风暴潮预报知识讲座

第五讲只概要介绍了台风风暴潮数值预报方法中的气压场和风场计算方法。这一讲将概要介绍台风风暴潮模式预报方法。温带风暴潮数值预报方法中的气压场和风场计算是靠天气数值预报提供的,在本讲介绍温带风暴潮数值预报方法时一起简要介绍。 就世界范围而言,风暴潮数值预报方法已经在实时预报中发挥了重要作用。同时,也为风暴潮经验预报方法因子的选择提供科学依据。风暴潮数值预报能够提供的丰富预     

一个基于MOM的全球海洋数值同化预报系统

随着国家战略利益的拓展,国家对全球海洋环境预报保障的需求日益凸显。近年来,国家海洋环境预报中心研发并建立我国首个涵盖全球大洋的"全球海洋数值预报系统",该预报系统由MOM4全球海洋环流模式及三维变分同化系统组成。该系统的建立,实现了全球范围海洋环流预报业务全覆盖,为我国探索深海大洋环境的迫切需求提供有力保障,明显提升了我国海洋环境预报能力,体现了我国海洋数值预报技术的发展和进步。该系统的历史回报试验和业务化试运行结果表明其对全球海洋环境要素具有较好的预报能力,其预测结果已经在实际业务中得到了应用,在"雪龙号"极地遇险脱困、马航MH370失联飞机搜救等重大事件的预报保障任务中发挥了重要作用,为我国实施海洋强国战略,推进实施"21世纪海上丝绸之路"的战略构想,应对海上突发事件、维护国家海洋权益等各个方面提供有力的科技支撑和保障,并成为我国全球海洋预报业务的重要参考依据。     

2002～2003渤海海冰数值预报

海冰数值预报是海冰业务预报的主要方法之一。国家海洋环境预报中心建立了业务化的渤海海冰数值预报系统，并进行了多年的业务化运行。随着我国卫星遥感事业和数值天气预报技术的发展，海冰预报系统也在不断发展中。本文介绍了2002～2003冬季应用HY—1卫星海冰遥感和T213数值天气预报模式产品对该海冰数值预报系统的改进，对2002～2003冬季海冰数值预报的结果进行了分析和比较。     

台风大风预报研究回顾

大风是台风引发的三大灾害之一,考虑到现有的台风大风研究相对较少、预报经验也比较不足,因此对其预报方法进行回顾总结具有十分重要的意义.从经验预报、统计预报、数值模式预报及数值预报产品释用等4个方向梳理了台风大风预报技术的研究与应用现状:天气图、卫星云图和雷达图是经验预报中非常重要的工具;统计预报根据方法的不同可细分为回归...     

数值预报及预报员的作用探讨

数值预报是自然科学理论发展后应用到生产生活中的一大典型例子,它使大气和海洋状态预测变得更加定量化和客观化,是近年来发展最为迅速的一个科学分支,在目前工作中基本取代了预报员的形势预报,并在单个要素预报方面有很大的发展前途,但预报员的作用仍然不可代替,客观预报和主观预报的最佳结合使用,预报产品的解释应用等将是未来预报员的主要工作。     

海岸系统演变长周期数值模拟研究进展

在人类活动日益频繁及海平面上升等自然环境变化的背景下,研究和预测海岸系统地貌演变正变得越来越重要。长周期数值模型是海岸系统演变研究的一种重要手段,近年来得到了迅速发展和广泛应用。介绍了海岸系统演变的长周期数值模型的计算原理、信息约减和地貌加速等关键技术、时空尺度及其验证方法。详细阐述了不同类型长周期模型在海岸系统演变的过程与机制和长期演变的数值模拟及预测人类活动和自然变化引起的海岸系统长期演变等方面的应用与最新进展,并对长周期模型的发展进行了讨论。     

琼州海峡的一个三维泥沙扩散模式

通过建立一个三维陆架海数值模式来预报近海潮流和泥沙浓度的对流扩散,并应用于琼州海峡跨海工程的前期数值预测。预测结果表明,海区潮流的涨落、岸线形状、海底地形及源强位置与泥沙在近海的输运扩散关系密切,模拟情形基本合理,表明该模式适合应用于河口、近岸等涉海海洋工程海域的流场及泥沙扩散的三维数值预测,为相关的水动力环境要素和水质影响评价提供一定的参考价值。     

