the directional distribution [-]

波浪能量密度谱计算方法

能量密度谱主要包含一下信息:

能量:海面高度波动的方差。
能量密度谱:积分之后即能量。
周期:峰值即周期(频率)。

使用Matlab可做如下计算和测试:

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% Load spectral density data From SPT file
TrPath='test.spt';
TrFid = fopen(TrPath,'r'); % 路径
FormatString='%f,%f %*[^\n]'; % 读取数据的类型
Ctr = textscan(TrFid, FormatString, 'HeaderLines', 12,'EndOfLine','\r\n');
Ctr = cell2mat(Ctr); % 转矩阵
fclose(TrFid);

% Load max value of spectral density form SPT file
TrPath='test.spt';
TrFid = fopen(TrPath,'r');
FormatString='%f'; % 读取数据格式
smax = textscan(TrFid, FormatString, 'HeaderLines', 3);
smax = cell2mat(smax); % 转矩阵
fclose(TrFid);

% Calculate PSD using RAW data
wb=load('test.raw');
fs_g=1.28;% hz
len=length(wb(:,2));
[Pxx_wb,fxx_wb]=pwelch(wb(:,2)/100,fix(len/20),[],[],fs_g,'onesided');

% Plot
figure('name','wavebuoy')
plot(Ctr(:,1),Ctr(:,2)*smax(1));hold on
plot(fxx_wb, Pxx_wb);
legend('From SPT file','By matlab pwelch')

可见使用波浪骑士的原始波动数据计算PSD和SPT文件中的PSD是符合的。所以采集数据之后,既可以使用wave5进行数据处理,也可以自己编程实现,二者一致。

方向谱

波浪骑士可观测海浪的三个方向的加速度,进而可以通过交叉谱确定方向谱。

Maltab开源程序包diwasp也可以独立计算方向谱,下面比较Wave5软件和diwasp计算方向谱的差异。

Matlab程序

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% WB的方向谱
folder ='C:\Users\lei\Documents\MATLAB\diwasp';
addpath( genpath(folder) );

ID.fs=1.28;
ID.depth=25;
ID.datatypes={'elev','dspx','dspy'};
ID.layout=repmat([0 0 25]',[1 length(ID.datatypes)]);

wb=load('C:\Users\lei\Documents\wavebuoy\2021\November\2021-10-24T06h30Z.raw');
ID.data=wb(:,2:4)/100;

SM.freqs = [0.01:0.002:0.7];
SM.dirs = [-180:1:180];
SM.xaxisdir = 0 ;

EP.dres = 180 ;
EP.nfft = 64;
EP.iter = 100;
EP.smooth = 'ON';
EP.method = 'DFTM';

[SMout,EPout]=dirspec(ID,SM,EP,{'PLOTTYPE',2,'FILEOUT','sampleout.spec'});

结果为:

MATLAB计算的方向谱和波浪骑士自带工具显示的方向谱形态大致符合,但是角度相差了90度。原因不确定,但可能是参考轴的差异引起。后面需要进一步分析差异原因。

海洋潮汐由诸多分潮组成,同潮图的绘制是潮汐研究的常见操作。这里介绍GMT绘制同潮图的主要步骤,并导出振幅和相位的等值线,转为kml格式,以便在google earth查看。

数据下载

使用AVISO网站的FES2014潮汐模型,各分潮为单独的nc文件。
内容包含:

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$ ls
2n2.nc k2.nc m3.nc m8.nc mm.nc msf.nc nu2.nc q1.nc s2.nc ssa.nc
j1.nc l2.nc m4.nc mf.nc mn4.nc mu2.nc o1.nc r2.nc s4.nc t2.nc
k1.nc m2.nc m6.nc mks2.nc ms4.nc n2.nc p1.nc s1.nc sa.nc

绘图代码

以山东周边海域M2和S2分潮为例绘图。

主要用到了grdcontour绘制等值线,在相位一行代码中,注意加入-Z+p,代码如下。

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#!/usr/bin/env bash
ps=sd.ps

gmt pscoast -R115/125/34/42 -JM6i -Baf -Gburlywood -Di -A10 -P -K --FORMAT_GEO_MAP=dddF > $ps
gmt grdimage "m2.nc?amplitude" -J -R -O -K -Q >> $ps
gmt pscoast -R -J -Gwhite -Df -K -O >> $ps

gmt grdcontour -R "m2.nc?phase" -J -Gl123/37/120/34,122/39/125/39 -C20 -A40+f7p+a0+u@. -Z+p -Wc0.25p,white -Wa0.75p,white -O -K >> $ps
gmt grdcontour -R "m2.nc?amplitude" -J -GlBL/TR -C20 -A40+f7p+a0 -Wc0.25p,black -Wa0.75p,black -O -K >> $ps

