黄海、渤海TOPEX/Poseidon高度计资料潮汐伴随同化

首先将大约10a的TOPEX/Poseidon(T/P)高度计资料沿星下轨迹点做潮汐调和分析,提取得到各分潮的调和常数,利用伴随同化方法,同化到二维非线性潮汐数值模式中,模拟了黄海、渤海区域M₂,S₂,O₁,K₁等4个潮汐分潮,并根据计算结果给出了各分潮的同潮图.将计算值与观测值的进行偏差统计,结果表明计算值与验潮站资料符合良好.研究过程中做了两类试验:一类试验是针对不同的参数进行优化,一类试验是针对不同的资料进行同化.第一类试验表明:将开边界条件和底摩擦系数同时作为模型优化的控制参数,其结果明显优于单独优化开边界条件;第二类试验表明:同时同化高度计资料与验潮站资料,比单独同化其中任一种资料,对模式计算结果都有较好的改进.研究结果表明,采用伴随同化方法,利用T/P高度计资料和验潮站资料作为同化数据能有效改进模拟结果,用来反演黄海、渤海的潮波系统是可行的.     

南海潮汐的伴随同化数值模拟

把利用正交潮响应方法对 2 4 8个周期超过 6年的南中国海的TOPEX/Poseidon卫星高度计资料进行潮波分析提取的沿轨分潮调和常数同化到二维非线性潮汐数值模式中去 ,优化模型中的开边界条件和底摩擦系数 ,模拟了南海m1 和M2 分潮的潮汐。所用的同化方法是伴随同化。根据计算结果给出了m1 和M2 分潮的同潮图。计算结果与 5 9个验潮站资料的比较结果是 :m1 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别是 4.8cm和 8.7°;M2 分潮的振幅和迟角的平均绝对误差分别是 4.3cm和 1 1 .0°,表明计算结果与验潮站资料符合良好。研究结果表明 ,利用伴随同化方法把TOPEX/Poseidon资料同化到潮汐数值模式中去对模式进行校正是有效的     

渤、黄、东海底摩擦系数的研究

本文将伴随法用于渤、黄、东海M2分潮的数值模拟,利用Topex／Poseidon高度计资料进行同化,优化海底摩擦系数。文中对底摩擦系数取常数时进行了优化,同时还对底摩擦系数的一种新的处理方法进行了研究,即在计算海区选取一些点给定底摩擦系数,海区中任意一点的底摩擦系数由这些点的底摩擦系数线性播值得到,优化后得到空间分布的底摩擦系数。针对两种不同的线性底摩擦假设分别进行了一系列的实际实验,结果表明由空间分布的底摩擦系数得到的模拟值比底摩擦系数取常数得到的模拟值更接近观测值,能有效地提高数值模拟的精度。     

利用伴随法优化非线性潮汐模型的开边界条件Ⅱ.黄海、东海潮汐资料的同化试验

本研究基于最优控制理论,采用变分数据同化法,通过建立伴随模型,把观测资料同化到陆架海域潮汐数值模型中去,优化开边界条件,以便提高数值预报的精度.潮汐模型的控制方程为考虑平流项、非线性底摩擦和侧向涡动粘性项的非线性浅水方程组.在第Ⅰ部分建立伴随模型和进行“孪生”数值试验的基础上,给出利用验潮站的水位资料以及TOPEX/Poseidon卫星测高数据在黄海、东海进行变分数据同化试验的数值结果.试验表明利用上述资料对模型进行变分同化校正是可行的.     

