山东沿海精细化海区大风特征分析

利用山东沿海12个精细化预报海区2010—2012年的实况代表站逐时大风资料,统计分析了山东沿海的大风日数、风速分布、大风持续时间及大风风向等特征。结果表明,山东沿海风速分布特征表现为:东部海区平均风速最大,在7 m/s左右,西部海区次之,在5 m/s左右,南部海区最小,在4 m/s左右,其中烟台南部沿海甚至在3 m/s以下。当出现大风过程时,各海区的风速相差更大。山东沿海的大风日数、大风持续时间都与平均风速表现为相同的分布特征。山东沿海的大风过程主要为偏北大风,并且量级主要分布在6—7级。由于山东沿海风的局地特征明显,因此在一次大风过程的预报中,各海区预报同一量级是不合适的,需要对预报量级和大风影响时间更加精细的把握。     

基于GM(1,1)模型的海区大风灰色理论预测

根据灰色理论方法对影响东海某海区大风建立了GM(1,1)模型,并利用海区8~10月观测资料进行了对比分析,研究发现,该模型物理概念清晰,对9~10月海区大风预测效果较好,对海区灾害性大风长期预报具有一定的指导意义。     

莱州湾海区与内陆大风对比分析

为了掌握莱州湾海区的大风规律,更好地为建设海上潍坊服务,本文利用自动气象站观测资料,对位于莱州湾南岸的羊口港、潍坊港、下营港梯度风塔3个港口和内陆的潍坊市城区寒亭国家气象观测一级站4个地方的大风进行了对比分析,并结合常规天气资料,分析了大风的季节变化特点以及与天气形势的关系。分析发现莱州湾海区平均风速是内陆的1.9倍,莱州湾风速东岸略大于西岸。南(东)高北(西)低是偏南大风出现时最常见的天气形势,冷锋后部的偏北大风是造成北部海区偏北大风最主要的形势。     

青岛近海海陆大风的对比分析

本文利用１９５１￣１９９０年气象资料，分析了青岛近海海陆大风的出现频数、风向频率，阐述了该区的季风特征和形成原因，海陆大风差别及其规律，并提出了统计预报方程。通过试报和多年使用结果表明，具有一定价值和科学意义。     

青岛近海海陆大风的对比分析

本文利用１９５１～１９９０年气象资料，分析了青岛近海海陆大风的出现频数、风向频率，阐述了该区的季风特征和形成原因，海陆大风差别及其规律，并提出了统计预报方程。通过试报和多年使用结果表明，具有一定应用价值和科学意义。     

谱分析在南沙海区冬季大风中期预报中的应用

本文对１９７９．１１－１９９４．３月，冬季南沙海区出现的偏北大风，采用了谱分析的方法，探讨超长波、长波活动与南沙海区冬季大风的关系，通过对上述１６年冬季北半球５００ｈＰａ候平均高度资料进行分析，计算波数Ｋ＝１－１０的角动量输送，经向和纬向扰动动物物物理量谱参数及有关波参数，分析它们所提供的演变信息及南沙海区冬季大风过程的某些中期预报方法和指标。     

冀东油田作业海区大风特征分析及气象信息应用研究

利用冀东油田作业海区2013年12月—2014年11月的观测数据,分析了东、西、南部海区的大风特征,对产生大风的天气形势作了分型,并针对风、浪的专业站点观测值和现场人工经验观测值之间的差异作了对比分析,提出了释用方法。结果表明:(1)南部海区年大风日数最多,约为150 d,西部海区最少,约为100 d;(2)大风的季节性分布整体呈两峰两谷的趋势,5、11月是大风日数最多的月份;(3)各海区大风风向均以NW、WNW和ENE、E为主导风向,呈现出非常明显的"极端化"分布;(4)低槽冷锋是产生大风日数最多的天气系统,约占所有个例的一半;(5)专业自动站观测的风力均比现场人工经验观测的风力小,可提高1～3个等级后用于实际作业,自动观测的浪高普遍比人工观测的浪高小,可通过增加修正值或使用线性关系式予以运用。     

应用谱分析方法分析预报南沙海区冬季大风

利用(1989年11月一1999年3月)冬季北半球500hPa候平均高度资料，分析了南沙海区冬季大风(简称为南沙冬季大风)与北半球中、高纬西风带中的超长波、长波活动的关系。结果表明：中、高纬强冷空气爆发南下是造成南沙冬季大风的最主要原因；当中、高纬的角动量输送达到一定数值后，伴随南沙海区会出现一次大风过程，在南沙冬季大风出现前期，偏高纬度的角动量有一次同步向北输送过程，使中、高纬西风增强，结果还表明：纬向扰动动能大多集中在超长波段内，经向扰动动能随纬度的不同主要集中在2—6波波段内。文中在这一基础上分析得出南沙冬季大风的预报指标.     

