船（或浮标）上风杯风速传感器某些测风效应实验分析

船(或浮标)上的风杯风速传感器测量风速时，由于船体（或浮标体)的结构问题或风浪的作用，风杯转轴有时倾斜或随浪摆动起伏。由此而能引起多大的测风误差，应进行探讨。因为这关系到对海上测风数据的正确分析和对船(或浮标)上测风仪器工作质量的正确估价。     

上海海域站位观测风能资源分析

为探究上海海域风能资源的情况,按照《风电场风能资源评估方法》和《全国风能资源评价技术规定》中的相关方法,对东海浮标（深远海）和南槽灯船（近海）处2013—2018年实测的气象资料进行了分析比较。结果表明,东海浮标处累年平均风速为6.30 m/s,南槽灯船处累年平均风速为5.80 m/s,东海浮标处累年平均风速比南槽灯船处高8.6%;东海浮标处累年平均风功率密度为345.1 W/m²,南槽灯船处累年平均风功率密度为239.5 W/m²,东海浮标处累年平均风功率密度比南槽灯船处高44.1%;东海浮标处湍流强度的累年平均值为0.114,比南槽灯船处（0.125）低8.8%,对发电机组运行的影响低于南槽灯船处。本研究结果表明,东海浮标处的风能资源比南槽灯船处丰富,东海深远海的风能资源比近海丰富。     

近海工程环境应用中各种风资料的平均时间分析

本文从近海工程设计应用的需要出发，对于通常使用的不同来源的测风资料平均时间进行了分析，这些资料来源包括：岸边及近海探查与生产设施上的气象台站、天气观测船、浮标、商船气象报、从受灾情况估计出的极大风速以及动力诊断模型估计出的海面风速。     

利用机载GNSS反射信号反演海面风速的研究

全球卫星导航定位系统的反射信号(GNSS-R)遥感技术作为一种新型的、低成本的、高机动性的海面微波遥感测风技术,与其他测风手段优势互补,可以增加测风手段的多样性,弥补局部测风手段不足的状况。研究了接收机在机载高度时,GPS反射信号功率理论模型四部分函数的性质,在此基础之上,数值模拟了机载高度下理论相关功率波形,基于海面风速对波形峰值与后沿的影响,提出了一种能够兼顾所有理论波形信息的二维插值风速反演方法。利用该方法,结合实测机载数据对海面风速进行反演,反演的风速均值与附近测站风速均值相差为1.4 m/s,与浮标数据相一致。     

两种ASCAT 散射计风产品的比较及评估

基于浮标和步进频率微波辐射计(SFMR,Stepped-Frequency Microwave Radiometer)数据对NASA JPL(Jet Propulsion Laboratory)和RSS(Remote Sensing Systems)公司分别发布的已广泛应用于全球海面风场观测的ASCAT(Advanced SCATterometer)散射计风产品进行了比较和分析。结果表明,两者风速在中低风速(15 m/s)时基本一致;高风速(15 m/s)时RSS风速整体高于JPL风速。通过浮标数据对比,风速15 m/s时两者风速精度一致;风速15 m/s时两者风速RMS相当,但JPL和RSS风速分别低估和高估。利用SFMR数据检验表明RSS风速与SFMR风速一致性更好。两者风向精度在低风速(5 m/s)时较低,但随风速增加而提高并趋于稳定。该研究结果对相关科研人员的ASCAT散射计风产品选择具有重要的指导意义。     

国产常用风杯风速表距离常数的测量和分析

风速传感器的距离常数是表示该传感器对风速变化响应快慢的一个动力学参数,是分析和确定测风误差的重要因子。对此,WMO对距离常数的大小提出了建议。我国国产常用的风杯风速传感器已有多年的使用历史,但它们的距离常数究竟多大,是否符合WMO的建议,迄今还未有明确的数据。这影响了我们对测风资料误差的判别和处理及对不同类型风杯风速传感器的合理选用。为了解决这一课题,我们用实验方法测定     

