基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

中国HY-2卫星雷达高度计有效波高真实性检验

Chinese Haiyang-2(HY-2) satellite is the first Chinese marine dynamic environment satellite. The dual-frequency(Ku and C band) radar altimeter onboard HY-2 has been working effective to provide operational significant wave height(SWH) for more than three years(October 1, 2011 to present).We validated along-track Ku-band SWH data of HY-2 satellite against National Data Buoy Center(NDBC) in-situ measurements over a time period of three years from October 1, 2011 to September 30, 2014, the root mean square error(RMSE) and mean bias of HY-2SWH is 0.38 m and(–0.13±0.35) m, respectively. We also did cross validation against Jason-2 altimeter SWH data,the RMSE and the mean bias is 0.36 m and(–0.22±0.28) m, respectively. In order to compare the statistical results between HY-2 and Jason-2 satellite SWH data, we validated the Jason-2 satellite radar altimeter along-track Ku-band SWH data against NDBC measurements using the same method. The results demonstrate the validation method in this study is scientific and the RMSE and mean bias of Jason-2 SWH data is 0.26 m and(0.00±0.26) m,respectively. We also validated both HY-2 and Jason-2 SWH data every month, the mean bias of Jason-2 SWH data almost equaled to zero all the time, while the mean bias of HY-2 SWH data was no less than –0.31 m before April2013 and dropped to zero after that time. These results indicate that the statistical results for HY-2 altimeter SWH are reliable and HY-2 altimeter along-track SWH data were steady and of high quality in the last three years. The results also indicate that HY-2 SWH data have greatly been improved and have the same accuracy with Jason-2SWH data after April, 2013. SWH data provided by HY-2 satellite radar altimeter are useful and acceptable for ocean operational applications.     

基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Ja...     

中国近海中法海洋卫星波谱仪有效波高评估

研究有效波高（Significant Wave Height,SWH）的特征对海洋灾害预警和海洋生产安全具有重要意义。中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite,CFOSAT）上搭载的世界领先的SWIM波谱仪能够测量全球范围内的海浪参数。已有大量研究对CFOSAT海浪产品在全球范围内进行评估,然而对区域的研究相对较少。本研究采用中国近海39个浮标的海浪数据来评估2020年SWIM二级产品的数据质量,空间和时间匹配窗口分别为100km和5min。结果表明：经过对陆地干扰施加不同程度的控制,SWIM有效波高产品具有较高的精度。在完全去除陆地干扰后,星下点SWH与浮标观测的一致性较高,均方根误差为0.346 m,相关系数为0.943,散射因子为0.182。SWIM数据与浮标观测数据之间的总体差异随着SWH的增加而增大。6°、8°、10°入射角波束和合成波束SWH与浮标观测一致性良好,但精度略低于星下点SWH。这些发现都有力地证明SWIM二级产品在中国近海具有很高的可信度。     

北部湾海区有效波高与最大波高的关系及最大设计波高

目前,各种海洋工程规范采用的有效波高H_(1/3)与最大波高H_(max)的关系各不相同,它们采用窄谱条件下的理论关系或经验关系。本文针对北部湾海区的实际波浪状况,利用测波资料计算了谱宽参数的分布规律,然后在宽谱的条件下分析并确定了最大波高H_(max)与有效波高H_(1/3)的关系随谱宽度参量ε与波个数N的变化规律,最后结合北部湾有效波高的长期分布计算出不同重现期约设计波高。     

基于现场观测数据的HY-2A卫星有效波高校正研究

Significant wave height(SWH) can be computed from the returning waveform of radar altimeter, this parameter is only raw estimates if it does not calibrate. But accurate calibration is important for all applications, especially for climate studies. HY-2a altimeter has been operational since April 2012 and its products are available to the scientific community. In this work, SWH data from HY-2A altimeters are calibrated against in situ buoy data from the National Data Buoy Center(NDBC), Distinguished from previous calibration studies which generally regarded buoy data as "truth", the work of calibration for HY-2A altimeter wave data against in situ buoys was applied a more sophisticated statistical technique—the total least squares(TLS) method which can take into account errors in both variables. We present calibration results for HY-2A radar altimeter measurement of wave height against NDBC buoys. In addition, cross-calibration for HY-2A and Jason-2 wave data are talked over and the result is given.     

基于漂流浮标的南大洋卫星高度计有效波高研究

随着技术的进步和数据处理方法的完善,经过修正的卫星高度计数据已获得普遍认可.但在南大洋缺少波浪现场数据,卫星高度计在极端恶劣气候条件下获得数据的准确度仍受到一定程度的质疑.中国于2020年第36次南极考察中,在南大洋布放了一套感应耦合漂流浮标,可提供可靠的南大洋现场波浪数据.本文利用该漂流浮标2020年1月27日至9月...     

