海洋环流模式NEMO的代码现代化

海洋数值模式是精准海洋环境预报的核心手段.随着计算分辨率的不断提高,海洋数值模式对计算性能的要求也越来越高.为了提高模式计算性能,充分发挥现代计算机的特点,选取海洋环流模式NEMO开展了代码现代化优化方案在海洋环流模式中的应用研究.首先使用Intel性能分析工具对模式的计算性能进行了分析;随后,针对热点函数,开展了编译...     

海洋环境数值预报业务综合运维平台设计与实现

分析了海洋环境数值预报运维复杂度逐渐增大的现状,梳理出存在的6类主要问题,给出了海洋环境数值预报业务综合运维的总体设计思路。进而研究分析了数值模式业务流程调度监控和模式运行性能特征分析等核心技术环节,实现了海洋环境数值预报业务综合运维平台的主要功能,并针对全球海洋预报系统开展了有效的示范应用,为各数值预报业务中心设计开发自动化运维值班工作平台提供了一个高效可行的方案。     

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。     

山东WRF集合预报系统对“麦德姆”台风预报检验

2014年第10号台风"麦德姆"登陆北上,对山东造成较大的影响。此文对业务上常用的各种数值模式对于"麦德姆"台风的预报情况进行了对比检验,重点检验了山东WRF集合预报系统对此次台风的预报性能。结果表明,山东WRF集合预报系统对于此次台风预报具有较高的参考价值。WRF确定性预报台风路径预报类似EC细网格预报,在23日20时以前预报较好,23日20时后预报最好的为T639。WRF集合预报对于台风路径预报具有较好的指示意义。WRF确定性预报02时、14时更新预报效果好于其前面6h起报结果,体现了HYBRID-3DVAR集合混合同化对于改进预报效果的作用。通过中尺度模式与其外层全球背景场模式预报对比发现,由于中尺度模式具有自身的物理参数化方案和同化系统,其对于台风路径的预报效果可以显著优于其全球背景场模式。WRF确定性预报对于"麦德姆"台风降水预报与实况最为接近。对于台风大风预报,WRF集合预报最大值最好。     

渤海溢油数值预报研究

以溢油漂移扩散模式为核心,采用"油粒子"方法来模拟溢油在海洋环境中的漂移扩散行为,与业务化渤海三维海洋数值预报模式、中尺度海洋风场数值预报模式相衔接,获得海流、海面风场等海洋环境预报产品作为溢油模式的外强迫,建立了渤海溢油数值预报系统.本文简要介绍了该系统的组成、运行机制和模拟试验情况,并讨论了建立我国全海域溢油预报系统的有关问题.     

基于FIO-COM的海洋声学预报系统的构建与应用

将海洋模式与声传播模型结合在一起,设计开发了一种适用于高性能计算机的全球海洋声学预报系统FIO-GOAFS,该系统以自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合模式（FIO-COM）为基础,利用海洋模式预报的温、盐、深参数计算声速剖面,并对声速剖面进行水声环境特征诊断,之后将海洋模式与水下声场传播模型协同连接,结合地声模型（海底地形和底质参数）,实现了全球海域的水声环境特征诊断及水下声场及相关结果的预报。海洋模型提供水下声学预报所需的水体声速、海浪波高等参数,地声模型提供海底地形、底质声速、密度以及衰减等参数,通过调用海洋-声学连接模块提取声传播路径的地形及海洋环境参数剖面,实现海洋模型和声学模型的有效连接。全球海洋声学预报系统在高性能计算机上并行实现,主要包括声场计算中的频点、方位角并行以及声学预报时针对地理空间区域的并行。最后,利用该系统预报并分析了全球海域的水声环境特性及声呐作用距离的季节变化和空间分布特征,为现代声呐的设计、操作和水下应用提供参考。     

北斗卫星通信系统在海洋探测平台上的应用

卫星的通信导航定位是现代海洋环境立体观探测平台不可或缺的重要组成部分。基于北斗三号卫星全球导航通信融合技术特点,结合全域海洋环境探测任务背景,以站位国家海洋战略发展和工程集成现实的双向视角,剖析北斗三号功能、性能特性及在海洋环境立体观探测领域的应用需求;立足终端,重点从形态、方案、指标3个方面探讨北斗三号导通一体模组与海洋环境观探测无人平台嵌入式、模块化综合集成方案的实现。     