资料同化在渤黄海风暴潮重现期 计算中的应用研究

基于渤黄海沿岸 14个潮位站的历史潮位资料,同时刻同化利用 W RF 大气模式驱动风暴潮数值模型模拟得到沿岸 2忆 格点的逐时风暴增水。通过烟台潮位站的同化试验以及与观测资料完整的塘沽和羊角沟潮位站进行重现期比较分析,表明最 优插值法可以提高数值模拟法计算得到的重现期风暴潮位的准确度,至少是在潮位站附近同化后的重现期值是合理可信的, 证实资料同化在渤黄海风暴潮重现期分析中具有良好的性能,可在大范围、高分辨率进行沿岸风暴潮重现期分析中予以采 用。据此给出了渤黄海沿岸五十年一遇和百年一遇风暴潮的分析结果,以期为渤黄海沿岸今后的布局规划和堤防建设工作提 供决策支持。     

台湾近海水文观测体系的构建及其数据分析方法

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处,台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁,所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要。中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成;同时,为确保观测体系的准确性和规范性,还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式。在近海水文观测数据的分析方面,尝试应用新的数学分析方法,如通过EMD（empirical mode decomposition）方法探讨风暴潮水位变化,利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息,以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式。此外,近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质。     

一个稳态Kalman滤波风暴潮数值预报模式

利用Kalman滤波资料同化技术将海洋站水位观测资料融入二维线性风暴潮模式中,研制具有资料同化能力的风暴潮预报模式,改进风暴潮模式计算结果.通过在风暴潮模式的动量方程中加入模式噪声项来修正模式本身和气象强迫力的不确定性.确定性模式的输出通过带有观测噪声的观测方程与可利用的海洋站的潮位观测资料联系起来.假定初始的模式噪声和观测噪声满足均值为0的高斯分布,用迭代法得到计算区域的状态向量的稳态Kalman滤波,进而得到风暴潮模式输出的最优线性校正结果.利用这种资料同化技术,对1956年发生在东海的一次强风暴潮过程进行了后报试验,结果表明,该同化方法对短期风暴潮水位后(预)报有一定的改进.     

台湾近海水文观测体系的构建及其数据分析方法

台湾岛地处亚欧大陆和太平洋交界处,台风、东北季风等所引起的海洋灾害频繁,所以建立完备的海洋水文观测体系显得尤为重要.中国台湾自主建置完成的近海水文观测体系由资料浮标站、观测桩、潮位站、岸边气象站、雷达测波站等多种近海水文观测系统构建组成;同时,为确保观测体系的准确性和规范性,还建立了数据品质管理系统和标准化作业模式.在近海水文观测数据的分析方面,尝试应用新的数学分析方法,如通过EMD(empirical mode decomposition)方法探讨风暴潮水位变化,利用小波转换从雷达观测影像中分析近岸波浪信息,以及发展数据同化技术将观测数据应用于作业化波浪现报、预报模式.此外,近海水文观测体系在社会应用方面有着很大的发展潜质.     

赤湾验潮站搬迁前后潮位变化特征及其订正

赤湾海洋站是国家海洋局在深圳西部海域唯一的潮汐观测站点,至今已观测30多年。由于地理位置特殊,2008年起该站被选为《中国海平面公报》反映珠江口海平面变化的代表站。2012年10月该站搬至新验潮站,受此影响,其潮位观测序列产生了差异性和不连续性。本文通过计算机编程实现了对海洋站水文气象数据的质量控制。同时,采用赤湾站与邻近验潮站进行对比的方法得出新旧站的潮位差值,初步探讨了搬站前后潮位观测结果的订正方案,并研究其建站以来的历史海平面变化特征。这对确保该站潮位资料的准确性及代表性具有重要意义,同时也为珠江口海域防灾减灾、涉海工程、风暴潮预报等提供了数据支撑。     

风暴潮预报及预报技术讲座——第二讲 资料的获取

潮汐和气象等资料,是风暴潮预报及科研工作的必备资料。 一、潮汐资料 1.实测潮汐资料 潮汐和风暴潮的观测,通常是在沿岸、海湾以及感潮河川等地方的固定验潮仪上进行。我国多采用仿瓦尔代自记验潮仪验潮。 实时潮位报可分为三级:一级每6小时发一次报;二级每3小时发一次报;三级每个时发一次报。其报文内容包括:逐时潮位、风速、风向和气压、以及最高、最低潮位和潮时,但在某些潮位站尚未进行气象观测。     