M2

S2

数据导出

首先使用grdcontour-D输出等值线文件,再使用gmt2kml制作kml文件,可进一步导入Google Earth。

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# Output data
gmt grdcontour -R "m2.nc?phase" -J -C10 -A20+f7p+a0 -Wc0.25p,gray -Wa0.75p,gray -Dcontours_p.txt
gmt grdcontour -R "m2.nc?amplitude" -J -C10 -A20+f7p+a0 -Wc0.25p,red -Wa0.75p,red -Dcontours_a.txt
# Transform to kml
gmt 2kml contours_p.txt -Wthick,black -Fl > contours_p.kml
gmt 2kml contours_a.txt -Wthick,white -Fl > contours_a.kml

导入Google Earth

海冰遥感测量的中国研究

本文使用文献计量快速获取中国学者在海冰厚度遥感方面的研究现状。工具为VOSviewer和R语言包bibliometrix,数据源为Web of Science。

基本原理

卫星高度计可以通过测量海冰表面(含积雪)到海水面的高度,进而利用浮力公式得到海冰总厚度。因为雷达高度计分辨率低,而激光高度计沿轨分辨率高,因此极地海冰研究多采用激光高度计。由于浮力公式和介质密度密切相关,因此海水密度、海冰密度和积雪密度是影响测量结果精度的关键因子。下图说明了海冰厚度反演的基本原理(季青 etal., 2016):

数据源

由于数据开放程度高,原理简单,海冰反演在我国的研究较为广泛。另外我国极地事业的不断发展也对海冰调查提出了更多需求,促进了该领域的发展。下面以Web of Science检索的SCI文章为样本,简单统计中国学者的研究情况。使用的关键词为“sea ice” and “depth” and “satellite”,设置国家为中国,出现106篇文章,其中包含一部分的国际合作研究。

文章数量

从数量看,中国学者发表的海冰厚度成果增长趋势明显,2021年发表的相关SCI文章超过15篇。预计我国在将来还将发表更多的海冰厚度反演文章。

从数量看,作者主要有Qu Bo(Nantong University),Wang Bin(Tsinghua Univ),Zhou Lu(Tsinghua Univ),Cheng Xiao(Sun Yat Sen Univ),Liu JP(Beijing Normal Univ), Xie Hongjie (Univ Texas San Antonio)等人。

合作作者

从合作网络看,国内学者在海冰反演领域合作密切,并以单位及合作单位的形成作者群体,图中红橙蓝节点为清华、北师、遥感所的合作,其中清华又表现出丰富的国际合作。图中左下为极地中心(Lei ruibo)、武大研究群体,中间的紫色群体有桥梁连接作用,为MOSAiC任务的研究人员,有丰富和国际合作背景。继续向左连接到另一个国外研究群体(Xie Hongjie),并最终连接南京大学(Shen Xiaoyi)群体,在南大群体作者中可见卫星中心相关人员,表示二者有项目合作。

合作机构

从卫星海冰厚度的研究机构看,国内主要有清华、北大、中科院、北师、中山大学、武大、原海洋局系统单位、南大、南信等单位。主要的国外合作机构有nasa等。最大的节点为清华和中科院,清华的国际合作又强于其他机构。

关键词

意外的是,尽管WoS数据检索主题是“sea ice”,但关键词主题最广的却是积雪厚度(snow depth),由此可见积雪厚度对卫星反演海冰的重要性和创新性,这也说明现在从事海冰厚度反演,无法避免的需要积雪厚度信息。此外,也可发现除了Icesat、Cryosat等激光高度计卫星外,也有我国学者使用amsr-e卫星辐射计亮温数据等进行相关研究,表明海冰厚度可以被动遥感进行反演,辐射计的特点主要是刈幅宽,周期短,正好可以补充高度计的不足,未来主被动结合的海冰厚度信息提取或许是一个趋势。

国际合作

中国最大的合作伙伴是美国,其次是欧盟国家。另外中国和俄罗斯、澳大利也、新西兰、韩国、印度也都存在直接合作。

本文内容比较简单,许多信息未挖掘,又想法的同学可增加中外的研究差异、热点演化等。文献计量分析近年来发展迅猛,诸多国内外学术期刊均接受该类文章。其意义在于帮助新手快速了解领域进展,老手快速掌握前沿热点,促进科学选题。