基于观测和再分析数据的LSTM深度神经网络沿海风速预报应用研究

基于海洋气象历史观测资料和再分析数据等，利用LSTM深度神经网络方法，开展在有监督学习情况下的海面风场短时预报应用研究。以中国近海5个代表站为研究区域，通过气象台站观测数据和ERA-Interim 6 h再分析数据构建数据集。选取21个变量作为预报因子，分别构建两个LSTM深度神经网络框架(OBS_LSTM和ALL_LSTM)。经与2017年WRF模式6 h预报结果对比分析，得出如下结论:构建的两个LSTM风速预报模型可以大幅降低风速预报误差，RMSE分别降低了41.3%和38.8%，MAE平均降低了43.0%和40.0%；风速误差统计和极端大风分析发现，LSTM模型能够抓住地形、短时大风和台风等敏感信息，对于大风过程预报结果明显优于WRF模式；两种LSTM模型对比发现，ALL_LSTM模型风速预报误差最小，具有很好的稳定性和鲁棒性，OBS_LSTM模型应用范围更广泛。     

马迹山海区风况特征分析

本文以浙江省嵊泗县马迹山观测站１９９３年１１月～１９９４年１０月的实测风资料为依据，并利用嵊泗气象站同期风的观测资料及多年统计资料，对该海区的风况特征进行统计分析。结果表明，马迹山观测站所呈现的风的变化规律和本区长期站——嵊泗气象站的风的变化规律颇为一致。但由于受各自地形的影响，两站间的风速存在着局地性的差异。该海区常风向为偏ＮＮＷ向和偏ＳＥ向；强风向为偏ＳＳＥ向和偏ＮＷ向。风向具有明显的季风特征，冬半年盛行偏Ｎ风，夏半年盛行偏Ｓ风。冬半年的平均风速略大于夏半年。造成该海区大风的主要天气系统为冷空气和气旋（热带气旋和温带气旋）。     

辽东湾西岸海陆风特征分析

从葫芦岛气象站5年历史地面观测资料的统计分析中获得158个海陆风个例，对每个海陆风个例的初始和最大海风时刻、风向、风速和初始海风到最大海风的时间差、风速差及转海风前后的湿度变化进行了统计和分析，并与内陆站、海上站的观测资料进行了对比分析，揭示了该地区海陆风环流的统计特征和季节变化规律。     

辽宁葫芦岛地区海陆风及热内边界层研究

根据2007年辽宁葫芦岛气象站资料分析了葫芦岛地区海陆风变化特征,并用MM5v3模式模拟了典型日的海陆风风场变化和热内边界层位温场结构变化。结果表明:海风和陆风出现的频率有明显的季节性变化。冬季陆风较多,春夏海风较多,春季、秋季易形成海陆风;海风起止时间夏季长冬季短,陆风起止时间秋冬季较夏季长;典型海陆风日中,海风造成陆地湿度变大,海风风速大于陆风风速;通过海风的数值模拟,海风由生成到成熟海岸吹向内陆其厚度可增厚到2 000 m以上,伸向内陆距离可到40 km;热内边界层向内陆呈舌状分布,海岸边界层高度在200-300 m之间,抛物面高度随着向内陆延伸的距离增加而升高。热内边界层最高达1 800 m。     