Bowen数和东中国海Bowen数分布

本文讨论Bowen数的意义、功能和计算法。同时,依据多年水文气象实测资料作统计,计算出东中国海的Bo值。其结果绘制成1月至12月的月平均分布图,从而对本海域的Bo分布特点作详细分析介绍。     

SIMULATION OF WIND FIELD AND THE NUMER-ICAL CALCULATION OF STORM SURGE OF THE BOHAI SEA

Up to now, available method of numerical forecasting and suitable wind field model for the Bohai Sea storm surge have been few. In this paper, through the analysis of the weather situation is presented a mathematical model for the wind fields involved mainly the deformation field of a high pressure matched with a low pressure, the temperate cyclone, the cold wave and the northword typhoon. Meanwhile, numerical computations combined with the nonlinear storm surge models are made by using "ADI" method. The computed results are generally coincident with the practical observations. It has showed a success in the simulated wind field and the feasibility of using "ADI" method to forecast the Bohai Sea storm surge.     

海洋预报中的初值形成问题：以SST初始场为例

海洋初值的形成,是开展海洋数值预报的关键问题之一,在我国的海洋预报研究中,它还是一个新课题。本文从海洋观测现状出发,对海洋初值形成的主要环节及其有关理论和处理方法进行了初探,它包括大洋资料选取、资料质量控制、客观分析、初值化及四维同化等5个方面。作为举例,对SST(海表温度)模式的初值形成方法进行了阐述,实际应用表明该方法是稳定而有效的,尽管是初步的。     

浅海地转流速的计算

地转流是海洋中的一种基本流动。准确地计算和预报海洋中的地转流速,对于国防军事、航海运输以及渔业生产等方面都具有极其重要的实践意义。因此,各国海洋科学工作者,历来对地转流速的计算极为重视。本世纪初, Sandst?m 及 Helland-Hansen根据Bjerknes的环流理论,于1903年首次发表了应用温、盐度资料计算地转流速的著名的“Helland- Hansen公式”,即海流的“动力计算方法”。这是海流计算上的重要贡献之一。对深海大洋来说,通过选取“动力零面”的办法。可以得到地转流的绝对流速。如果“动力零面”选取得当,应用“动力计算方法”得到的绝对流速与实测流速极为接近。但在浅海中广泛应用这种“动力计算方法",显然遇到了不少困难。其中关于浅海“动力零面”"的恰当选取以及如何处理由于海底深度不等所引起的影响,是最为重要的两个间题。为了解决这些问题,国外的海洋科学工作者,如Helland-Hansen(1934,转引自 Φомин,1964), COMOB(1937,转引自3yσoB及Mamaeb,1956;,下称3aσon方法),斯费德鲁普等(1946)和Grcen(1948)等,都对此进行了研究,并提出过各自的“浅海动力计算方法”。总起来看这些方法,都假定海底以下的泥土岩石层中(以下通称“假想水体")某一水平面(一般取通过海底最深点)为“动力零面”作为地转流速计算的起点。对于海底及海底以下的“假想水体”中的海水比容分布。却有着几种不同的设想和处理方法。大体可分为两类:第一类(如Helland- Hansen,3yσoB等)是假定海底及其“假想水体”中流速和水平压强梯度同时消失,即那里的等比容线呈水平分布,从而采用线性内插的处理方法去确定其比容分布;第二类(如Sverdrup, Groen等)则假定海底及其“假想水体”中水平压强梯度并未消失,即那里的等比容线不,呈水平分布,从而采用灵活性和随机性较大的非线性内插的处理方法去确定其比容分布。 但迄今为止,这些研究尚未能得出令人满意的结果。我国近海是广阔的大陆架浅海,并且陆架和陆坡毗连区域的海底坡度变化很大,因此研究“动力计算方法”在浅海应用中所存在的这些问题,一直是我国近海海流研究工作中一项迫切的任务。 无产阶级文化大革命前,我们曾经分别采用过“3yσoB方法”和“Groen方法”,计算了我国近海的地转流速。实践证明,这两种“浅海动力计算方法”,还存在着不少问题;特别对海底地形变化剧烈的海区,尤为突出,其计算结果和客观实际相差甚远。针对这些问题,我们初步进行了一些探讨,提出了本文所要介绍的“浅海地转流速的计算”方法。 国外现有的“浅海动力计算方法”中的一个主要问题,是把海底以下的泥土或岩石当作水体(即“假想水体”)来处理。从而引进所谓浅海动力计算中的“订正项”(通过“假想水体”对“真实水体”予以订正)。我们认为计算浅海海水质点的运动速度,不是把基点放在真实的海水中,而是人为地放在海底以下的泥土或岩石中;这种处理方法,可能有一定的主观性。由此而确定的“订正项”也就缺乏足够的客观依据。本文将摈弃国外在“浅海动力计算方法”中迄今所采用的所谓“假想水体”,直接通过真实海水中海水密度水平梯度的差分近似计算:;在不引进任何人为的“订正项”的情况下,去确定浅海地转流速。实例计算结果表明,应用本文所提出的通过密度水平梯度去计算浅海地转流速的计算方法,比国外现有的“浅海动力计算方法”有较高的精度。     