本文面向GMT的初学者或者即将打算学习GMT的新人。

GMT简介

GMT是一套地学绘图的工具,可以输出高质量的论文插图,并具备优秀的数据处理工具,比如进行网格插值、数据筛选、空间滤波甚至重力场反演等。GMT在测绘、地球物理、海洋、遥感等领域有广泛的使用,GMT通常被指定为研究生必备技能之一。然而由于其采用命令行模式,有一定的学习门槛。不过掌握之后,会大大提高科研生产力。

GMT由美国夏威夷大学Paul教授等人开发,至今已有30多年历史,且仍旧在更新维护。中国也有一批热衷于更新GMT的粉丝。

基本每天更新代码的Paul爷爷

下面分Windows和Linux来介绍安装GMT使用。

Windows

安装

需要准备的程序:

Ghostscript是为了解释ps矢量语言,支持转化成pdf格式。gsview是为了打开ps文件。

安装后,记得查看下系统路径PATH时候设置?如果没自动设置路径,请手动加上。

不需要重启电脑。

使用

GMT采用了脚本程序,在window中可以写bat文件进行批量运行。简单说就是把一行一行的代码放进bat中依次执行,后面的绘图代码将叠加到上一行的结果之上。

一般,请前往GMT安装目录找到example目录,随便进入一个例子(动画除外),找到bat文件,双击执行,结束后当前目录会有图片产生。

例子的目录一般在:C:\programs\gmt6\share\doc\examples

注意,有些例子使用了在线数据,因此需要联网运行。有些例子可能使用了gawk等文本处理工具,需要下载后放到GMT的bin目录(其他可以被path搜索的目录也行)。

下面是ex01代码:

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REM		GMT EXAMPLE 01
REM
REM Purpose: Make two contour maps based on the data in the file osu91a1f_16.nc
REM GMT modules: set, subplot, grdcontour, coast
REM
gmt begin ex01
gmt set MAP_GRID_CROSS_SIZE_PRIMARY 0 FONT_ANNOT_PRIMARY 10p
gmt subplot begin 2x1 -A -M0.5c -Blrtb -Bafg -T"Low Order Geoid" -Fs16c/0 -Rg -JH16c
gmt coast -JH? -Glightbrown -Slightblue -c0,0
gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -Ln -Wcthinnest,- -Wathin,- -T+d8p/2p+l
gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -LP -T+d8p/2p+l

gmt coast -JH0/? -Glightbrown -Slightblue -c1,0
gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -Ln -Wcthinnest,- -Wathin,- -T+d8p/2p
gmt grdcontour @osu91a1f_16.nc -C10 -A50+f7p -Gd10c -LP -T+d8p/2p
gmt subplot end
gmt end show

上述代码是GMT6风格。大概意思如下:
‘REM’表示注释,gmt begin 表示开始,gmt set在本例中修改一些绘图默认值,gmt coast表示正式的绘图开始,这一行是加海岸线,后面各有不同含义,按顺序执行。

如果上面的例子复杂了,也可以打开cmd,运行一行的代码:

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gmt pscoast -JM6i -Baf -EGB,IT,FR+gblue+p0.25p,red -EES,PT,GR+gyellow -P > map.ps

使用gsview打开ps图片

一副GMT绘制的地图

装换格式使用:

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gmt psconvert map.ps -A -Tg

Linux

这里以Ubuntu为例。

安装

联网情况下,GMT安装只需要几行命令,不要自己编译。

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sudo apt-get install gmt gmt-dcw gmt-gshhg
sudo apt-get install ghostscript

检查安装是否成功使用,直接在命令窗口输入gmt,出现版本信息即表示安装成功。

使用

Linux下同样采用脚本,把每一行命令写到一个可执行的文本即可。

和Windows有所不同的是,Linux下面有大量的文本处理工具可以使用,比如cat,sed,ls,awk等。

在命令窗口输入:

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gmt pscoast -JM6i -Baf -EGB,IT,FR+gblue+p0.25p,red -EES,PT,GR+gyellow -P > map.ps

