HY-2A散射计风场在南海海域的检验和分析

利用南海浮标及海洋观测站的实测资料作为真实值对HY-2A散射计反演的风矢量作多角度对比分析,结果表明:HY-2A散射计风速与浮标(海洋站)实测风速数据具有良好的相关性,散射计观测风速普遍大于浮标(海洋站)实测风速;风速误差符合正态分布,风力≤3级时,风向的平均绝对误差最大;4~5级时风速平均偏差和平均绝对偏差均最小。逐月统计发现:1—3月的风速平均偏差最小,两者基本吻合。7—9月的风速平均偏差最大,12月的风向平均偏差最小。另外,东北向的风速平均偏差最小,西北向风速平均偏差最大;远海站点的风速和风向检验误差均小于近海站点。以上结论表明HY-2A散射计风场资料在南海海域具有可信性,为HY-2A散射计风场在南海的应用和研究提供依据。     

涠洲岛海域风侯和波侯特征分析

根据涠洲海洋监测站多年风和波浪实时观测资料,分析得出:涠洲岛海域累年强风向为N和NNE,其平均风速分别为5.9 m/s和5.3 m/s;常风向为NNE和ENE,其频率分别为18.2%和12.4%;夏季(6—8月)月平均风速最大,春季(3—5月)月平均风速最小。涠洲岛海域累年强浪向为SSW,其波高(H_(1/10))平均值为0.8 m;常浪向为NNE、SSW、NE和ENE,其频率分别为16.5%、16.2%、14.4%和10.5%;夏季(6—8月)波高(H_(1/10))月平均值最大,其余季节月平均值稍小于夏季。采用Pearson-Ⅲ型分布曲线对4个方向角风速的年最大值和波高(H_(1/10))的年最大值进行重现期计算。结果表明:涠洲岛海域ENE向风速多年一遇值最大;涠洲岛海域SSW向波高(H_(1/10))多年一遇值最大。     

渤海湾海域风况特征分析与海-陆风速对比分析

利用1988年9月-2010年8月的渤海A平台观测资料统计了渤海湾海域的风况特征,对平均风速和6级及以上大风、8级及以上大风的年变化和风向频率进行了分析,得到该海域出现大风的时间和风向、风速特征.为了讨论海上和陆上风速的对应关系,利用相同时间段的渤海A平台站和塘沽气象站观测风资料拟合了两个站风速之间的经验公式.     

青岛近岸海域波浪要素特征研究

本文基于小麦岛海洋环境监测站2014年波浪骑士浮标观测数据以及风速、风向观测数据,对青岛近岸海域波浪要素特征进行了综合分析。整体来看,波浪骑士观测数据质量较高,观测海域以2至3级波高为主,年平均最大波高和平均波周期分别为0.89 m和4.4 s,平均波向主要分布在90°～270°的偏南向范围内,常浪向和强浪向均为东南向(SE)。波高变化与风速较为一致,春、夏季大浪过程较多,以东南向浪为主。通过有效波陡数据分析,得出观测海域以风浪、未成熟涌浪占主。本文利用长期、连续、高精度的波浪方向谱数据,对青岛市近岸海域波浪特征进行分析,对于青岛市近海的海浪预警监测、防灾减灾、海洋工程建设、海上运输等具有重要的参考价值。     

海洋二号卫星散射计风场产品真实性检验及分析

利用国际海-气综合数据集(ICOADS)中的海面风场实测数据作为真实值,对海洋二号卫星散射计风场产品进行真实性检验,得到初步结论:(1)在中、低风速条件下,海洋二号散射计风速与ICOADS实测风速具有较好一致性,但在较高风速条件下海洋二号散射计会出现风速低估现象;(2)海洋二号散射计风向与ICOADS实测风向的误差主要集中在-15°—15°范围内,在低风速条件下,海洋二号散射计与ICOADS两者风向存在较大偏差,风向多解也主要发生在低风速时;(3)在2—24 m/s风速条件下,剔除超过3个标准偏差风速样本后,海洋二号与ICOADS两者风速的平均绝对误差为1.36 m/s,均方根误差为1.92 m/s,若忽略风向多解的影响,两者风向的平均绝对误差为14.98°,均方根误差为20.21°。     

渤海海域的风特性统计分析

利用渤海海域１２个气象台站１９６５￣１９８６年２０余年的定时测风资料，统计确定了该海域年最大风速的概率分布参数，常风向及风速相关系数；并利用该海域Ｊｚ２０－２平台二个冬季的连续测风资料的相关台站２０余年的定时测风资料，统计了渤海辽东湾疲劳的风速的概率分布及其分布参数，从而为该海域的海洋结构物设计和疲劳累积损伤分析提供了直接可用的风特性依据。     