海上大气边界层数值预报技术发展概论

海上大气边界层对社会经济和军事活动有着重要的影响,目前我国还没有建立业务化运行的海上大气边界层数值预报系统,对相关预报技术的研究具有十分重要的意义。本文详细分析了大气边界层数值模式的发展情况和边界层主要物理过程的国内外研究现状,为发展适用于我国的海上大气边界层数值预报系统和相关的物理过程研究提供科学依据。     

数值预报故障短信通知系统的设计与实现

从建设目标、系统架构、技术和功能等方面介绍数值预报故障短信通知服务的设计与实现。构建该服务目的是为保证数值预报系统时效性提供一种技术支持。该服务系统以作业事件管理系统和短彩信云平台系统为基础。通过在作业事件管理系统中嵌入故障监测模块、故障说明与定位模块、信息发送模块,在短彩信云平台中设置发送对象群组列表、植入信息接收接口,解决了双重故障监测和跨系统信息交换技术的问题。实现了数值预报系统风险警告、故障步骤简要说明和定位、群组短信通知等功能。以全球海浪数值预报系统为例进行测试实验,实验结果表明故障短信服务辅助系统能有效帮助管理员及时发现和处理数值预报系统故障。     

基于WebGIS的长江口咸潮入侵预报系统的设计及应用

长江河口的咸潮入侵灾害严重影响了当地居民生活和工农业生产,咸潮入侵的监测及预报尤为重要。基于ArcGISEngine,使用Fortran和C#联合编程,完成了咸潮入侵预报服务系统建设。该系统集成咸潮入侵数值预报和经验模型预报,实现了咸潮入侵实时监测数据发布及历史数据查询、数值预报产品及咸潮入侵过程动态展示、单点盐度查询、咸潮预报动态发布等功能,为相关业务部门的咸潮入侵预报及政府部门的决策提供科学依据。     

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团，以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强，研究领域不断拓展，涌现了大量具有广泛影响力的研究成果，其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”，发展了第三代海浪数值模式；提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法；发现并命名了“棉兰老潜流”，揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等，系统描述了太平洋西边界流系；提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流)；不断完善了中国近海陆架环流系统，在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流，以及陆架波方面均取得了深刻的认识；从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结；发展了浅海水团的研究方法，基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制，在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献；阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制，揭示了中尺度涡的三维结构，定量评估了其全球物质与能量输运能力；基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征，提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制；构建了“南海内波潜标观测网”，实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识；发展了湍流的剪切不稳定理论，提出了海流“边缘不稳定”的概念，开发了海洋湍流模式，提出了湍流混合参数化的新方法等；在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识，并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响；研发了全球浪–潮–流耦合模式，推出一系列海洋与气候模式；发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统；建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台；发展了ENSO预报的误差分析方法，建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系，揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应；初步建成了中国近海海洋观测网；持续开展南北极调查研究；建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统，为中国气象减灾提供保障；突破了国外的海洋技术封锁，研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器；建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型，为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示，经过70年的发展，中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍，这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。     

数值模式与统计模型相耦合的近岸海浪预报方法

针对数值模式和统计模型预报近岸海浪存在的局限性,构建了数值模式和统计模型相耦合的近岸海浪预报框架,在模式计算格点和近岸预报目标点之间定义一个海浪能量密度谱传递系数,通过经验正交函数分解和卡尔曼滤波方法建立传递系数的统计预报模型并与数值模式进行耦合。经过对近岸波浪观测站1a的预报试验表明:该方法能够提高近岸海浪有效波高预报精度,有效波高的均方根误差降低了约0.16m,平均相对误差降低约9%。进一步试验和分析发现,该方法的预报有效时间小于24h,将海浪能量密度谱经过分解后得到的基本模态反映了近岸波侯的主要特征,海浪能量密度谱传递系数的变化体现了波侯的季节变化特点。     

基于变形监测管理系统中预测模型的研究

预警报警功能作为建(构)筑物变形监测信息管理系统中的重要功能,其可靠性和精确度显得尤为重要。建(构)筑物变形监测管理系统中所用到的灰色模型与回归分析模型具有良好的可靠性和稳定性,在模型基础上进一步延伸,提高其预测精度,针对多尺度时间序列各尺度单支预测与整合重构的基础上,对变形监测数据进行小波分解成各尺度的子序列,根据各子序列性质配置适合的回声状态网络并进行单支预测,预测子序列经过权值计算重构成预测的序列。实验表明:小波分解理论基础上的回声状态模型预测精度较高。     