可以得到和Windows一样的结果。

如果使用批处理运行,比如代码已经写进test.sh,则执行./test.sh

学习资源

文档

命令窗口输入gmt docs gmt,可以打开本地帮助。

论坛

有问题可以去论坛提问,这里有许多活跃用户。GMT论坛已经更换了很多次,这次看起来比较稳定。

GMT论坛地址:https://forum.generic-mapping-tools.org/

QQ群

国内有两个千人的群,都比较不错。

GMT QQ群1: 218905582
GMT QQ群2: 791856541

中文社区

有一些翻译的中文手册和案例,可作为初学者参考。

地址:https://gmt-china.org/

github

可以在GitHub搜索到一些共享的例子。

本公众号

初心是提供海洋数据服务,有空会更新一些GMT案例,往往比较实用,且别处找不太到。

其他

另外,还有许多的个人网站和博客,不一一列举。

MATLAB,Python,Julia的GMT版本

GMT MATLAB和Julia相对成熟,特别是MATLAB版本完美结合GMT,实现互相调用数据。Julia用的不多,但好像有一些黑科技在里面,可以实现一般GMT做不到事情。Python还在开发中,工具不完全,可以尝尝鲜,但不能替代GMT。

三者程序:https://github.com/GenericMappingTools

海洋模式数据和再分析数据

数据名 机构 分辨率 时间 网址 备注
LLC4320海洋环流模式 NASA 1/48°,1h 9-13 2011 至 11-14 2012 https://data.nas.nasa.gov/ecco/data.php 数据量巨大,可以使用Pangeo云计算
LLC4320 Pre-SWOT CALVAL NASA 1/48°,1h 9-13 2011 至 11-14 2012 https://cmr.earthdata.nasa.gov/virtual-directory/collections/C2006849995-POCLOUD https://search.earthdata.nasa.gov/search?q=%20Pre-SWOT LLC4320的局部海域,用于SWOT模拟定标,下载方便
HYCOM海洋环流模式 - 1/12°,1h 2014-July to Present https://www.hycom.org/dataserver/gofs-3pt1/analysis; -

模型

数据名 机构 分辨率 时间 网址 备注
MSS/MDT DTU - 2018 ftp://ftp.space.dtu.dk/pub/DTU18 -
CRUST 1.0 ucsd - - https://igppweb.ucsd.edu/~gabi/crust1.html#download;https://blog.seisman.info/crust1/ -
地球物理模型 EarthByte - - http://portal.gplates.org/;https://www.earthbyte.org/gplates-portal/;https://earthbyte.org/webdav/ftp/earthbyte/agegrid/2020/Grids/;https://www.earthbyte.org/webdav/ftp/Data_Collections/Muller_etal_2019_Tectonics/ -

海洋卫星观测数据

高度计

数据名 机构 分辨率 时间 网址 备注
TOPEX NASA 沿轨6km 1992-2006 https://podaac-tools.jpl.nasa.gov/drive/files/allData/topex 含GDR、IGDR,二进制
seasat,GEOS3、Geosat NASA - - https://podaac-tools.jpl.nasa.gov/drive/files/allData/seasat 属于老一代高度计,更多资料参考https://podaac.jpl.nasa.gov/Altimetric_Data_Information/Missions
Jason-1/2/3,Saral NASA,CNES 沿轨6km 2002-至今 AVISO: ftp://ftp-access.aviso.altimetry.fr 需注册
Jason-CS NASA,CNES 沿轨6km 2021-至今 https://cmr.earthdata.nasa.gov/virtual-directory/collections/C1968979551-POCLOUD -
L2P SLA NASA,CNES 沿轨6km 2002-至今 AVISO: ftp://ftp-access.aviso.altimetry.fr/uncross-calibrated/open-ocean/non-time-critical/l2p/sla/ 含主要的高度卫星
Sentinel-6A高度计 eumetsat,EU 分为标准产品和简化产品 2021.11.7-至今 https://navigator.eumetsat.int/product/EO:EUM:DAT:0128 还有Sentinel-3AB、Jason系列、Saral等卫星数据
Sentinel-6A高度计 earthdata,USA 分为标准产品和简化产品 2021.11.28-至今 https://search.earthdata.nasa.gov/search?q=sentinel-6 还有Sentinel-3AB、Jason系列、Saral等卫星数据

微波辐射计 Microwave Radiometer

数据名 机构 分辨率 时间 网址 备注
AMSR/AMSR2/AMSRE JAXA,NASA - 2002 - 至今 https://gportal.jaxa.jp/;https://lance.nsstc.nasa.gov/ -
SSMI / SSMIS US - 1987 - present https://www.remss.com/missions/ssmi/ -
QuikScat / SeaWindsS US - 1999 - 2009 (QuikScat), 2003 (SeaWinds) https://remss.com/missions/qscat/ -
ASCAT US - 2006 - present https://remss.com/missions/ascat/ surface wind speed and direction
SMAP US - 2015 - present https://remss.com/missions/smap sea surface salinity, sea surface wind speeds