一种港口塔吊水平风荷载预报模型的设计和实现

利用2012-06—2013-05渤海湾北岸曹妃甸港100m风能塔风观测资料,研究了空气动力学粗糙度z0的月变化特征及其和地面10m风速之间的关系,并针对港口安全运营调度精细化气象服务保障需求,设计了一种港口塔吊定点、定量水平风荷载的预报模型。结果表明:受海陆风和周围环境的季节性变化影响,渤海湾北岸z0具有明显的月变化特征;通过拟合确立了z0和地面10m处10min平均风速在海-陆风和陆-海风两个方位上的粗糙度方程,梯度风速计算试验显示方程稳定可用;基于以上结论建立了定点、定量风荷载预报模型,预报试验和程序开发结果表明,基于上述结论所建立的港口塔吊水平风荷载计算模型正确可行,更适用于风险预报业务。     

大风事件对长江口及邻近海域海-气CO2通量的影响

依托2017年8月23日至2017年9月6日在长江口及邻近海域连续走航测得的二氧化碳分压(pCO₂)值,结合温度、盐度、溶解氧等数据,阐述该海域pCO₂的分布特征,并利用一次大风事件前后一个断面的重复观测数据,讨论天气事件对长江口海-气CO₂通量的影响。夏季长江口及邻近海域表层海水pCO₂范围为145~929 μatm,总体呈近岸高远岸低的分布特征,在受长江冲淡水影响的区域,海表pCO₂较低,整体表现为大气CO₂的汇。大风事件(最大风速达9.7 m·s^-1)加强了水体的垂直混合,导致近岸区域从大气CO₂的弱源变为强源(CO₂通量从0.2±1.9上升到 55.0±12.4 mmol·m^-2·d^-1),而远岸区域的碳汇略有加强(CO₂通量从-12.7±2.3变为-16.8±2.5 mmol·m^-2·d^-1)。因此,在估算东海海-气CO₂通量时,台风、冷空气等短时间尺度天气事件的影响也不容忽视。     

基于高频地波雷达的多时间尺度海流研究

近海海流受多种动力过程及岸线岛屿的作用呈现空间和时间尺度上的复杂变化,而地波雷达由于其探测面积广、时间分辨率高的特点成为研究这些变化的有效手段。本文利用舟山海域多年高频地波雷达资料,通过潮流调和分析、低通滤波和相关性分析对该海域海流潮周期、极端事件、季节、年际尺度的动力过程进行了解译。研究表明,舟山海域属于正规半日潮,潮流运动形式以顺时针旋转流为主,流速大小在空间上为东北方向较大,往西南方向逐渐减小,并在近岸处得到增强。余流的年际变化并不显著,但存在着明显的季节变化,例如冬季为南向流,流速减小,空间分布上近岸较外海大,而夏季与之反向,为北向流,流速较大,空间分布较为均匀。进一步分析了风与余流之间的相关性,在大风期间,风与余流的速度相关系数在0.48～0.90之间,方向相关系数在0.55～0.68之间。极端事件发生时,速度、方向的相关系数分别高达0.92与0.91。总体而言,通过分析高频地波雷达数据能够较好地反映舟山海域海流的时空特征,为海洋灾害监测和污染物、藻华的输运研究提供依据。     

西沙周边海域海平面异常变化特征及成因分析

Based on the analysis of wind,ocean currents,sea surface temperature(SST) and remote sensing satellite altimeter data,the characteristics and possible causes of sea level anomalies in the Xisha sea area are investigated.The main results are shown as follows:(1) Since 1993,the sea level in the Xisha sea area was obviously higher than normal in 1998,2001,2008,2010 and 2013.Especially,the sea level in 1998 and 2010 was abnormally high,and the sea level in 2010 was 13.2 cm higher than the muti-year mean,which was the highest in the history.In 2010,the sea level in the Xisha sea area had risen 43 cm from June to August,with the strength twice the annual variation range.(2) The sea level in the Xisha sea area was not only affected by the tidal force of the celestial bodies,but also closely related to the quasi 2 a periodic oscillation of tropical western Pacific monsoon and ENSO events.(3)There was a significant negative correlation between sea level in the Xisha sea area and ENSO events.The high sea level anomaly all happened during the developing phase of La Ni?a.They also show significant negative correlations with Ni?o 4 and Ni?o 3.4 indices,and the lag correlation coefficients for 2 months and 3 months are–0.46 and –0.45,respectively.(4) During the early La Ni?a event form June to November in 2010,the anomalous wind field was cyclonic.A strong clockwise vortex was formed for the current in 25 m layer in the Xisha sea area,and the velocity of the current is close to the speed of the Kuroshio near the Luzon Strait.In normal years,there is a "cool eddy".While in 2010,from July to August,the SST in the area was 2–3°C higher than that of the same period in the history.     