EC细网格10m风场产品在渤、黄海海域的预报能力检验与评估

基于ECMWF(EC)细网格的24 h、48 h和72 h预报的10 m风场资料,与选取的渤、黄海海域9个浮标的10 m实测风速和风向进行对比检验。结果表明:(1)EC细网格24 h预报的10 m风速与各浮标站的实测风速预报偏差中位数在0.11～0.52 m/s之间,EC预报的10 m风速在渤、黄海海区预报结果总体略偏大,但在黄海中部预报效果优于渤海和黄海北部海区;(2)EC细网格预报的10 m风速与实测风速相关性较好,选取的9个浮标站中8个浮标站的24 h预报风速和实测风速相关系数达到0.85以上,预报偏差离散度小,预报效果较好;(3)不同风速条件下,EC细网格的5级风预报结果与实测风速最为接近,对大于5级风的预报结果偏小,而小于5级风的预报结果偏大;风速越小,风向预报偏差样本的离散度越大。不同风向条件下,各向的24 h预报风向平均偏差在-20°～12°之间,48 h和72 h平均偏差分别为-22°～14°和-20°～15°之间,24 h预报风向结果优于48 h和72 h预报风向。在实况为偏北向风时,风向平均偏差较大,实况为偏南向风时,风向平均偏差较少。     

环渤海海域卫星反演风与站点观测风对比分析

选用了布设在渤海海域的浮标、平台、海岛共计18个站点,利用COARE算法进行站点风速的高度修正,对ASCAT卫星反演风与三类站点风进行对比分析。统计检验结果表明,卫星风与站点风相比,整体上卫星风速比站点风速大。浮标与卫星的风速差最小,而平台和海岛与卫星的风速差较大。风向对比结果显示,卫星风与站点风的风向平均偏差都很小,但均方根偏差却比较大。随着风速的增加,三类站点的风速平均偏差都是由大到小变化,由正值变化为负值,弱风速的时候卫星风速大于站点风速,高风速的时候卫星风速小于站点风速;风速的均方根偏差则相对稳定。卫星风与站点风的风向均方根偏差随着风速的增加而减小,在不同的方向上,风速偏差和风向偏差等统计量的区别较小。随季节的变化中,平台和海岛站的风速与卫星风速的平均偏差秋冬季大而春夏季小。     

北黄海QuikSCAT 卫星风速与浮标风速的对比分析

对北黄海QuikSCAT散射计矢量风资料与黄海实测浮标站风速资料进行对比分析,结果表明:北黄海QuikSCAT卫星风速和浮标观测风速的大小基本吻合,二者平均偏差是0.26 m/s,相关系数是0.74;风向偏差较大,平均偏差是117.52°。根据卫星风速和浮标风速的对比分析结果,提出了修正方案。修正后的QuikSCAT风向与实测浮标站风向的平均偏差显著提高到20.44°。该修正方案实施简单,修正效果显著,为更准确地使用卫星资料提供了保证。     

CYGNSS卫星风速产品的精度检验

针对 CYGNSS卫星风速产品的适用性问题,以美国国家数据浮标中心(NDBC)的实测风速与美国国家飓风中心(NHC)的最佳路径风速为参照,选取美国西南部海域为研究区,通过数据匹配和对比分析,评估了CYGNSS不同模型估算风速产品的精度。结果表明,CYGNSS FDS模型估算的中、低风速产品与NDBC浮标实测风速具有较好的一致性,CYGNSS风速与浮标风速的差异在春夏季稍高、秋冬季略低;CYGNSS YSLF模型估算的高风速产品与NHC最大风速存在较大差异,CYGNSS风速低于NHC最大风速;对于CYGNSS两种模型估算的风速产品,利用遥感观测量NBRCS反演出的风速都比LES反演出的风速具有更好的精度。总体而言,本研究验证了CYGNSS风速产品的真实有效性,对提高海洋数值预报能力具有一定的意义。     

数字编码海上测风装置

过去那种以模拟量输出的海洋水文气象仪器在使用中带来很多不便。我们研制的一种以数码形式输出的测风装置,具有结构简单、传输精度高、便于直读等优点。海上测风,按要求需在两分钟内测出其平均风速和最大瞬时风速。测量范围为2～50米/秒,且当风速为50米/秒时,给数1000。最大瞬时风速,是指在两分钟内测量时间为10秒的风速极大值。本装置有三部分:测风部分、识风部分、显示部分。测风仪感风部分系采用青岛海洋仪器仪表研究所定型产品三叶风杯,其指标为:     