SAR

盐度卫星

光学卫星

现场观测数据

海洋

数据名 机构 分辨率 时间 网址 备注
Argo - 1/2° - https://argo.ucsd.edu/data/argo-data-products/ 网站集合
CMEMS EU copernicus - - http://www.marineinsitu.eu/dashboard/ 全面的海洋现场数据
WOD ncei - - https://www.ncei.noaa.gov/products/world-ocean-database;https://www.ncei.noaa.gov/data/oceans/woa/WOA18/ 气候态平均
Difter NOAA - April 1, 2018 http://www.jmlilly.net/data.html -
Difter NOAA - - ftp://ftp.aoml.noaa.gov/phod/pub/buoydata; https://www.aoml.noaa.gov/phod/gdp/ -
buoy center NOAA - - https://www.ndbc.noaa.gov/;https://www.pmel.noaa.gov/tao/drupal/disdel/ 水位、水文等
buoy data ncei - - https://www.ncei.noaa.gov/access/marine-environmental-buoy-database/ 水文浮标,include air temperature and pressure, wind speed and direction, wind gust, and sea surface temperature.The buoys (and a few C-MAN stations located on offshore towers) also report wave data, usually including wave height, wave period, and wave spectra.
Moored Buoy UMOOS - - http://gyre.umeoce.maine.edu/ 水文浮标
cdip SIO - - http://cdip.ucsd.edu/m/deployment/station_view/ Coastal Data Information Program (CDIP) is operated by the Ocean Engineering Research Group (OERG), part of the Integrative Oceanography Division (IOD) at Scripps Institution of Oceanography (SIO).
Glider ioos US - - https://gliders.ioos.us/map/; https://gliders.ioos.us/thredds/catalog/deployments/catalog.html;https://www.oceangliders.org/achievements/; DRAT水位、锚系潜标TAO等
TAO/TRITON NOAA - - https://www.pmel.noaa.gov/tao/drupal/disdel/;https://tao.ndbc.noaa.gov/ -
台湾海洋站 台湾 - - https://odbgo.oc.ntu.edu.tw/odbargo/ -
台湾中央气象局 台湾 - - https://e-service.cwb.gov.tw/wdps/ 资料购买服务,价格便宜
台湾海象灾防环境研究所 台湾 - - https://ocean.cwb.gov.tw/V2/edu/cwb/;https://ocean.cwb.gov.tw/V2/edu/cwb/;https://ocean.cwb.gov.tw/V2/data_interface/datasets; https://e-service.cwb.gov.tw/wdps/ 可提供实时数据查看,历史数据下载,数据类型包含潮汐、海流、海面温度、波浪、风场等
科技部自然司海洋學門資料庫 台湾 - - https://www.odb.ntu.edu.tw/ 提供經過校驗的水文、海流、水深、震測、聲納、重力、化學、生物等資料
科技部海洋學門資料庫 台湾 - - https://www.odb.ntu.edu.tw/ 账号:aleia,asdf1234
台湾岛潮汐实测 台湾 逐时 - https://www.cwb.gov.tw/V8/C/M/OBS_Marine.html 含主要港口,收费明细https://e-service.cwb.gov.tw/wdps/cwb_fee.htm
地球物理 NGDC - - https://www.ncei.noaa.gov/maps/geophysics/ 全球
日本气象厅水文观测 jma - - https://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/db/vessel_obs/data-report/html/ship/ship_e.php 西太平洋水文数据,长期历史资料
rapid UK - - https://rapid.ac.uk/ RAPID-AMOC Programme for Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC)
雨水情数据 中国湖北 - - http://113.57.190.228:8001/#!/web/Report/RiverReport 河流、水库水位数据
Global Runoff Data Centre 德国bafg - - https://www.bafg.de/GRDC/EN/Home/homepage_node.html 全球河流、水库水位数据,论文:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL097726
Geological Survey National Water Information
System USA USGS - - https://dashboard.waterdata.usgs.gov/app/nwd/?region=lower48&aoi=default 河流、水库水位数据
Australian Bureau of Meteorology Australian Bureau of Meteorology - - https://portal.wsapi.cloud.bom.gov.au/arcgis/apps/sites/#/australian-water-data-service 河流、水库水位数据
Rolling Deck to Repository (R2R) Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University - - https://www.rvdata.us/ 走航数据
Coriolis EU - - https://www.coriolis.eu.org/Observing-the-Ocean/MARINE-MAMMALS 哺乳动物观测CTD剖面
MEOP - - - https://www.meop.net/ 哺乳动物观测CTD剖面
S-net - - - https://www.seafloor.bosai.go.jp/strace/ 日本海底地震波观测网,海底压力计