海面风的特征分析

作者利用在渤海进行的不同时距的平均风速观测值,经统计分析求得1秒、2分和10分钟平均风速间的线性关系。同时根据风速梯度观测值给出风速指数廓线的指数值,并且给定风速对数廓线的特征值:海面摩擦速度和海面粗糙度。此外,作者还提出了海面风应力的经验公式。     

珠江河口海区潮流的数值模拟

应用ADI法首次对整个珠江口河口海区的潮汐和潮流进行了数值模拟。与实测值相比,潮位、潮流场、佘流场和八大河口门潮量等的模拟计算结果令人满意;还计算了拉格朗日余流场和拉格朗日标识质点运动轨迹,并对此进行了探讨。     

南极乔治王岛象海豹数量的初步估计

本文通过对南极乔治王岛象海豹数量的观察,初步估计了该处的种群数量;期望能为南极象海豹资源的开发和利用提供依据。     

北部湾三维潮流场数值研究(英文)

本文对北部湾三维潮波进行了数值研究,并将所得结果与现有观测资料作了比较。通过比较发现两者相当一致。文中还绘制了M_2和K_1分潮的同潮图,并对其作了讨论。可以断定,北部湾的日潮优势是由日潮共振所引起的。M_2和K_1分潮流的水平分布表明,强流区位于它们各自的蜕化无潮点附近。还讨论了分潮流的铅直结构,可以看出这种结构十分接近实际分潮流场的特征。     

黄河口滨海区潮流速度铅直分布及其粗糙度参量的初步研究

在我校与美国俄勒岗大学等单位联合黄河口调查期间,作者用简易方法对该区潮流铅直分布进行了专门观测。将获得的资料与一种浅海理论公式计算值进行了比较。首次计算了该区粗糙度参量Z_0值的分布。提出了最大潮流速铅直分布与相对粗糙度参量的关系。     

NOTABLE FEATURES OF THE MIXING IN THE LINGDINGYANG BAY

In order to understand the mixing process of saline and fresh water at the estuary of the Zhujiang River (Lingdingyang Bay), the Zhujiang River Conservancy Commission made several field observations from 1978 to 1979. The resulting data indicate that the mixing process is quite unique and complicated. Here demonstrations are made from different angles so as to show the nature of the process.On the whole, the Zhujiang Estuary can be roughly regarded as a vertical partly-mixed type with a lateral salinity gradient.