获取海洋信息的一个有效途径

一、前言 海洋环境预报中心每时每刻都要接收来自海洋上的实时水文气象信息,然后再对这些信息进行加工处理,并利用多种数理统计方法和数值计算模式,做出海洋水文气象预报和速报。通过电视、广播以及无线传真、邮寄等多种形式,将这些预报和速报及时地传递到在海洋上活动的交通运输、石油开发、渔业生产等产业部门,供它们参考使用,从而产生明显的社会效益和经济效益。 不言而喻,发布海洋环境预报和速报的基础是来自海洋上的资料信息。对于预报部门来说,这种物质保证如同“粮食”和“水”一样重要。如果没有来自海洋上的资料信息,无论有多好的数学模式,也是无能为力的。另一方面,即使有资料信息,如果资料的信息少或者准确度不高,那么做出的预报也是难以准确的。因此采取多种途径,广泛获取准确的海洋信息是十分重要的。 二、渔船测报的必要性及其实施     

1323号“菲特”台风过程鳌江站历史最高潮位的数值模拟

采用丹麦DHI的Mike21水动力计算模块建立浙江沿海二维潮位数学模型,结合全球天文潮位预报模型,根据1323号台风"菲特"的气象资料,模拟了该强台风在浙江省的风暴潮过程,并特别对造成历史最高水位的鳌江站的风暴潮位和增水过程进行了分析。计算结果表明:该站最高潮位和最大增水的模拟精度在10 cm左右,时间误差约10 min,模型在本海域的数值计算能够满足预报要求。     

21世纪初海洋预报系统发展现状和趋势

海洋预报是一切海上活动的基础,人类社会需求驱动着海洋预报的发展。海洋观测、数据同化、数值模拟和高性能计算机等技术的进步推动着全球海洋业务预报的发展。国际先进的海洋数值模式有NLOM、NCOM、HYCOM、NEMO、MOM、POM和ROMS等。在GODAE和GODAEOceanView项目期间,通过国际合作和交流,全球海洋业务预报系统得到快速发展。21世纪初,全球海洋预报系统水平分辨率最高达到1/32°,预报时效一般为一周,部分海洋预报系统能够预报诊断海洋涡旋和海洋锋等。未来海洋预报系统的分辨率和预报精度将继续提高,预报要素扩展到海洋生态和生物地球化学等学科。海洋数据同化技术、海洋物理过程参数化方案和模式耦合技术是推动海洋预报发展的重要研究方向。     

基于时空维度的海洋预报产品可视化方法分析与应用

基于分形学理论对我国的海洋环境预报产品信息展现形式进行了维度分析,目前海洋环境预报要素主要包括海面风、海浪、海流、潮汐、海冰、海啸、风暴潮以及生态要素等,按照预报信息所具有的点、线、面、体空间形态可以分别以零维,一维,二维,三维4种可视化方法进行展示,同时每一种空间可视化方法均可以与时间维结合形成更高维度的时空可视化方法。海洋环境预报产品均包含时间、地点、要素3要素特征,因此零维点和一维空间线形不能孤立存在,必须包含在二维面或三维体中展示。可视化技术的快速发展,为预报产品的信息展示提供了技术条件,厘清预报产品的时空特征,相应选取最为适当的可视化方法,可以最大限度的提高预报产品的视觉信息量,对于提高预报的精度和效率、更好服务于辅助决策具有重要意义。     

北印度洋风浪流数值预报系统:Ⅱ-检验分析

基于系统构建工作[1],开展北印度洋风浪流数值预报系统后报和准业务化预报,并利用2013年9月—2014年3月共6个月的资料对预报结果进行了统计检验。结果显示北印度洋风浪流数值预报业务运行稳定可靠,大气模式(WRF)72 h预报的500 hPa位势高度距平相关系数达到89%,海浪模式(SWAN)的72 h有效波高预报的相对误差低于20%,海流模式(ROMS)的72 h海表温度预报的均方根误差在0.5℃左右;同时对2013年10月期间孟加拉湾的超级气旋风暴"PHAILIN"的预报结果进行了分析。该风、浪、流预报系统能够较好地预报"PHAILIN"的移动路径、最低气压及相应的海浪和海流过程。该系统的试运行和检验分析结果,对建立新一代海洋环境数值预报系统具有一定借鉴意义。     

北印度洋风浪流数值预报系统:Ⅰ-设计与实现

以5°S以北印度洋海域为目标区域,基于区域大气模式WRF、海浪模式SWAN和海流模式ROMS,建立了北印度洋风浪流数值预报系统。该系统具有运行稳定、针对性强和产品定制灵活等特点,为海洋环境预报、舰艇航行保障、军事行动准备等提供准确及时的常规和定制风浪流数值预报产品。     

日本新大型测量船"昭洋号"

为了准确实施大陆架调查、地震预报调查、火山喷发预报调查及海洋环境调查.日本自1995～1998年制造新的大型测量船"昭洋"号,并预计在1998年初开展海道测量业务.     