测绘地理信息

数据名 机构 分辨率 时间 网址 备注
Wellington City LiDAR OpenTopography 1/48°,1h 2019 https://opentopography.s3.sdsc.edu/minio/pc-bulk/NZ19_Wellington/ https://github.com/GenericMappingTools/foss4g2019oceania/blob/master/3_lidar_to_surface.ipynb
北极海底地形 ngdc 2km 时间 https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathymetry/arctic/arctic.html 备注
开源地图 社区 - - https://planet.openstreetmap.org/ 道路、河流、海岸线、建筑物、政治界线等
台湾地理信息 台湾 - - https://ocean.moi.gov.tw/Map/ 海图、海洋观测数据展示等

数据平台中心

中心 国别 网址 内容
podaac US NASA https://podaac.jpl.nasa.gov/datasetlist 海洋、冰冻圈、陆地水文
Land Information New Zealand 新西兰 https://data.linz.govt.nz/ 新西兰土地信息局(Land Information New Zealand,LINZ)是一个负责新西兰地理和测绘,以及处理土地所有权,管理政府土地和财产的政府公共服务部门。新西兰地理局秘书处是新西兰土地信息局下属机构,它提供行政和研究援助和咨询。新西兰土地信息局在1996年成立,地址位于新西兰惠灵顿6011新西兰广播电台大厦,年度预算为4.58252亿美元,部长为Hon Louise Upston。
osi-saf EU eumetsat https://osi-saf.eumetsat.int/ The OSI SAF develops, processes and distributes, in near real-time, products related to key parameters of the ocean-atmosphere interface. The OSI SAF also offers climatological data records.The OSI SAF team focuses on sea surface winds, sea and sea ice surface temperature, radiative fluxes : downward longwave irradiance and surface solar irradiance, sea ice concentration, edge, type, emissivity, drift.
NSIDC US https://nsidc.org/data/ The National Snow and Ice Data Center (NSIDC) supports research into our world’s frozen realms: the snow, ice, glaciers, frozen ground, and climate interactions that make up Earth’s cryosphere. NSIDC manages and distributes scientific data, creates tools for data access, supports data users, performs scientific research, and educates the public about the cryosphere.
remss US https://remss.com/ Research-Quality Geophysical Products from Satellite Microwave Sensors
earthdata数据平台(非数据中心) US NASA https://search.earthdata.nasa.gov/search NASA’s Earth Science Data Systems (ESDS) program oversees the life cycle of NASA’s Earth science data—from acquisition through processing and distribution.
lance US NASA https://lance.nsstc.nasa.gov/ NASA’s Land, Atmosphere Near real-time Capability for Earth Observing Systems (LANCE) leverages existing satellite data processing systems in order to provide data and imagery available from select EOS instruments (currently AIRS, AMSR2, ISS LIS, MISR, MLS, MODIS, MOPITT, OMI, OMPS, and VIIRS) within 3 hours of satellite overpass. These data meet the timely needs of applications such as numerical weather and climate prediction, forecasting and monitoring natural hazards, agriculture, air quality and disaster relief.
gportal Japan jaxa https://gportal.jaxa.jp/gpr/search?tab=1 G-Portal offers earth observation data free of charge for use in various fields.
asf US https://search.asf.alaska.edu/#/ SAR including Sentinel-1, ALOS PALSAR, RADARSAT-1, SEASAT
cddis US NASA https://cddis.nasa.gov/ The Crustal Dynamics Data Information System (CDDIS) was initially developed to provide a central data bank for NASA’s Crustal Dynamics Project (CDP). The system continues to support the space geodesy and geodynamics community through NASA’s Space Geodesy Project as well as NASA’s Earth Science Enterprise.Mainly including GNSS, SLR VLBI, DORIS,
LAADS DAAC US NASA https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/about/ Level-1 data and atmospheric science. Terra & Aqua MODIS, VIIRS, MERIS, OLCI, SLSTR.
LP DAAC US NASA USGS https://lpdaac.usgs.gov/about/ Raw land remote sensing data products collected by sensors onboard satellites, aircraft, and the International Space Station (ISS).
oceancolor US NASA https://oceancolor.gsfc.nasa.gov/ Collection, processing, calibration, validation of ocean-related products from a large number of operational, satellite-based remote-sensing missions providing ocean color, sea surface temperature and sea surface salinity data to the international research community since 1996.
SEDAC US NASA https://sedac.ciesin.columbia.edu Focusing on human interactions in the environment, SEDAC has as its mission to develop and operate applications that support the integration of socioeconomic and earth science data and to serve as an “Information Gateway” between earth sciences and social sciences.
ECMWF EU https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets ECMWF produce and disseminate weather forecast data for the National Meteorological and Hydrological Services (NHMSs) of ECMWF Member and Co-operating States and their authorised users. ECMWF also archives data and makes this available to authorised users. Some data is also made available under licence and some is publicly available.
Copernicus EU https://www.copernicus.eu/en; https://marine.copernicus.eu/access-data;https://www.copernicus.eu/en/accessing-data-where-and-how/conventional-data-access-hubs Copernicus is the European Union’s Earth observation programme, looking at our planet and its environment to benefit all European citizens. It offers information services that draw from satellite Earth Observation and in-situ (non-space) data.
apdrc US http://apdrc.soest.hawaii.edu/index.php The APDRC is building towards a vision of one-stop shopping of climate data and products for our users. Including Ocean temperature, Salinity, Nutrients, Sea level.
hadobs, hadisst Met Office Hadley Centre observations datasets UK https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/; https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/data/download.html 长时间序列的SST, ICE
apdrc hawaii http://apdrc.soest.hawaii.edu/ 综合海洋数据下载
Joint Archive for Shipboard ADCP hawaii https://uhslc.soest.hawaii.edu/sadcp/ 船测adcp
IFREMER French ftp://ftp.ifremer.fr/ifremer/cersat/products/swath/altimeters/waves/ 该目录为波浪(cersat: Centre d’Exploitation et de Recherche SATellitaire),上级文件夹其他产品
acri hermes https://hermes.acri.fr/index.php?class=archive 水色、叶绿素下载
aodn 澳大利亚 https://portal.aodn.org.au/;https://portal.aodn.org.au/search The gateway to Australian marine and climate science data

