钱塘江河口风暴潮经验预报

钱塘江河口的风暴潮预报工作可归结为澉浦或乍浦两个单站的预报,这使得经验预报成为可能。利用一种动力线性模型将动力学的线性问题转化为统计学的线性回归模型,通过合理选取预报量及预报因子,并采用正交筛选技术确定每个预报因子所对应的系数,建立经验预报方程。后报结果表明该方法可取得较好的效果。     

优选因子场预报方法的研究

统计预报法目前在国内外已经得到广泛利用,其待点是根据历史资料的统计规律,通过外推实现预报,这是所有统计预报法的基础。最初级的统计预报是对单站的历史资料本身的统计规律进行外推预报的,这种预报法既不考虑预报量之间的内在联系,又不考虑外界因子的影响,因此预报效果一般较差。改进的途径是朝着两个方向发展:或者考虑外界因子影响的单站预报;或者考虑预报量间的内部联系的场预报。前一种预报法目前使用最广,它不仅可以考虑多因子的影响,还可对组配的因子进行挑选或筛选,     

应用自由度调整复相关系数方法进行渔期预报的研究

在大多数预报问题中,一般都采用逐步回归方法解决因子选择问题,且用复相关系数的大小判断预报方程的优劣.事实上,不能单凭复相关系数的大小决定预报方程的取舍. 本文应用自由度调整复相关系数的方法对如何合理地选择预报方程进行了研究,并用此方法对长江口蓝点马鲛春汛渔期预报方程进行了最佳选择,得到了较好结果.回报检验结果误差最大的年度为2天,预报的结果也是令人满意的.     

热带气旋气候数学模型的预报应用

使用西太平洋海温格点资料,选取若干个因子,组成多个复合因子,建立权重方程,使得单因子的相关系数信度检验0．05提高到复合因子的信度检验0．01,权重方程的信度检验提高到0．001。用权重方程产生的突变的高阶非线性预报方程,其Y与X的相关系数比1阶线性方程提高5％左右。自1999年至今,热带气旋年、月频数气候预测的模型投入到实际预报应用,其预报准确律达到75%～90％。使用非线性预报模型作了逐日气压、逐日雨量的气候预测。将沿海气压场、雨量场的气候预测结果用于分析、制作热带气旋登陆中国以及广东地区的时段、地段的气候预报,准确率达80％～90％。     

长期天气预报中有关预报因子的若干探讨

目前行之有效的长期天气预报方法都是数理统计方法。本文以江淮流域夏季旱涝的长期预报为例，对有关预报因子的几个问题作了探索。挑选有实际天气学意义、各自独立、单相关系数较高的物理因子作预报因子，更有利于提高预报准确率，预报因子的时间尺度以月、季平均值最为适宜，而以三个旬滑动平均值的效果最佳，建立各种预报量的初选、精选因子库，更适用于计算机技术制作长期预报。     

复经验正交函数在水温预报中的应用

复经验正交函数是一种新的物理场的分解方法，它除了可以揭示物理场的时，空分布和变化规律外，还可以反映波动或平流效应。故本文首次将该方法移植到预报方法研究上来，建立了渤海，黄海的表，底层水温预报方案，。     

中国春季沙尘暴年代际变化和季节预测

利用1954～2007年中国258个台站观测的月沙尘暴日数资料,北半球地表温度和美国NCAR/NCEP大气再分析资料,研究了中国春季沙尘暴日数年代际变化特征及其影响因子。研究发现:中国春季沙尘暴日数与贝加尔湖地表变暖存在显著的负相关,相关系数达到-0.8,该地区的地表温度变暖导致蒙古气旋活动和我国沙尘暴频率降低。利用该地区冬季对流层850 hPa温度与春季地表温度指数之间显著正相关关系,建立了冬季850 hPa温度指数预测中国春季沙尘暴频率的线性预报方程。通过22年回报检验发现,统计预报结果与多数台站观测的沙尘暴发生频率存在显著的正相关,最大相关系数达到+0.4。其中,近22年的预报场与观测之间空间相关系数平均达到+0.4以上,均方根误差在1～2之间,表明该统计预报模型具有一定的业务应用价值。     

基于主元分析技术的海底沉积物声速预报方程

通过应用主元分析技术建立预报海底沉积物声速的经验方程，将前人研究报道的经验方程进行分析研究，指出其计算误差，运用南海南部大陆架和大陆坡数据，建立了主元回归计算模型。从理论上研究了如何在众多影响声速的物理参数中，排除相互关联的参数，优选出相互独立的、且对声速有显著影响的少数几个物理参数，用优选后的物理参数建立了南海南部海域大陆架及大陆坡沉积物的3参数（孔隙度n、颗粒中值粒径Ma、塑限W，）声速预报方程：Cp=1774-5．0944n＋12．499Md＋0．9985Wp，该方程的相对预报误差仅为-4．48％-3．77％。     

