逐步回归分析在渤海海冰等级预报中的应用

根据1951—2013年渤海海冰等级资料,利用最大熵谱法分析了渤海海冰等级的周期,结果表明渤海海冰具有明显的年际和年代际变化特征,其主要周期为2—7年和11年。相关分析及逐步回归分析表明:渤海海冰的年际变化与西太平洋副高面积及北界指数、太平洋副高面积指数、亚洲区极涡面积指数以及南方涛动指数都有显著的相关关系。利用逐步回归分析方法建立的海冰预报模型经过拟合和试预报都得到了很好的结果,具有较高的可信度。     

渤海冰情与老虎滩水温的关系

本文对2000～2004年连续5年冬季老虎滩水温与渤海冰面积数据进行统计分析,得到渤海海冰面积与老虎滩水温的回归关系,对冬季海冰预报具有一定的参考意义。     

质点-网格海冰模式在渤海的数值预报试验

在海冰动力学和热力学的研究基础上,开发应用于渤海的质点-网格海冰模式.该模式采用质点-网格法,有效地避免了传统海冰模式的数值扩散问题.该模式采用冰厚分布函数取代传统渤海业务海冰预报模式中平整冰、堆积冰和开阔水的三类海冰分型.应用质点-网格海冰模式对2003年～2004年冬季渤海冰情进行了业务化逐日数值预报试验,并对预报结果进行统计检验和分析比较.     

2006～2007年冬季渤海天气与冰情分析

本文分别从大气环流和平均气温的角度分析了2006～2007年冬季渤海的天气状况,发现此冬季为近10a最温暖的冬季;与此对应,通过对该冬季不同时期(初冰期、盛冰期和融冰期)的海冰特点,以及冰期、冰面积和冰范围进行分析,发现该冬季渤海冰情属于轻冰年.     

海冰数值预报方法研究通过鉴定和验收

国家海洋环境预报中心承担的“七五”科技攻关项目──“76-02-07”海冰数值预报方法研究取得突破性进展,顺利通过专家鉴定和国家验收。 海冰是我国重要的灾害性海况之一,在我国渤海北部,历史上曾出现过严重的海上冰封,致使平台被冰推翻,拉筋被割断,既使素有不冻港之称的秦皇岛由于冰封长达月余之久,从天津港口进出的一百多艘货船被冰阻挡无法航行,经济损失惊人。由此可见,随着海事活动的日益频繁,海冰已成为海上生产作业和航行不可轻视的天敌。从1958年开始,用30多年的时间、逐步建了立适合我国国情的海冰观测,调查和预报系统,但这种经验加统计的定性趋势预报方法,远不适应当前经济建设的发展,给海上施工、生产、交通、航运带来严重的影响。1986年以吴辉碇副教授为首的海冰专题科技攻关研究组,克服海冰观测资料奇缺,预报系统不健全的种种困难,经过5年的艰苦攻关,以我国海冰前期预报和科研为基础,博国际数十年海冰预报和研究之经验,采美国、芬兰、瑞典和苏联等国的先进的海冰模式,结合渤海的气候,水文和冰情特点,就海冰的生、消、增长漂移及海冰本身的许多物理特性作了大量理论和数值试验,合理地考虑海冰动力-热力特性、海冰大气、海冰与海洋的相互作用,采用塑性-粘性结构原理计算冰内力。推出了适     

两极冷源和热带海洋热源的相互作用

两极海冰和热带海洋SST的异常变化对全球气候监测和预报都是极为重要的指标.本文使用了南极、北极海冰月平均距平资料和ENSO事件五要素,即SOI和4个Nino海区的SST月平均距平值,计算了各区海冰之间以及与ENSO事件的逐月移动交叉相关时间序列,分析其变化特征,寻找两个波发生相互作用最强的时期.(1)发现北极海冰在两极海冰相互作用过程中起主导作用.北极海冰异常影响到后期南极海冰的异常变化.(2)赤道中太平洋的海温(SST)与南极威德尔海区的海冰(SPI3)和罗斯海区的海冰(SPI2)有强的相互作用,并且具有明显的周期性变化.SST与SPI3的周期是5～6a,与SPI2的周期是准11a,这些周期变化尺度与它们自身变化的周期有关.当两者周期相近时,在位相差一定的时期发生共振,产生强烈的相互作用最佳时期.     