数据处理和绘图软件

名称 机构 网址 语言
seawater CSIRO https://datasetguide.com/dataset/4e93e2e1ca1206ac7eb788c755e7b214/ MATLAB
jLab jonathanlilly https://github.com/jonathanlilly/jLab/ MATLAB;http://www.jmlilly.net/index.html
GMT - https://github.com/GenericMappingTools/gmt shell, python, MATLAB
glider处理 社区 https://github.com/GliderToolsCommunity/GliderTools python
Climate Data Tools for Matlab - https://www.chadagreene.com/CDT/CDT_Contents.html matlab

云平台 机构 网址 内容
planetary computer 微软 https://planetarycomputer.microsoft.com/ 自然地理数据,人文地理
GEE 谷歌 https://earthengine.google.com/ 自然地理数据,遥感,大气,海洋
PIE 航天宏图 https://engine.piesat.cn/ 中国的GEE
Pangeo 社区 https://pangeo.io/ 海洋,大气,气候变化等
openeo 社区 https://openeo.org/ Earth observation cloud
AWS Earth 亚马逊 https://aws.amazon.com/earth/ Build planetary-scale applications in the cloud with open geospatial data
地质云 中国地质调查局 https://geocloud.cgs.gov.cn/ 地址资料
NEX NASA https://www.nasa.gov/nex -
opendatacube 澳大利亚 https://www.opendatacube.org/ 卫星
CODE-DE 德国 https://code-de.org/en/ 地理信息
sentinel-hub EU https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser 遥感图像在线查询下载

文献工具

平台 机构 网址 内容
oatd - https://oatd.org/ Open Access Theses and Dissertations. 国外硕士、博士论文
SCI-hub - https://sci-hub.se/ SCI论文下载
Web of Science clarivate https://clarivate.com/webofsciencegroup/solutions/web-of-science/ SCI论文检索,淘宝有10元包年账号
知网 清华大学 https://www.cnki.net/old/ 中文论文下载,淘宝有10元包年账号
外文数据库集合 - ScienceDirect/Elsevier, Wiley Online Library, Springer Link数据库, Science, IEEE(电子电器协会), Nature期刊, Taylor Francis Online, ACS美国化学会, ACM美国计算机学会, JSTOR数据库, IOP英国物理学会, APS美国物理, AIAA航天航空数据库 等等 淘宝有10元包年账号
Zotero - https://www.zotero.org/ 文献管理,安装插件后可下载知网、SCI等文献,SCI文献可以和SCI-hub绑定

