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中尺度涡是一种常见的海洋现象,其活动伴随着物质的运输和能量的传递,对海水的温盐结构、粒子的分布等有重要的影响。南海区域中尺度涡的活动受到多种局部因素的作用,呈现出一些独特的移动规律。涡旋轨迹记录了涡旋随时间的位置和属性的变化过程,轨迹聚类分析是探索物体移动规律的一种有效方法。为了更加高效、准确的得到南海区域中尺度涡的移动特点,本文将数据挖掘领域的轨迹聚类分析方法引入海洋涡旋的研究中,基于1992-2012年卫星高度计数据识别、跟踪的涡旋轨迹展开研究,利用不同的聚类算法对涡旋移动轨迹展开如下分析:根据轨迹的空间分布,利用基于密度的轨迹聚类算法挖掘南海涡旋的空间移动规律;在轨迹空间聚类方法的基础上进行改进,在聚类的过程中加入时间信息,定义时间距离,构造时空邻域,同样采用基于密度的聚类方式揭示南海涡旋的时空移动规律;基于轨迹时空聚类结果,从涡旋属性角度进行层次聚类划分不同性质的涡旋,再对其周期进行分析,探索南海涡旋的循环模式。 南海涡旋轨迹空间聚类分析的结果显示,在南海北部、中部和南部三个区域有明显的规律性移动,并且不同区域间、暖涡和冷涡之间均存在差异。南海北部,涡旋主要沿北部陆架移动;南海中部,涡旋的移动模式从吕宋岛西南侧开始,经中央海盆向西传播,暖涡和冷涡相比偏北,且延伸的距离更远;南海南部,暖涡没有长距离的移动模式,冷涡则呈现出西南方向移动的通道。 南海涡旋轨迹时空聚类分析的结果表明,不同区域的涡旋规律性移动发生在不同的时间。南海北部,暖涡沿北部陆架的移动模式冬夏季风期均有发生,其中冬季出现的更为频繁,冷涡沿北部陆架移动的时间集中在冬季风后期;南海中部,暖涡的移动模式缩短,结束在海盆中部,主要发生在冬季风后期,冷涡的模式呈现西北向偏转,在海盆中央延伸的更远,但时间上没有出现季节性特点;南海南部,涡旋整体上没有表现出较强的时空移动模式,只有冷涡呈现出复杂的局部移动特征。时空移动模式相比于空间聚类结果产生了缩短、分裂或消失的变化,和空间聚类结果相比揭示的移动特征更加准确,反映的时间规律也更有意义。 南海中尺度涡循环模式挖掘分析发现,在南海北部陆架区域,暖涡在冬季风前中期有较明显的循环演化特征,而冷涡主要发生在冬季风中后期。 本文得到的南海中尺度涡活动的时空特点和已有的研究结果整体一致,但也发现了一些新的模式,值得进一步的探讨。应用和改进的聚类分析方法与传统中尺度涡的研究方法相比,更加灵活,易于扩展,为海洋涡旋的研究提供了一个新的思路。