2013年北极最小海冰范围比2012年增加的原因分析

北极海冰范围从1979年有卫星观测资料以来呈现明显下降趋势,尤其是9月份。2012年9月北极海冰范围达到有观测记录以来的最小值,而2013年9月比2012年同期增加了60%。增加的区域主要在东西伯利亚海区、楚科奇海和波弗特海区。本文应用距平和经验模态分解方法,分析了美国国家冰雪数据中心的北极海冰卫星数据、欧洲预报中心的夏季底层大气环流数据和上层海洋的温度,指出2013年北极最小海冰范围比2012年在北冰洋太平洋扇区增加的原因,是由于表面气温(SAT)降低、海平面气压(SLP)升高、气旋式风场异常、表面空气中水汽含量(SH)降低以及海表面温度(SST)降低5个条件形成的冰-SAT、冰-SST和冰-汽(SH)3个正反馈机制共同作用造成的。     

“海洋1号”卫星在海冰监测和预报中的应用

“海洋1号A”卫星是我国发射的第一颗海洋卫星.2002~2003年冬季,该卫星首次应用于我国渤海海冰监测和预报.建立了从卫星1B级数据开始的海冰反演系统,提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚与冰外缘线数值产品,作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源,以及海冰预报质量检验的参考依据之一.介绍所发展的“海洋1号A”卫星海冰反演系统的流程、算法和反演参数,海冰反演结果,及其在渤海海冰监测和预报中的应用.     

秋季巴伦支海海温异常对冬季我国渤海冰情的可能影响

本文利用美国NCEP/NCAR逐月的再分析资料、HadISST海温、中国160台站气温和反映渤海冰情轻重的渤海冰情等级资料,研究了前秋巴伦支海海温异常对后期渤海冰情和东亚冬季风的影响,并对相关的物理过程进行分析。结果表明,前秋巴伦支海关键区海温与该区域海冰密集度呈显著的负相关,且具有较好的持续性,通过调节随后冬季向大气释放的热通量,引起后期环流变化。偏高(偏低)年冬季亚洲纬向环流偏弱(偏强),东亚大槽加深(减弱),东亚冬季风加强(减弱),我国东北、华北及西北地区地区显著偏冷(偏暖),这与冬季渤海海冰异常的强度和范围都偏大(小)及与之相联系的环流异常相一致。进一步的分析揭示了联系上游关键区海温变化与后期东亚地区气候异常的重要途径,前秋巴伦支海海温偏高会导致200 hPa高度场形成一个自西向东的波列形式,在东亚局地Hadley环流异常的作用下,加强了我国北方地区地表的北风异常。因此,前秋巴伦支海海温异常可以作为冬季渤海冰情的预报因子。     

东亚冬季气温的年际变化特征及其与海温和海冰异常的关系

通过谐波分析的方法,对东亚31个冬季(1980—2010年)的气温提取年际变化分量(周期小于8a部分)进行EOF分析。结果发现:在年际变化的时间尺度上,东亚冬季气温表现为高纬模态和低纬模态2个主要模态,它们一起可以解释总方差73%的变化。进一步分析表明,在年际变化尺度上,与气温变化的高纬模态相联系的大气环流表现为显著的北极涛动(AO)负位相分布,海平面气压场上西伯利亚高压和阿留申低压北移,对流层中层东亚大槽西移,高层西风急流向西北方向移动;副热带北太平洋和阿拉斯加湾的海表面温度(SST)变化呈偶极子振荡分布,这种准两年的周期振荡对这一模态的出现有一定的预示意义。而与气温变化的低纬模态相联系的大气环流表现为类AO正位相分布,与之相关的西伯利亚高压和阿留申低压南移,对流层中层东亚大槽东移,高层的西风急流则是向东南方向移动;赤道东太平洋的SST异常可能对这一模态的形成有一定的作用,而东亚近海的SST则更多是被动地改变。此外,海冰异常变化与东亚冬季气温变化的联系主要体现在:在前夏和前秋,东西伯利亚海-波弗特海海冰异常减少(增加)对应着随后东亚冬季气温变化的高纬模态(低纬模态),而冬季东亚气温变化的高纬模态(低纬模态)又与后期春季北极东半球的海冰异常增加(减少)具有较好的相关性,此外白令海和鄂霍次克海的海冰异常变化是伴随东亚冬季气温变化产生的。     