科研工具

平台 机构 网址 内容
Phrasebank - https://www.phrasebank.manchester.ac.uk/ 学术写作词句库
QuillBot - https://quillbot.com 学术写作改写神器
知云 - http://www.zhiyunwenxian.cn/ PDF英文翻译
ALL TO ALL - https://www.alltoall.net/ 全能在线格式转换器

个人综合站点

平台 机构 网址 内容
数据网址 mit http://mseas.mit.edu/archive/HOPS/Doc/HOPS_data.html 数据网址汇总,实测,卫星,大气,模式,网站可能较早

背景

看似无关的运动形式,却隐藏着深刻的内在联系。地球科学和体育运动的内在相互作用看似荒诞,实际上触及了宇宙的本质定律热力学定律。热力学定律是宇宙的最根本定律,一些定律都能被重写,但是热力学定律不能。海水的运动和人类最简单的保健操运动之间存在的一个看不见的能量跃变,我国学者可以从优雅的保健操这一孤立的人类微观运动,一下子跳跃到伟大的能量守恒定律上,背后正是有着深刻的哲学思想和审美判断。当作者看到中小学学生的普通保健操能量形式和海洋能量形式相关转化时,一定和看到了从未见过的美丽景色一样,让他感动的泪流满面。原来最深刻的守恒定律存在于最简单和最复杂的事情中,这就好像牛顿发现苹果和月亮的支配力属于一个体系一样。

能量守恒和热力学定律

能量守恒定律揭示了热、电、光和生命运动形式之间的统一性。这篇文章将自然界的热量与人类保健操运动统一起来,完成了牛顿、爱因斯坦、杨振宁等人梦寐以求但无法实现的物理大统一。自然界的一切运动从此不再是孤立运动,而是相互联系和转化的。运动不过是运动物体的一种状态,但它具有一定的量,这个量在宇宙总守恒的(热力学第一定律),尽管在任何一部分之中是变化的。就像生命是存在生死的,但生死不过是生命体的一种状态,生死的变化只是宇宙微小的局部的一个熵变化,尽管有时候生命是熵减的,就像保健操的有序运动一样,但是保健操却输出了活动产生的高熵物质排到环境中,最终海洋接受了这些物质,并按照熵增(热力学第二定律)发展着。最终人类和地球在宇宙中都会烟消云散,化作看不见的暗物质。

宇宙中能量守恒和熵增定理可以用于一切事物,包括海洋、生命运动、黑洞等。这篇文章将微观人体保健操通宏观海水运动精致的统一时,任何一个理解科学奥妙和美的人都会泪流满面。因为这是大自然最激动人心的美景,是震撼灵魂的音符。

撤稿

但是这种开天辟地的思想注定是不被人们轻易接受的。哥白尼、伽利略的事迹就不说了,牛顿著名的万有引力最初也不被人们普遍接受,受到了笛卡尔学派的强烈反对,像开普勒的行星三大定律也被固执认为行星是圆周运动的人们嘲笑,但最终成为定理。近代也有大量的事实证明突破性的科学发现总是被反对的,物理学家泡利打破原子结构的认识,大胆提出中子假设,从最初被科学家和哲学家普遍反对,到后来再被试验证实;杨振宁和李政道提出宇称不守恒,证明自然界是左撇子,被上面的泡利狠狠的嘲笑,而后被吴健雄试验证实,拿到诺贝尔奖。可见科学总是在阻力和嘲笑中前进的。

这篇论文正面临伟大理论被群嘲和不解的阶段。发表这篇论文的期刊《阿拉伯地学学报》收到了大量的质疑,编辑没能顶住压力选择了撤稿。甚至严肃的科学期刊《Nature》也跟风嘲笑,暗示这是中国学者为了完成学校考核和评职称而实施的灌水行为,论文甚至都是花钱购买的。对此,我想文章作者一定也正在承受像牛顿、爱因斯坦和杨振宁等曾今受到的压力一样。加油!

文章地址

https://link.springer.com/article/10.1007/s12517-021-07748-2

批评文章

https://www.nature.com/articles/d41586-021-03035-y
https://retractionwatch.com/2021/09/28/springer-nature-slaps-more-than-400-papers-with-expressions-of-concern-all-at-once/
https://xswyh.cug.edu.cn/info/1051/3514.htm