复经验正交函数在水温预报中的应用

复经验正交函数（ＣＥＯＦ）是一种新的物理场的分解方法，它除了可以揭示物理场的时、空分布和变化规律外，还可以反映波动或平流效应。故本文首次将该方法移植到预报方法研究上来，建立了渤海、黄海的表、底层水温预报方案。为了检验该预报方案的可靠性，试报的结果除与实测值进行比较外，同时还与依据经验正交函数（ＥＯＦ）建立预报方法的预报结果进行了对比。结果表明，对于南、北黄海表层水温的试报结果，ＣＥＯＦ方法试报的平均绝对误差比ＥＯＦ方法预报的误差平均小０．２℃；而对于底层水温，两种方法的预报误差相近。     

烟威渔场盐度预报及分析

本文以我国北黄海的烟威渔场为研究对象,采用优选因子场预报模式,对盐度的时空变化进行预报试验。文中对所采用的统计预报方法,作了简要介绍。对影响本海区盐度变化的显著因子及预报结果作了初步分析。预报试验表明:预报的总体平均绝对误差为0.27‰,预报相对误差在18％左右,预报误差小于0.5‰的站数占总站数的85％,预报趋势与实测资料基本一致。     

A STUDY ON METHOD FOR EMPIRICAL ORTHOGONAL FIELD PREDICTION CONSIDERING INFLUENCE FACTORS

Sinee the predietion equations for EOF(Entpirical Orthogonal Fune-494青岛海洋大学学报1 9 89年tion)methods《belonging to 6eld foreeasting)are generally eonstrueted onthe basis of statistieal relations among predietands without eongidering theinnuenee of external faetors,while the regression analysis methods(晚long-ing to single·station foreeasting)eonsidering sueh in口uenee faeto“eannot show the internal relations among the predietand.〔l一3几The Pr暇ntPaper attemPts to introduee the innue…     

表层海水温度场的正交综合因子场分解预报方法——东海及其外缘海域月平均表层水温预报

表层海水温度预报的途径目前在我国仍以统计预报为主,数值预报和数值动力统计预报尚在探索中.表层海温统计预报一般又分为单要素时间序列预报和多要素相关预报两类.这些方法各有长处和短处,因此在预报实施中,应根据各种方法的特点,互相补充,综合发布预报.我们在应用经验正交函数分析预报表层海水温度场的基础上,也曾对表层海温场的多因子相关预报方法进行了多种试验.     

基于四维变分同化方法的南海中尺度涡后报实验

海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中尺度涡旋预报方案。为了检验该方案的可行性,本文使用区域海洋模式(regional ocean modeling system, ROMS)和其内建的增量强约束四维变分同化(incremental strong constraint four dimensional variational, I4D-Var)模块,建立了一个南海海洋同化模拟系统。首先,通过I4D-Var方法将AVISO卫星高度计资料同化到海洋数值模拟中,获得了理想的中尺度涡同化模拟结果。同化、模式模拟和观测三者的中尺度涡统计结果表明,该同化系统模拟的南海中尺度涡的路径、半径、海表高度异常和振幅等特征信息与AVISO(Archiving ValidationandInterpolationofSatelliteOceanographicData)观测结果高度吻合,同时在深度上的分析表明,涡旋对应的温度、盐度和密度均得到有效的调整。然后,将该同化系统的模拟结果做为初始场,对某一特定时段的南海中尺度涡进行了后报模拟和结果的定量化分析。通过比较后报模拟与观测资料中对应涡旋的海表面高度异常(sea surface height anomalies, SSHA)相关系数、涡心差距和半径绝对误差,证明该方案的中尺度涡后报时效至少可达10 d以上。后报实验结果验证了该中尺度涡预报方案的可行性,从而为中尺度涡的预报提供一定的理论基础和可行性方案。     

胶州湾流速场的声层析反演研究

采用结合匹配法和经验正交函数法的射线声层析反演方法,针对流场水平分布不均匀特点,使用距离等效分段方法对反演算法进行改进,利用三个断面声层析数据,对胶州湾口潮流场的垂直和水平分布进行反演。与传统方法比较,大大降低与实测流速垂直分布间的偏差,平均偏差小于0.02 m/s,流场垂直分布间的相关系数提高到0.85以上。分析了声传播断面上不同的流场结构,以及涨潮期间在胶州湾团岛附近出现的涡流现象,并计算得到湾口海水流量变化。结果表明,改进的射线声层析反演方法可有效地用于水平分布不均匀流场监测,仅采用少量声学观测站位,即可获得大范围的复杂流场三维信息,有利于近海海洋资源开发、海洋环境保护和船舶航行安全。     