2012—2013年冬季渤海海冰数值预报

介绍了2012—2013年冬季的渤海冰情,通过对海冰增长和消融过程以及各海区严重冰期冰情的综合分析,该年度冰情总体上较常年偏重。总结该年度渤海海冰数值预报情况,客观检验结果表明,数值预报保证率满足海冰业务化预报的精度指标。针对海上生产需求研发了小区域高精度海冰数值模式,对工程作业区域具有较好的预报能力,为保障冬季渤海生产安全发挥了积极作用。     

1987年—1988年冬季辽东湾冰情分析

一、前言 辽东湾是渤海石油公司自营开发的石油勘探区。是我国结冰最严重的一个海域,在每年冬季都有不同程度的结冰现象。海冰的轻重直接影响着海洋工程、石油开发及海上交通运输事业的发展。尤其在冰情严重的年度(如1969年)曾出现过港湾封冻,交通中断,海上作业停止和海上建筑物被摧毁等严重现象发生。给国家和人民生命安全造成了重大的损失。因此,为了满足辽东湾海上石油勘采开发及海上交通运输的需要,保证钻井船只冬季作业的安全生产和及时安排调整生产计划,指挥海上生产,为此进行了特定海区的海冰预报;海冰预报时效为月预报,旬预报(10天),候预报(5天)。为了进一步了解1987—1988年冬季辽东湾气候变化规律及海冰生消变化过程,现将分析结果汇总如下:     

热带海洋-大气耦合的主模态

依据1948年1月～2005年12月NCEP的海表温度(SST)和大气再分析的月平均资料,利用MCA方法,首次确定了代表全球热带海洋-大气相互作用的最主要信号的热带海洋-大气耦合主模态,该主模态随时间的变化与热带太平洋埃尔尼诺-南方涛动(ENSO)模态非常一致,揭示了该主模态包含以下海洋-大气相互作用物理过程:秋季印度尼西亚海洋-大陆区上空850 hPa出现异常的纬向风辐散和经向风辐合导致赤道东、中太平洋海温正异常,热带印度洋海温则出现东冷-西暖的—"偶极子"型异常;冬季热带太平洋出现典型的ENSO盛期对应的海洋-大气耦合型,在南海和热带远西太平洋出现低空反气旋环流异常,热带印度洋出现海盆一致增暖,而热带大西洋海温异常不明显;冬季热带太平洋和热带印度洋的SST异常可以导致春季赤道中太平洋西风异常,南海冬季风减弱,热带西北太平洋出现更明显的低空反气旋环流异常和赤道东风异常,热带西北大西洋出现西南风异常;该模态对夏季大气环流的影响主要表现为热带印度洋海盆一致模态对东亚季风的影响。     

浅析海洋环境预报的意义及其效益

一、海洋环境预报意义1969年的2—3月间,我国渤海发生了一次冰封,著名的不冻港——秦皇岛港亦被海冰封住;塘沽港内的船只被海冰挤压变形;渤海的一艘钻井平台也被海冰推倒。如果当时我们能将如此严重的冰情预报出来,事先采取必要的措施加以预防,决不会造成这样大的损失。可惜,那时我国还没有开展     

1997／98年冬季渤海和黄海北部冰情特征分析

海冰预报是渤、黄海重要的海洋灾害性预报项目之一。本文对１９９７～９８年冬季渤海及黄海北部的冰情概况进行了总结,并分析了渤海流冰范围在短时间内的迅速增长与天气、海洋等因子的相关关系。     

渤海海冰灾害监测预警及防灾减灾的思考

文章通过近几年参与渤海海冰应急预警,尤其是2009-2010年冬季30年来最严重冰情应急防灾实践,介绍目前渤海的海洋经济发展和海冰灾害状况,分析我国渤海海冰监测预警及防灾减灾方面存在的6个方面的问题,对出现问题的成因做了分析,在高度重视海冰监测预报、充分认识应对气候变化的重要性、进一步完善海冰防灾减灾体系建设等5个方面提出了思考。     

