北极西北航道风能资源调查分析

针对北极西北航道及其战略支点建设既面临生态环境脆弱现状又对能源存在迫切需求的情况,提出评估、利用海上风能资源的建议。基于欧洲中期天气预报中心的风场资料,综合分析风功率密度,资源的可利用率、富集程度、稳定性以及资源技术开发量等要素,对西北航道的风能气候特征展开系统性研究。结果表明:该海域蕴藏着较为丰富且利于航道建设的风能资源,其中风能开发的优势区域为戴维斯海峡以东海区、阿蒙森湾海区以及帕里群岛至麦克林托克海峡的狭长海域(例如维多利亚海峡),而这几个海区也是西北航道通航的关键区域,上述区域在风功率密度的大小、有效风速频率、能级频率、资源储量以及变异系数等方面具有较为明显的优势,而且在长期变化中相关要素没有出现显著的衰退信号。     

INTERPOLATION TECHNIQUE FOR SPARSE DATA BASED ON INFORMATION DIFFUSION PRINCIPLE-ELLIPSE MODEL

Addressing the difficulties of scattered and sparse observational data in ocean science,a new interpolation technique based on information diffusion is proposed in this paper.Based on a fuzzy mapping idea,sparse data samples are diffused and mapped into corresponding fuzzy sets in the form of probability in an interpolation ellipse model.To avoid the shortcoming of normal diffusion function on the asymmetric structure,a kind of asymmetric information diffusion function is developed and a corresponding algorithm-ellipse model for diffusion of asymmetric information is established.Through interpolation experiments and contrast analysis of the sea surface temperature data with ARGO data,the rationality and validity of the ellipse model are assessed.     

近赤道海温对西太平洋副高强度的影响机理——模糊映射诊断

针对近赤道海温对西太平洋副高影响的复杂性和不确定性问题,引入自适应模糊推理系统方法,系统地分析了西太平洋副高强度对赤道东太平洋、赤道西太平洋和赤道印度洋等海区海温状况和冷暖变化的响应态势和响应程度。研究表明:副高对赤道东太平洋海温的变冷(增暖)过程将出现正距平的增强(减弱)响应,响应幅度随时间减弱(增强);副高对赤道印度洋海温增暖(变冷)的响应态势与对赤道东太平洋海温的响应态势相反,响应幅度远小于赤道东太平洋海温变化的响应幅度;副高对赤道西太平洋海温的增暖急缓表现出不同的响应态势,迅速增暖利于副高衰减,缓慢增暖则利于副高增强,而对于海温的变冷过程则有滞后的增强响应趋势。此外,上述海区的海温冷暖变化幅度和速度是导致副高变异的主要因素,较之海温基本热力状况对副高强度的影响更为显著。     

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。      

多光谱卫星云图的高维特征聚类与降水天气判别

基于静止气象卫星（GMS-5）多光谱云图的天气采样数据，分别对各样本数据在红外、水汽及可见光通道的灰度、梯度和纹理高维特征空间的投影点进行聚类分析，以确定诸天气样本在特征空间中的类属区域，进而用其对云图进行天气区的判别分类。针对传统聚类方法存在的缺点，本文采用了模糊C均值聚类（FCM）、遗传算法（GA）和模糊减法聚类（FSC）相互交叉、优势互补的思想，既克服了GA／FCM算法局部／全局寻优的不足，又可客观确定出聚类中心数目。对高维特征空间中的重叠和交叉部分的样本点类属，通过计算其与空间中各聚类中心点的欧氏距离来予以甄别，最后得到高维特征空间中各天气的类属域，实况云图中诸像素点通过计算和判断其灰度-梯度特征量在高维空间中的投影点落区位置，即可确定其天气类属，进而实现对天气区的自动分类。试验结果表明，该方法具有良好的分类效果，判别结果与天气实况基本一致。     