海洋环境观测预报技术需求与“十三五”发展重点——以北海区为例

发展海洋环境观测预报技术是认识海洋、开发海洋的一项基础性工作,是发展海洋经济、开发海洋资源的必然要求,具有迫切的国家需求。我国提出了建设海洋强国的宏伟目标,在新的形势下如何进一步提升我国海洋环境观测预报技术水平及业务应用能力,满足海洋事业全面发展的迫切需求,值得我们深入思考和研究。以我国北海区为例,概述了我国海洋环境观测预报技术体系的发展现状,指出了面临的突出技术问题,据此提出了"十三五"期间我国海洋环境观测预报发展的重点,主要包括:数据考古、研发新型观测技术与装备、推动新型观测技术的业务应用、发展智能化的海洋观测数据管理技术、海洋环境组网观测、海洋环境预报精细化、加强国际合作、产学研用结合的业务化支撑体系建设等方面。     

基于Hadoop的海洋环境信息分布式架构设计

海洋环境信息建设是实现"认知海洋"、"透明海洋"、"智能海洋"的基础,从分散海洋环境信息海量数据采集、异构海洋环境信息的高效数据存储、基于节点动态性能的海量海洋环境信息数据处理与分析任务分配、基于人工智能的定向功能的辅助决策等四个方面,探讨了基于Hadoop技术的海洋环境信息分布式架构设计方法,实现将海量、多源、异构、多时空、动态的海洋环境信息进行高效、高质、及时、快速的采集、传输、存储、处理、分析及智能化应用,以全面提升海洋环境自主信息感知获取、融合处理和应急保障能力。     

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。     

我市与国家海洋局北海分局共建天津市海洋环境监测预报中心

为加强我市海洋环境监测预报工作、维护海洋生态平衡、保护海洋环境、合理利用海洋资源、减少海洋灾害损失、促进海洋经济的可持续发展 ,根据国家海洋局关于充分发挥中央和地方各级海洋行政管理部门的优势 ,共建、共用、共管海洋环境监测预报系统的指示精神 ,经市编委批准同意将天津市海洋预报台更名为天津市海洋环境监测预报中心 (津编事字 [2 0 0 2 ]2 3号 ) ,该中心与国家海洋局天津海洋环境监测中心站为一个机构两块牌子。市海洋环境监测预报中心的主要职责和任务 :负责天津市海洋环境、海洋灾害的监测及变化趋势预测 ,会同有关部门组织…     

宁波市风暴潮漫堤预警辅助决策系统

在准直角坐标下建立了粗细矩形网格嵌套的宁波市台风暴潮数值模式,模式细网格空间分辨率为2',对影响宁波市1949~2007年间的41次台风过程的风暴潮增水进行了后报模拟,将模拟的94个站次的风暴潮增水峰值前后2 d的数据与实测值进行了对比和误差统计,平均绝对误差为23.6 cm,平均相对误差27.6%,说明模式是成功的.进而,引入福建省风暴潮漫堤预警辅助决策模式"一种基于台风路径预报概率圆的风暴潮集合预报模式和基于假想台风增水数据库的风暴潮增水快速预报算法",并集成地理信息系统,建立了宁波市风暴潮漫堤预警辅助决策系统,系统可对宁波市的海塘在台风期间进行风暴潮漫堤预警报.系统于2012年在宁波市水文气象站投入试运行,1209号台风"苏拉"和1211号台风"海葵"的预报结果表明,集合预报结果比单一路径预报结果有不同程度的改善,该集合预报技术可以有效的解决由于台风路径预报偏差引起的风暴潮预报漏报和误报问题,证明模式在宁波市的应用是成功的,为其在更多区域的推广应用提供参考.     

海洋表层温度对台风"蔷薇"路径和强度预测精度的影响

基于中尺度大气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),首先对2007年3次船舶辐射通量观测进行模拟,以检验WRF对长波和短波辐射通量的模拟能力,结果表明使用中国近海海洋环境数值预报系统环流模式POM(Princeton Ocean Model)模拟的高时空分辨率的海洋表层温度能够显著改进短波辐射通量的模拟,而对长波辐射通量模拟的改进不明显。然后,将业务化运行的中国近海海洋环境数值预报系统后报的逐时海洋表面温度(SST)作为WRF底边界条件,对2008年15号强台风"蔷薇"(Jangmi)过程进行了数值后报试验。结果表明,与使用NCEP/NCAR的SST试验后报的台风中心位置偏差相比,使用高时空分辨率的SST能够较为显著地改善"蔷薇"的路径模拟,台风中心位置模拟偏差减少11%,尤其在台风减弱阶段,台风中心位置模拟偏差减少37%。台风强度在台风发展的不同阶段对下垫面SST的变化敏感性不同。台风路径附近的海表面温度下降会导致海洋向大气输送的热量减少从而减弱台风强度。