关于海面风应力的计算问题

海面风应力是大气通过海面直接向海洋输送动量的唯一方式,它密切联系着海洋动力要素(海流、海浪、风暴潮等)的发生和发展。因此无论从动力海洋学和海洋气象学的理论抑或实用预报角度来看,风应力的研究历来是个十分重要的课题。由于海上测风资料十分匮乏,广义的风应力的研究应该包括两方面的问题:(1)海面风应力和海面测风高度上风速的关系;(2)海面测风高度上的风速和海面地转风的关     

高精度直读式转杯光电数字风速表

为了获取较高精度的海上风速观测资料,以满足海洋气象(如海洋小尺度气象等)科研的需要,并考虑到海上观测条件对测风仪表的要求,我们研制了一种精度和灵敏度较高、可直读并以数字显示测量值的转杯光电数字风速表。其特点为:1,风速传感器     

基于船舶空气流场仿真的船舶测风偏差校正方法

船舶海面风观测易受船体和上层建筑造成的畸变气流影响,使测风数据存在偏差。针对船舶相对风测量偏差校正问题,采用CFD仿真方法研究船体周围钝体绕流气流场,量化桅杆左、右横桁实测相对风速、风向与舰桥上部参考测风点相对风速、风向偏差,利用最小二乘支持向量机分别对左、右舷测风偏差进行回归并建立校正模型。通过海上实船实验采集桅杆左、右横桁与舰桥上部测风点处的相对风测量数据,验证模型校正测风偏差的实际效果,结果表明CFD仿真建模方法能够有效降低实验船型56%的相对风速测量偏差。     

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。     

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。     

卫星遥感与船测黄海和渤海海面温度场的比较

本文通过将1979,1980两年3—5月份由TIROS-N及NOAA-6所获得的黄海和渤海表面温度图与同时期的船测温度图比较,不仅阐明了卫星红外遥感海面温度模式的可靠性,而且论证了船测等温线图的局限性,并提出由卫星-浮标(或船)联合,同时进行了大面积测量浅海地区海面温度场的方法。     

烟台船舶自动气象站测风数据可用性初探

为进一步改造船舶自动气象站、提高其测风监测数据质量,对航行在烟台北部海域的渤海轮渡公司的5条客滚船和北海救助局的5条救助船上的船舶自动站的测风探测数据与海岛站气象数据进行了多角度对比分析,发现,渤海轮渡5艘船舶站航行时风速异常偏大,不能使用。船在港口停泊时,风速正常,但不能代表海面风。救助局船舶站风速无明显异常,可参考使用。据此提出了双GPS改造的合理化建议。渤海金珠轮进行双GPS改造后,异常值明显下降。     

改进船和浮标用的气象测量系统—（IMET）计划

为满足WOCE期间对气象测量参数的要求,美国开展了IMET计划的研究。IMET计划(1988～1990)由伍兹霍尔海洋研究所承担,其任务是改进船和浮标所用的传感器和记录系统,目标是提高分辨率、精确度、可靠性和稳定性(要求布放两年)”制定船和浮标传感器数据格式和存储的标准;降低产品价格。IMET的测量参数包括:风速、风向、气压、气温、海表面温度、相对湿度、短波辐射、长波辐射和降雨量。测量参数要求指示见表1。通过这些参数可以精确计算出海——气通量。     

一种新型激光雷达测风浮标设计及海试应用

精确获取剖面风数据对海上风电场规划选址、风能资源评估等至关重要.针对测风塔建设成本高、拆卸移动困难,而传统浮标电源供给较小、摇晃角度大等缺点,设计一种新型激光雷达浮标,实现了对目标海域的风资源剖面数据的观测、解算与自存储.在南海海域进行海试应用,并对观测的剖面风数据和传统大型海洋资料浮标风数据进行同步比测分析.结果 表...