渤海湾北岸海陆风及湍流强度特征分析

利用渤海湾北岸祥云岛岸基站2017—2018年观测数据和两座梯度测风塔2011—2013年观测资料分别分析了当地海陆风和湍流强度特征,并重点对不同天气系统所致大风条件下的湍流强度特点做了剖析。结果表明:渤海湾北岸海陆风特征明显,昼夜风向主要由SSW向ENE转变,夏季昼夜风向转换尤为显著。整体而言,风速和湍流强度随高度增大分别呈增大、减小趋势,且近海面层湍流强度小于近地层湍流强度。湍流强度具有显著的季节性特征,夏季大、冬季小、春秋季变化不明显,且近海面层湍流强度相对近地层变化平缓。近海面层70 m及以下湍流强度在偏东大风条件下反而比近地层湍流强度大,雷雨大风期间近海面层和近地层均出现湍流强度随高度增大而增大、风速随高度增大而减小的特殊情况,台风靠近风塔时各层风速显著增大、湍流强度变化不明显,但台风中心到达时湍流强度迅速增至峰值,二者时间一致并早于风速最小值出现时间约1 h。近海面层和近地层有8%～10%样本的湍流强度超出了IEC-61400设计标准,建议渤海湾北岸风力发电风机抗湍流参数调整至0. 43～0. 49。     

1979-2012年北极海冰运动学特征初步分析

利用美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的海冰速度和范围数据,本文分析了1979—2012年间北极海冰的运动学特征,以及北极海冰运动与分布范围演变之间的关系。结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的2007和2012年高分辨率的气压场、风场数据,探讨了北极风场和气压场与海冰运动、辐散辐合和海冰面积的关系。结果表明,在1979-2012年间北极海冰平均运动速度呈显著增强的趋势,冬季海冰平均运动速度增加趋势明显强于夏季;北极、波弗特-楚科奇海域和弗拉姆海峡的冬、夏季海冰平均运动速度的增加率分别为2.1%/a和1.7%/a、2.0%/a和1.6%/a以及4.9%/a和2.2%/a。1979-2012年北极海冰平均运动速度和范围的相关性为-0.77,二者存在显著的负相关关系。北极冬季和夏季风场的长期变化趋势与海冰平均运动速度的变化趋势一致,冬季和夏季的相关系数分别为0.50和0.48。风场和气压场对海冰的运动、辐散及重新分布发挥着重要作用。2007年夏季,第234~273天波弗特海域一直被高压系统控制,波弗特涡旋加强,使得波弗特海域海冰聚集在北极中央区;顺时针的风场促使海冰向格陵兰岛和加拿大北极群岛以北聚合。2012年,白令海峡和楚科奇海域处于低压和高压系统的交界处,盛行偏北风,海冰从北极东部往西部输运,加拿大海盆的多年海冰因离岸运动而辐散,向楚科奇海域的海冰输运增加,受太平洋入流暖水影响,移入此区域的海冰加速融化,从而加剧海冰的减少。     

2016年苏北近海风场和波浪场多时间尺度变化的数值模拟研究

利用高分辨率的大气和波浪数值模式,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性。基于这套模式结果,系统地分析了江苏近海的风场和波浪场的多时间尺度变化:季节变化、日变化以及季节内变化(台风、寒潮)。分析结果表明:苏北近海海域的风速、有效波高和涌浪在冬季和秋季较大、春季和夏季较小;冬季盛行西北风,常浪向为西北向,夏季盛行东南风,常浪向为东南向。风场和波浪场还具有显著的日变化特征,且日变化存在季节变化规律,离岸越近海域日变化特征越明显。同时,江苏近海还会经历季节内尺度的强天气过程的影响,比如台风和寒潮。     

埕岛油田潮流、风海流预报系统的研制与应用

在埕岛油田潮流、风海流预报系统中应用了整体潮流预报法,结合对本海域潮流实测资料,研究编制成操作简便、功能强大的潮流预报应用软件,实现了对埕岛海域潮流和风海流的即时预报,用于指导油田生产管理,并取得了较好的效果。