集合平均方法的建立及海洋动力系统耦合作用的性质分析

不同海洋动力过程之间的相互作用决定了海洋系统内部的结构,外观表征上则反映了海洋动力要素的空间及剖面精细化分布与演变特征,海洋动力系统相互作用理论愈来愈成为支撑海洋耦合数值模式与数值预报发展的重要基础。不同于Reynolds尺度平均概念,基于局域平稳均匀统计意义下的集合平均可易于实现集合层级和系统划分。在此基础上提出了一种实用的集合平均方法,分析了不同海洋动力过程之间的相互作用机理,包括大尺度动力过程对中、小尺度过程的输运、剪切生成作用,以及后者对前者的混合作用。重点揭示了湍流、波动对涡旋/环流的输运通量剩余量主要分量所起的作用,探讨了波动强剪切生成湍流的能量贡献效应等性质,为海浪-海流耦合实用模块的研发及数据资料处理提供设计方法。     

卫星高度计资料在三维海温和盐度数值预报中的应用

随着卫星遥感观测技术的发展,越来越多的卫星观测资料被应用于数值模式的同化研究中.基于国家海洋环境预报中心西北太平洋三维湿盐流预报系统,利用法国CLS中心的沿轨高度计资料的海表面高度异常的融合数据,结合基于三维变分的OVALS(ocean variational analysis system)同化系统,在垂向将海面高度...     

南海夏季风爆发日期与海温的多尺度关系及最优子集回归预测

采用小波变换,Lanczos时间滤波器,相关分析研究了南海夏季风爆发日期的多尺度特征及与海温场的关系,并研制了南海夏季风爆发日期的短期气候预测新方法——多尺度最优子集回归预测方法.结果表明,1958-2008年南海夏季风爆发的平均日期为5月18日,标准差约10 d,具有弱的偏早爆发趋势,存在15.4a的年代际变化和5....     

Hindcast of the wave conditions along the west Iberian coast

This paper describes the development of a wave prediction system for the west Iberian coast. The implemented wave prediction system is based on two state-of-the-art spectral wave models, WAM for the ocean area and SWAN for the nearshore. However, because of its extended geographical space the SWAN model will include some generation effects in the coarse SWAN simulations, complemented by wave transformation effects near the coast. The system was validated by means of extended hindcast runs in various regions belonging to the continental Portuguese coastal environment, which were compared with buoy data, focusing on the extreme energetic events and both direct comparisons and statistical results are presented.     

Numerical model of the hydrodynamics of the Black Sea and the Sea of Azov with variational initialization of temperature and salinity

A numerical primitive-equation model of the hydrodynamics of the Black Sea and the Sea of Azov in σ-coordinates is proposed. The model has a resolution of ～4 × 4 km in horizontal coordinates with 40-σ levels in the vertical and includes the four-dimensional variational initialization of temperature and salinity fields. A numerical initialization algorithm combines splitting methods and adjoint equations. Flow, temperature, sea level, and salinity fields driven by atmospheric forcing are calculated for the year 2008. The calculations are made in a variational initialization — prediction regime. Temperature and salinity fields are initialized at the end of each month. The optimality system includes forward and adjoint transport-diffusion equations for heat and salt that are linearized on the assimilation interval. Results of three numerical experiments with different sets of assimilated data in comparison with the prediction obtained from the forward model are discussed.     

南海及周边海域风浪流耦合同化精细化数值预报与信息服务系统简介

面向社会需求,建立覆盖南海及周边海域的高分辨率风-浪-流耦合同化数值预报与信息服务系统。系统包含耦合同化数值预报模式、海洋动力环境数据库与可视化平台两部分。其中,耦合同化数值预报模式由中尺度大气数值预报模式、海浪数值预报模式和区域海洋环流数值模式,在C-Coupler耦合器中进行耦合,引入集合调整Kalman滤波同化模块,在耦合预报前进行大气、海浪和海流的同化后报模拟,为耦合预报模式提供更为精确的初始场。预报结果经海洋动力环境数据库和可视化平台处理后,通过二维和三维可视化展示,向用户提供直观的南海及周边海域海洋环境预报产品。     

溢油扩展、漂移及扩散预测技术研究进展

海上溢油灾害会严重破坏中国近海海洋环境,还会直接危害我国经济发展。因此,开展溢油预测预警技术研究是非常有必要的,能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。本文综述了溢油扩展、漂移及扩散数值预测技术的发展过程及相关研究成果,包括溢油扩展模型、溢油漂移与扩散模型、溢油预测预警系统,为未来开展溢油应急工作提供了理论依据和参考。