渤海海冰聚类分析和中期预报试验

环渤海地区发达，是我国重要的经济和资源开发区，海上的人类活动如油气勘探开发、港口海岸工程及海上交通运输等在每年冬季海冰形成和发展期间都受到不同程度的影响，严重的冰情甚至造成海冰灾害。为了保障海冰覆盖的渤海海区内的船只、海上建筑物的安全，提前作好防冰的准备，海冰预报方法研究成为必要的一项工作。渤海海冰是典型的一年冰，它的增长和融化以全球气候为背景，主要由当地气象条件决定。对多年海冰资料进行分型可以得到海冰的冰型，把冰型内各冰样本对应的500hPa高度场进行分析得到该冰型对应的高度场型。获得了未来十天的高度场后，我们可以利用冰型和冰型所对应的高度场型之间一一对应的关系，进行渤海海冰未来十天的预报。预报的准确程度由获得的高度场和高度场型的相似程度决策。     

全球热带海洋海表温度场异常对北极海冰的影响

本文利用1951?2021年哈德莱中心提供的海冰和海温最新资料以及美国国家海洋和大气管理局气候预报中心提供的NCEP/NCAR再分析资料,分析探讨了北极海冰70余年的长期变化特征,进而研究了其快速减少与热带海温场异常变化之间的联系,揭示了在全球热带海洋海温场变化与北极海冰之间存在密切联系的事实。结果表明,北极海冰异常变化最显著区域出现在格陵兰海、卡拉海和巴伦支海。热带不同海区对北极海冰的影响存在明显时滞时间和强度差异,热带大西洋的影响相比偏早,印度洋次之,太平洋偏晚。热带大西洋、印度洋和中东太平洋海温异常影响北极海冰的最佳时间分别是后者滞后26个月、30个月和34个月,全球热带海洋影响北极海冰的时滞时间为33个月。印度洋SST对北极海冰的影响程度最强,其次是太平洋,最弱是大西洋。全球热带海洋对北极海冰的影响过程中,热带东太平洋和印度洋起主导作用。当全球热带海洋SST出现正（负）距平时,北极海冰会出现偏少（多）的趋势,而AO、PNA、NAO对北极海冰变化起重要作用,是热带海洋与北极海冰相系数的重要“纽带”。而AO、PNA和NAO不仅受热带海洋SST的影响,同时也受太平洋年代际振荡PDO和大西洋多年代际AMO的影响,这一研究为未来北极海冰快速减少和全球气候变暖机理的深入研究提供理论支撑。     

渤海海冰的年际和年代际变化特征与机理

根据1951-2013年间的渤海冰情等级资料,利用最大熵谱分析、相关分析和合成分析等方法,研究了渤海冰情等级的年际和年代际变化特征,探讨了局地气候、大气环流、ENSO(El Nio-Southern Oscillation)和太平洋年代际振荡(PDO)对海冰的影响。结果表明,渤海海冰具有明显的年际和年代际变化特征,并在1972年前后发生了一次由重到轻的气候跃变,在跃变后冰情较跃变前平均降低了0.7级。相关分析与合成分析结果显示,渤海冰情的年际变化除受局地气候的影响外,还受西太平洋副热带高压(副高)、极涡和欧亚环流的共同调控,特别在1972年以后,秋季副高、冬季欧亚和亚洲纬向环流对渤海冰情的年际变化均有重要影响,可作为渤海海冰预报的重要因子,而春季PDO、ENSO、冬季副高及欧亚和亚洲经向环流则是渤海冰情年代际变化的影响因素。     

北极冬季季节性海冰双模态特征分析

近年来北极海冰快速变化,北极中央区边缘正由以多年冰为主转为季节性海冰为主。通过对北极冬季季节性海冰的EOF分解发现,2002-2012年期间北极季节性海冰变化的前两模态主要体现为2005年和2007年的季节性海冰距平。其中第二模态主要体现了北极海冰在2005年的一种极端变化,而第一模态不仅体现了北极海冰在2007年的变化,还体现了北极季节性海冰的从负位相到正位相的转变。通过比较发现,在研究时段北极季节性海冰最主要的变化发生在北极太平洋扇区,在2007年,冬季季节性海冰距平发生位相转变,2007-2010年一直维持正位相,北极太平洋扇区冬季季节性海冰保持显著正距平。太平洋扇区表面温度最大异常也发生在2007年,从大气环流来看,2007年之后波弗特海区异常高压有利于夏季太平洋扇区海冰的减少,而西风急流的减弱有利于夏季波弗特海区异常高压的维持,结合夏季海冰速度,顺时针的冰速分布有利于海冰离开太平洋扇区,因而会导致冬季太平洋扇区季节性海冰转为正距平并且从2007年一直维持到2010年。