吕宋海峡海面涡度场与地转流场的特征分类

基于AVISO卫星高度计数据计算得到的地转流场,利用SOM神经网络对吕宋海峡海面涡度场与地转流场进行特征分析,研究吕宋海峡上层流场的变化特征。结果表明:在SOM 2×2的网络结构实验中,4个分类结果的空间形态类似于气候态的季节分布形式,其中冬季型可以由11月延续至次年3月,夏季型在5月至9月都会存在。时间序列显示分类结果存在年际变化信号,其中在ENSO较强的年份,季节变化信号明显。SOM 3×4网络结构的结果显示,12个分类结果可以分为4类,即冬季型、春季型、夏季型、秋季型。每种类型内的分类图形形态存在差别;在时间上,分类图形存在连续性,并集中出现在某个月份。时间序列显示季节变化信号与年际变化信号同时存在。     

西太平洋副热带高压季节内异常活动与亚洲夏季风系统的时延相关特征

基于西太平洋副热带高压的异常活动与亚洲夏季风系统其他成员之间存在着密切联系的天气事实,运用交叉小波的非线性时滞相关分析方法,对东亚夏季风系统成员与西太平洋副热带高压形态和变异的相互影响的基本事实和物理特征进行研究,得到了西太平洋副热带高压与主要的亚洲夏季风系统成员之间基本的关联结构和演变示意图。研究结果揭示了不同的季风子系统对西太平洋副热带高压的影响不同:影响西太平洋副热带高压强度和脊线位置异常变化的是亚洲夏季风系统中的印度夏季风子系统的5个主要成员;而影响西太平洋副热带高压西脊点异常变化的则是亚洲夏季风系统中的另一个子系统——东亚夏季风子系统的5个主要成员。研究揭示了副热带高压与亚洲夏季风系统主要成员之间的时延特征与统计关联特性,为相应的机理研究提供了事实依据。     

WAVEWATCH-Ⅲ海浪模式中岛屿次网格效应的检验与比较

综合利用水深数据和高分辨率海岸线数据,在优化WAVEWATCH-Ⅲ模式计算网格的基础上,发展了波能通量穿透度系数自动计算方法,完善了岛屿次网格地形效应计算方案;并与直接提高网格空间分辨率来分辨多岛屿地形处理方案的计算效果进行对比研究。表明:岛屿次网格效应方案充分体现了海岸和多岛屿地形对海浪传播的影响,且主要是对低频海浪能量的抑制和阻碍作用,对模式计算结果有明显改善;在低分辨计算网格中考虑岛屿次网格效应时,模式对有效波高的计算精度与高分辨率网格的结果精度相当,且计算效率有显著提高。     

南海-印度洋海域海洋安全灾害评估与风险区划

针对南海-印度洋海域丰富的海洋资源、重要的战略地位以及该海域的自然灾害风险和海盗活动、恐怖袭击与军事冲突等人为灾害风险,基于风险评估理论从孕灾环境敏感性、致灾因子危险性和承灾体脆弱性等方面选取评价指标并建立评估模型,利用地理信息系统(GIS)平台得到了该区域的自然灾害风险、人为灾害风险和综合风险区划。结果表明,冬季(1月),综合风险最高的区域为亚丁湾、孟加拉湾湾顶、马六甲海峡附近以及越南东南部近海,其次为南海东北部海域、南沙群岛西部海域、巽他海峡、望加锡海峡、科摩林角附近海域、霍尔木兹海峡及索马里近海;夏季(7月),综合风险最高的区域为亚丁湾、孟加拉湾湾顶及马六甲海峡附近,其次为索马里东北部海域、阿拉伯海中西部、斯里兰卡西南近海、吕宋岛西部近海以及巴士海峡附近。     

基于Argo 观测资料的南海北部海域声速场 时空特征分析

利用近5 年的Argo剖面序列,通过经验正交函数（EOF） 分析,分析了南海北部海域声速垂直结构的时空变化特征 和声速场水平分布特征。分析表明：EOF 的前6 个模态反映了海区声速结构的主要变化,可以很好地表示声速剖面。第1 模 态具有明显的年变化周期,主要受海洋混合层季节性变化影响;第2 模态与第1 模态时间函数具有明显的反向变化特征,主 要对次表层进行调制;第3 模态主要影响次表层以下声速变化;表层声速分布与深层声速分布有明显的差异,表层声速主要 受海水温度变化的影响,深层声速分布与南海环流系统关系密切;冷涡的存在会引起声速场的低值中心。