江苏近岸海域水文气象要素的时空分布特征

2006～2007年在江苏近岸海域进行水文气象要素(气温、湿度、风速风向、波浪、透明度、水色和海水温盐度等)大面观测。数据分析表明,各水文气象要素具有较大的空间分异,四季变化显著。秋季气温明显高于春季,冬季气温较历史数据偏高。整个海域风速较大,风向受季风控制,有效波高与风速之间显著相关。如东附近海域波浪较大,废黄河口波浪较小;春、夏季有效波高较小,而夏、秋季近岸海域波高较小,离岸波高增大。夏季海水透明度最大,平均为2.3m;冬季透明度最小,平均只有0.6m;水色与透明度呈负指数相关。春、秋季水温分布与气温分布基本一致,冬季大致沿等深线分布。射阳河口与长江口为低盐区,辐射沙脊群外缘为高盐区。与20世纪80年代的调查结果相比,出现了一些新特点。这些新的调查成果可为江苏近岸海域的海洋环境保护和可持续发展提供科学依据。     

海洋气象功能区分类初探

本文提出了海洋气象功能区的概念,从气象需求导向、海洋功能基础、海洋产业融合、陆海联动统筹和资源永续利用5个方面确立了海洋气象功能区的分类原则,综合气象因素影响和海洋产业空间布局,对气象条件高敏感的海洋功能区进行了划分归类,得到8类海洋气象功能区。并以青岛为例,依托海岸基本功能区和近海基本功能区进行了海洋气象功能区的分类,结合实际探索开展了初步应用,可以更好地为海洋管理和开发提供气象技术支持。     

小麦岛综合开发项目对小麦岛海洋环境监测站影响评价

小麦岛海洋环境监测站位于青岛市崂山区小麦岛,建站50年来,通过对青岛沿海海域长期、连续、动态地监测,获取了大量具有代表性的水文、气象观测数据,在海洋防灾减灾、经济建设、交通运输、科学研究和国防建设等方面发挥了重要作用.但根据青岛市政府的综合开发规划,将在小麦岛区域实施综合开发项目,对小麦岛进行整体改造.该项目的建设将对小麦岛海洋环境监测站的水文、气象观测带来一定影响.为保障观测数据的连续性和代表性,文章依据有关法律、法规及规范的要求,运用数值模拟和统计分析等方法,分析了项目建设对水文、气象和大气要素观测的影响.结果表明:项目建成后对验潮井附近海域流速影响较大;对验潮站海域水温、盐度、潮汐影响不明显;对海面能见度、空气温度、空气湿度、气压、风向、风速、降水量、天气现象等气象观测要素的影响在规范允许的范围内;若搬迁后的波浪观测楼位于新月岛南侧将对人工波浪观测比较有利,提高其代表性;海洋大气测点若建设于规划中的新月岛新建测波楼顶,则工程建设对海洋大气监测影响变化不大;工程建成后验潮井附近海域侵蚀、淤积变化状况不明显.     

气象强迫场时间频率对ROMS模式高分辨率数值模拟的影响分析

利用海洋数值模式对海洋环流、潮汐、温盐场等进行模拟,是目前海洋科学研究中的重点方向。覆盖渤海、黄海、东海的中国近海广阔海域是海-气相互作用的显著作用区,气象场对数值模式的驱动对该海域模拟的效果具有显著的影响。通过设计对比实验,在不同时间频率气象强迫场条件下,利用ROMS模式对中国近海海域的数值模拟研究进行对比分析,为中国近海海域高分辨率海洋再分析和数值预报提供理论支持。     

青岛海雾的自适应神经模糊推理系统建模

基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS),通过对历史观测资料的训练和规则提取,建立了青岛海雾(能见度)与该站及其上游测站的风向、风速、湿度等要素的逻辑映射关系和模糊推理模型,进而能够较为客观、定量地描述和诊断青岛海雾的发生发展,对改进和提高青岛海雾预报有一定的参考应用意义。     

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。     

威海张家埠新港溢油事故时空行为预测

采用“油粒子”方法对威海张家埠新港建成后可能发生的溢油事故进行数值模拟，分析溢油在海洋环境中的时空行为。结果表明，在平均风速条件下，溢油漂移路径主要受潮流控制；在大风条件下，风海流强度增大，溢油基本沿风向轴线漂移扩散，而且在W向和SW向大风情况下可能抵岸，应加强防范。     

黄渤海海域16个石油平台站风速资料的初步质量检测

对天津建设的16个石油平台站2017年2-10月的2 min平均风速和极大风速的逐时资料进行了质量检测。其方法包括气候学界限值检查、内部一致性检查、持续性检查、时间一致性检查、空间一致性检查以及质量控制综合分析。结果表明:有87.5%的石油平台站风速观测资料质量较好,能够为海洋气象预报、风能资源评估等提供宝贵的基础支撑。与此同时,由于石油平台上油烟较大、海上高湿、高盐等环境因素影响导致了12.5%的平台站风速资料质量较差,造成其大量时间段的资料不能被直接使用。从而,一定程度上说明了与地面观测资料一样,在使用海洋气象资料之前应进行系统的质量控制,只有清楚并解决海洋气象资料中存在的质量问题,才能保证业务应用、研究分析以及资料统计与加工的准确性和可靠性。     

