海浪预报知识讲座第十二讲海浪预报技术及预报方法(5)——海浪数值预报(I)

1海浪数值预报方法研究概况海浪是一种十分复杂的随机现象,因此海浪的物理机制研究进展缓慢,至今仍没有理论上严密和完善的海浪预报方法。由于海浪的应用性质很强,应用价值很大,所以应用部门不能等到海浪专家把海浪生成机制都弄清以后再来研究计算海浪的方法。因此在研究海浪生成机制的同时就已经开始研究怎样利用风来计算海浪。几十年     

海浪预报知识讲座 第四讲 海浪监测与预报系统

１ 海浪观测 海浪预报和气象预报一样是建立在广泛而实时的资料来源基础上。许多海洋国家在建设和完善本国的海洋观测网的同时，积极参加联合国政府间海洋学委员会（ＩＯＣ）和世界气象组织（ＷＭＯ）联合筹建的“全球海洋环境监测网” 的活动。 目前实时收集、传输、处理和交换海浪资料主要依靠国家和国际海洋监测网。海浪观测主要由志愿测报船、海洋遥测浮标、海上作业平台和岸边海洋站进行。 海洋站海浪观测项目有海况、波型、波向、波高、周期、波长和波速。海况和波型通常采用目测方法，波型分为风浪、涌浪、以风浪为主的混合浪、以涌…     

海浪预报知识讲座：第十一讲 海浪预报技术及预报方法（4）—海浪经验统计预报方法（Ⅱ）

国家海洋环境预报中心,应用20多年东亚地面天气图和海浪实况图资料,提出一些适合我国近海和邻近大洋海浪经验统计预报方法。这些方法大致分为三类:一是冷空气影响下海浪场的分析预报方法;二是温带气旋影响下海浪场分析预报方法;三是热带气旋影响下海浪场分析预报方法。     

海浪预报知识讲座 第十四讲 海浪预报技术及预报方法(7)——海浪数值预报(Ⅲ)

<正>1业务化海浪预报模式简介本讲重点介绍业务化运行的海浪数值模式。业务化运行最重要的是在指定的海区每天一次(00 UTC)或两次(00、12 UTC)一年365天连续不间断的业务化运行,模式的输出,包括各种图表以及经编码处理的格点数据,以及模式输出结果的验证[1~2]。本讲还列出了世界气象组织介绍的一     

海浪预报知识讲座 第十二讲 海浪预报技术及预报方法(5)——海浪数值预报(Ⅰ)

<正>1海浪数值预报方法研究概况海浪是一种十分复杂的随机现象,因此海浪的物理机制研究进展缓慢,至今仍没有理论上严密和完善的海浪预报方法。由于海浪的应用性质很强,应用价值很大,所以应用部门不能等到海浪专家把海浪生成机制都弄清以后再来研究计算海浪的方法。因此在研究海浪生成机制的同时就已经开始研究怎样利用风来计算海浪。几十年     

海浪预报知识讲座——第九讲 海浪预报技术及预报方法(2)

第九讲 海浪预报技术及预报方法(2) 半理论半经验海浪预报方法 半理论半经验海浪预报方法常用的有三种:一是特征波预报方法也称有效波预报方法;二是波谱预报方法;三是能量平衡导出谱的预报方法。     

集合海浪预报的发展与应用回顾

总结了国内外集合海浪预报的发展及应用现状,现有集合海浪预报的方法及优缺点。以NOAA/NCEP机构为例,给出了集合海浪主流预报产品的种类,通过集合预报产品的分析可以看出,集合海浪预报能够将传统的确定性预报扩展至概率预报领域,可给出更多可能出现的未来状态,能提供单纯确定性预报所不能提供的额外信息,已成为国际上业务化海洋学未来发展的重要方向之一。     

高度计波高数据同化对印度洋海域海浪模式预报影响研究

为提高海浪模式预报的精度,改善初始场是途径之一。研制了基于最优插值(OI)方法的海浪数据同化并行程序模块,并将其植入第三代海浪模式WAVEWATCH IIITM,建立了印度洋海域海浪同化预报方法,使用卫星高度计波高数据进行了同化预报试验。OI模块的并行设计使得植入同化模块的海浪模式仍能以并行方式运行。文中5°S以北印度洋海域为目标区域,嵌套在WAVE-WATCH IIITM的全球网格中,使得目标区域开边界条件得到较好解决。同化数据使用Jason-2高度计测量有效波高(SWH)沿轨数据。海浪同化预报模式由大气模式WRF(Weather Research andForecasting)输出的1小时一次的海面10 m风场驱动。将同化的模式结果(SWH)、无同化的模式结果(SWH)分别与高度计沿轨数据(SWH)进行比较,表明同化改善模式预报初始场的效果是明显的。以同化初始场出发进行海浪预报试验,结果表明,高度计波高数据同化在一定程度上可改进海浪短期预报的精度。     