应用经验正交函数分析预报表层海水温度的方法——东海及外缘海域月平均表层水温预报

东海及其外缘海域表层海水温度场的热状况直接影响着我国海洋资源的开发与利用,尤其是近年来随着外海远洋渔场的不断开发,对海洋环境预报的要求日益迫切,为此开展了大面积表层海水温度预报的研究.大面积表层海水温度预报,实际上是一个温度场的预报.若用热动力学数值模式的计算方法直接求解这个多维的非线性问题,目前还是比较困难的.     

南海海面风、浪场时空变化特征及其关系分析

利用长时间序列的卫星观测数据,对南海海域的风、浪场时空分布及其相互关系进行了分析。结果显示,海面风距平场VEOF分解后得到的第一模态具有明显的季节变化,即季风特征,说明季风是影响整个南海风速的主要因素;第二模态具有较强的区域变化特征,是季风转换时期的距平场特征;第三模态反映的是海面风距平场受陆地地形影响所表现的分布特征。有效波高距平场EOF分解后得到的第一模态、第二模态与风距平场的前2个模态的空间分布较为相似,并且,风、浪距平场第一模态间的相关系数达0.76,均说明南海作为边缘海其波浪场与风场变化有很好的相关性。有效波高第三模态的分布与风场的第三模态相关性较弱,反映的是受海底地形影响所表现的分布特征。     

Predictions on Irregular Wave run-up and Overtopping

A series of hydraulic model tests are carried out to investigate random wave run-up and overtopping on smooth, impermeable single slope and composite slope. Based on analysis of the influences of wave steepness, structure slope, incident wave angle, width of the berm and water depth on the berm and the wave run-up, empirical formulas for wave run-up on dike are proposed. Moreover, empirical formula on estimating the wave run-up on composite slope with multiple berms is presented for practical application of complex dike cross-section. The present study shows that the influence factors for wave overtopping are almost the same as those for wave run-up and the trend of the wave overtopping variation with main influence parameters is also similar to that for wave run-up. The trend of the wave overtopping discharge variations can be well described by two main factors, i.e. the wave run-up and the crest freeboard of the structure. A new prediction method for wave overtopping discharge is proposed for random waves. The proposed prediction formulas are applied to case study of over forty cases and the results show that the prediction methods are good enough for practical design purposes.     

青岛地区台风暴雨预报方法研究

以地面影响系统为主要依据 ,使用天气动力学和统计学相结合的方法 ,将1 983～ 2 0 0 0年 6～ 8月青岛地区的 4 0次暴雨分为气旋、台风和冷锋 3种类型。根据预报经验 ,选取相应的预报因子 ,建立 0 -1权重回归方程 ,用于预报青岛地区未来 2 4 h的暴雨。对于台风暴雨 ,认为来自低纬度洋面的东南 (或西南 )低空急流是水汽、涡度的输送通道 ,它向台风提供了形成暴雨所需的水汽和能量 ,因此把它列为起始场条件。因子选取了代表水汽、位势不稳定、能量及冷空气活动的物理因子。统计得出 :台风类暴雨方程的预报准确率为 96%。用该方程对1 975年 6～ 8月进行试报 ,没有出现空漏报现象 ,效果较好     

南海海温异常与ENSO的相关性

使用1958－1987COADS资料，应用复经验正交函数（CEOF）分析方法，分析南海海表面温度场（SST）和风场（u及v）。结果发现，南海海温异常基本独立于西太平洋，同时存在类似于ENSO事件的年际变化，ENSO发生前冬季南海有异常降温过程，之后有增暖事件发生。分析还表明，南海SST异常主要取决于经向风场的异常强迫。南海SST与ENSO事件的相关性实质上反映了季风异常对ENSO循环的影响。     

北太平洋海温场的时空特征分析

近年来运用海表温度作副热带高压和长期天气预报方面取得了显著效果,为了进一步探讨海洋对气候和长期天气过程的影响,必须重视海温场的特征分析。这几年已有一些工作[1,3,7],从不同侧面对北太平洋海温场进行研究。本文试图从海—气相互作用的角度分析北太平洋海温场的时空分布特征及其年际变动,进而讨论它们对大气的影响。