舟山群岛海域冬季流场特征研究

中街山列岛国家级海洋牧场位于中国浙江省舟山市舟山群岛海域,其建设有利于促进当地渔业发展,保护该海域生态环境。基于中街山列岛国家级海洋牧场附近两个站点2020年10月21日至2021年2月28日期间的海流观测资料,利用调和分析、合成分析等方法,研究了舟山群岛海域冬季流场的时空变化特征及其影响机制。研究结果表明,两站点处潮流均为正规半日潮,以M2和S2占主,各主要分潮潮流均为往复流;潮流、余流流向均为西北-东南流向,与站点所处的狭窄水道主轴方向一致,说明地形因素影响明显;同时,观测站点处水体的垂向平均动量平衡分析表明,在沿水道主轴方向上,余流受盛行风场控制,风场转向会导致余流转向,而在垂直于水道主轴方向上,由于受水道两侧岸线的支撑作用,水体在近岸堆积,故在该方向上主要为正压梯度力与科氏力的平衡,反应了地形对流场特征的影响。研究成果揭示了舟山群岛海域冬季的流场特征及其主要影响机制,对实现此海域内海洋牧场的精细化管理具有指导意义。     

A GIS-based step-wise procedure for assessing physical exposure in fragmented archipelagos

Wind and waves are major forces affecting the geomorphology and biota in coastal areas. We present a generally applicable method for measuring and calculating fetch length, fetch direction and wave exposure. Fetch length and direction, measured by geographic information system-based methods, are used along with wind direction and wind speed data to estimate wave height and period by applying forecasting curves. The apparent power of waves approaching the shore, used as a proxy for wave exposure, is then calculated by a linear wave model. We demonstrate our method by calculating fetch lengths and wave exposure indices for five areas with varying exposure levels and types of meteorological conditions in the Finnish Archipelago Sea, situated in the northern Baltic Sea. This method is a rapid and accurate means of estimating exposure, and is especially applicable in areas with geomorphologically varying and complicated shorelines. We expect that our method will be useful in several fields, such as basic biogeographical and biodiversity research, as well as coastal land-use planning and management.     

基于Linux的气象水文浮标采集系统设计及实现

为了获取海洋连续稳定的气象和水文数据,作者设计了基于Linux的气象水文浮标采集系统,多线程同时测量海面的气象参数（温度、湿度、气压和风速、风向）和海下的水文参数（不同深度的水温和盐度）,监控浮标的电压、漏水和开舱状态,测量和监控原始数据自动备份到系统的数据库,通过CDMA/GPRS或卫星与岸站接收系统通信,实现采集数据实时回传、自动备份和数据补发功能。目前已经在近海和远海各布放2套,气象数据和水文数据采集与接收正常。实验结果表明,该方案解决了近海和远海的海洋气象数据和水文数据的同时采集与传输,具有高度的可扩展性,获取的海洋气象和水文数据连续稳定可靠。     

Estimation of wind speed and wave height during cyclones

Wave and wind characteristics based on the cyclones, in the vicinity of the Nagapattinam coastline (east coast of India) were estimated. In all, 11 cyclones have crossed near the study region during 1960–1996. For the four severe cyclones, the isobaric charts were collected at three hourly intervals from the India Meteorological Department. The storm variables such as central pressure, radius of maximum wind, speed of forward motion and direction of storm movement were extracted and the method based on standard Hydromet pressure profile, were used for the hindcast of storm wind fields. For all the cyclones the maximum significant wave height within the storm and its associated spectral peak period was estimated using the Young’s model considering the moving wind field and the results are compared with the hurricane wave prediction techniques provided in the shore protection manual published by the US Army Corps of Engineers in 1984. The study shows that the estimated wind speed and the data reported by ships were comparable. Empirical expressions relating wind speed, wave height and wave period to storm parameters were derived. The design wave height for different return periods was obtained by fitting a two-parameter Weibull distribution to the estimated significant wave heights. The design wave height was 9.39 m for 1 in 100 year return period for a direct hit of cyclone.     

基于人工神经网络的高频雷达风速反演

风速是重要的海洋状态参数之一，对海面风速的准确提取是实现海洋环境监测和沿海工程应用的重要保证。目前，作为新兴海洋环境监测设备，高频雷达在风速提取方面仍然存在挑战。本文提出了一种基于人工神经网络的风速提取方法，利用历史浮标测量海态数据训练风速提取网络，实现风速与有效波高、波周期、风向及时间因素之间的非线性映射。测试结果表明了这一网络在时间和空间上的稳定性；进而将已训练的网络应用到便携式高频地波雷达OSMAR-S的风速反演中，得到的风速与浮标测量风速间的相关系数达到0.849，均方根误差为2.11 m/s。这一结果明显优于常规由浪高反演风速的SMB方法，验证了该方法在高频雷达风速反演中的可行性。     

NCEP再分析资料和浮标观测资料计算海气热通量的比较

对来自于美国国家环境预报中心公布的NCEP1、NCEP2 再分析资料和来自于定点布放在黄海北部的浮标观测资料进行了比较和分析。结果是： NCEP 再分析资料中的海表气象参数（风速、湿度、气温、海表温度）是可信的。在统计意义上, NCEP2 给出的海表气象参数比NCEP1 与浮标观测值更接近,而净辐射通量则是NCEP1 ...