Forecast of wave run-up on coastal structure using offshore wave forecast data

In this paper, first we introduce the wave run-up scale which describes the degree of wave run-up based on observed sea conditions near and on a coastal structure. Then, we introduce a simple method which can be used for daily forecast of wave run-up on a coastal structure. The method derives a multiple linear regression equation between wave run-up scale and offshore wind and wave parameters using long-term photographical observation of wave run-up and offshore wave forecasting model results. The derived regression equation then can be used for forecasting the run-up scale using the offshore wave forecasting model results. To test the implementation of the method, wave run-up scales were observed at four breakwaters in the East Coast of Korea for 9 consecutive months in 2008. The data for the first 6 months were used to derive multiple linear regression equations, which were then validated using the run-up scale data for the remaining 3 months and the corresponding offshore wave forecasting model results. A comparison with an engineering formula for wave run-up is also made. It is found that this method can be used for daily forecast and warning of wave run-up on a coastal structure with reasonable accuracy.     

海浪数值预报误差的统计分析

针对海浪资料同化中预报误差的统计性质难以确定的问题,利用WAVEWATCHⅢ和Topex/Posei-don(T/P)有效波高观测资料,对东中国海区的有效波高预报误差进行了统计分析。结果表明,预报误差符合正态分布;不同网格点的预报误差协方差随距离增长呈指数关系递减,并且空间上表现出弱各向异性;在预报模式空间网格为0.5°×0.5°条件下相关距离为3.0°~5.9°。     

南海海浪业务化数值预报系统检验

为检验南海海浪业务化数值预报系统的预报效果,利用2010年和2011年3-11月的观测资料,通过计算预报值和观测值的绝对误差、相对误差等统计参数和线性回归分析对南海海浪业务化数值预报系统进行检验.统计结果显示有效波高和平均周期的预报误差24 h＜48 h＜72 h,有效波高的24 h、48 h、72 h预报平均绝对误差小于0.5 m,平均周期的24 h、48 h、72 h预报平均绝对误差小于0.8 s;预报误差有明显的季节变化,10月和11月的预报误差显著小于其它各月;回归分析结果显示预报值与观测值存在中度高度线性相关关系,随着预报时效的增长相关度逐渐递减,预报值较观测值偏大.总体来说,该系统的预报误差在可接受的范围之内,满足业务化预报的要求,但与欧洲气象中心等发达国家的预报系统比较来看,该系统还存在较大差距.     

JASON-2卫星高度计波高数据同化对中国渤黄海海浪数值预报影响研究

利用原国家海洋局北海分局浮标所测有效波高数据对Jason-2卫星高度计所测有效波高数据进行验证,采用50km空间窗和0.5h时间窗,得到219个时空配准点。对配准结果进行统计分析表明,Jason-2卫星高度计测得有效波高与浮标测量结果存在-0.277m的偏差,均方根误差为0.372m。利用最小二乘回归(OLR)对Jason-2有效波高数据进行校正可使其均方根误差下降至0.247m,减少34.5%。基于第三代海浪模式WAVEWATCH III对Jason-2有效波高数据进行最优插值同化试验,其中背景误差相关函数取为指数形式,相关距离尺度选为500km。与浮标观测数据比较表明,同化后模式有效波高均方根误差比未同化时减少11.56%,,能够有效地改善模式精度。以此为初始场进行为期3d的数值预报实验。与未同化实验相比,卫星高度计有效波高数据同化对模式0～72 h预报有不同程度的改善,改善程度随预报时间的增加而降低。     

基于GIS的海口地区风暴潮、浪数值预报系统设计

本文介绍基于GIS技术的海口地区风暴潮、海浪预报系统的界面和功能设计及其技术实现。该系统提供了热带气旋资料查询、数值模式预报管理、区域预报结果查询、单站预报结果查询、历史典型个例查询等功能,具有数值模值模拟分辨率高、经验预报和数值预报结合、操作灵活等特点,可为海口地区风暴潮、海浪的预报保障提供重要参考。     

黄、渤海冷空气海浪场的集合预报试验

利用欧洲集合天气预报系统51个预报风场驱动SWAN海浪模式,对黄、渤海2013年12月-2014年2月期间受冷空气影响的海浪场进行数值模拟试验,并利用浮标观测资料对海浪集合预报结果进行初步检验分析,结果显示:从逐时平均偏差结果可知,24h预报时效内集合平均与控制预报性能相近,48~72h预报时效内,集合平均明显优于控制预报,但均比实况偏小;集合分位值(75、90百分位值和极端值)明显优于集合平均,且预报时效越长,优势越明显,集合预报极端值与实况相当或略偏大;从逐24h平均偏差结果可知,集合分位值(75、90百分位值和极端值)比集合平均和控制预报更接近实况。总的分析表明:集合分位值(75、90百分位值和极端值)对受冷空气影响的海浪场具有较强的分辨能力,可以提高对海浪场的预报水平,且有较好的应用潜力。