HY-2A卫星高度计有效波高信息提取业务化算法

2011年8月16日我国成功发射了第一颗自主海洋动力环境卫星HY-2A,有效波高是其搭载的雷达高度计可获取的重要海洋动力环境参数之一。本文详细介绍了应用于HY-2A雷达高度计的有效波高信息提取业务化算法,该算法通过迭代最小二乘拟合方法提取有效波高信息。同时,基于HY-2A雷达高度计业务化运行获取的有效波高数据,分别与Jason-2卫星高度计有效波高和NDBC浮标海浪波高数据进行了比对分析。比较结果表明,HY-2A雷达高度计与Jason-2有效波高的标准偏差为-0.26m,RMS为0.58m;HY-2A高度计与NDBC浮标数据间的标准偏差为-0.22m,RMS为0.37m。结果证明了目前应用于HY-2A雷达高度计业务化运行中的有效波高信息提取算法的可行性。     

台湾海峡有效波高的SWAN模式与ERA-Interim数据对比分析

有效波高是描述海浪的关键参数。欧洲中期天气预报中心（ECMWF）提供的ERA-Interim再分析数据提供了全球海浪的有效波高,本文选取该数据在台湾海峡2013年3月份的有效波高结果,分别与浮标观测数据以及海浪数值模式SWAN （Simulating Waves Nearshore）的数值模拟结果相对比,来分析其预报效果。结果显示：在浮标点,ERA-Interim数据和SWAN模拟浪高数据与浮标浪高数据的时间相关系数分别为0.94和0.98,ERA-Interim数据的浪高均值约为浮标的51%,为SWAN模拟数据的70%。在台湾海峡区域,ERA-Interim数据与SWAN模拟浪高之间的空间异常相关系数（ACC）月均值为0.51,时序ACC曲线显示,一般在海峡东北口风初起时刻ACC值最小,在风吹遍海峡并增长的过程中,ACC迅速增加,在风速达到最大值之后,ACC开始下降,但ERA-Interim数据与SWAN数值模拟结果在整个海峡区域的浪高最大值与最小值分布位置基本一致。综合分析,ERA-Interim数据能够反映台湾海峡区域此时间段的有效波高的时空变化趋势,在数值上有明显低估。     

基于Sentinel-1A的全球有效波高的反演研究

本文利用神经网络的技术手段,针对Sentinel-1A二级波模式数据提出一种用于海浪有效波高(Hs)反演的模型——N_N模型。该模型在基于ERS2 SAR波模数据开发的双参数模型的基础上,加入经度、纬度、方位向截断波长(λ_c)、图像偏斜(skewness,skew)、图像峰度(kurtosis,kurt)、卫星平台距目标物的距离与卫星飞行速度之比(β)等其他参数信息,根据不同输入参数的组合,建立了14个模型用于Hs反演,旨在分析各参数对有效波高反演的影响。通过分析表明,14个N_N模型相关系数都在0.8以上。随着λ_c、β参数的加入,N_N模型性能均大幅上升,且λ_c参数对模型性能的改善作用更加明显,相关系数提升0.06左右,均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)下降0.12m左右。另外,skew与kurt的加入也使N_N模型性能有所改善,RMSE下降0.03m左右,相关系数提升0.01左右。其中,N_N<...     

利用X波段雷达图像估计有效波高

海浪有效波高与雷达的海杂波强度有关,但是无法直接由雷达图像得到.借鉴运用SAR图像计算有效波高的方法,即假设有效波高与雷达回波强度信噪比的平方根成线性关系,可以由X波段雷达图像计算得到海浪的有效波高.将在小麦岛和南海分别进行的岸基试验和船基试验获得的浮标资料和雷达资料结合起来分析,结果表明用X波段航海雷达测量有效波高的最大误差不超过9%.     

中国东部边缘海潮波系统形成机制的模拟研究

以三维高精度潮波数值模拟为基础,动用系统分析方法和地理信息系统技术,对影响中国东部边缘海潮波系统的因素,包括入射潮波、科氏力、海区地形、岸线形状及底摩擦等,进行了模拟试验。结果表明,它们对潮波系统的模式有不同程度的作用,其中科氏力的有无、岸线形态的变化和水下地形的巨变化对潮波系统有重要影响。研究认为,中国东部边缘海潮波系统是一个海－潮相互作用的整体;在一定的入射潮波条件下,该区的海区条件、特别是岸     

有效波高的非线性统计及在南海卫星高度计中的应用

在已获得的海浪非线性波面概率模式的基础上通过Ochi关系，导出了一种有效波高的非线性统计分布。分布表明，本研究结果既推广了有效波高的双参数对数－正态分布，又能够以波陡作为有效波高的非线性控制参量来体现概率分布形式的变化。此研究应用于南海卫星高度计的资料分析，获得了理论与现场数据较为吻合的结果。     

海平面上升对中国沿海工程的潮位和波高设计值的影响

本文根据国内外专家对中国近海海平面上升幅度的估计，讨论了海平面上升对海洋工程和海岸工程所需的设计潮位、设计波高分析计算的影响。     

由模拟波面统计分析波高－周期联合分布

阐述以实测或拟合海浪谱为靶谱，用等能量分割法作波面数值模拟，从而利用模拟波面统计分析波高（Ｈ）－周期（Ｔ）联合分布。对波候的Ｈ－Ｔ联合分布、长时段海浪连续记录的Ｈ－Ｔ联合分布以及风浪、涌浪和混合浪的Ｈ－Ｔ联合分布进行了讨论。结果表明，只要已知特征波高和周期，就可反演出模拟波面，进而估测Ｈ－Ｔ联合分布情况，这对了解与各种特征波高对应的周期问题及在海洋工程应用上有一定的参考意义。     

基于ECMWF数据的中国近海低空波导特征研究

基于1988-2017年高分辨率的欧洲中尺度天气预报中心再分析数据,本文对中国近海的低空大气波导进行了统计分析.结果表明:该海域整体大气波导概率为22％,其中悬空波导占60％以上;春季最容易发生大气波导,其次是夏季、秋季和冬季.区域时空分布上,中国近海大气波导特征具有明显的月变化和区域分布特征.大气波导发生概率北部海域...     

大西洋波高成分研究

利用Topex／Poseidon卫星高度计1992年10月到1998年12月连续75个月，230个重复周期的有效波高资料对南北大西洋的波高成分进行了分析，结果显示频数密度峰值对应的波高成分因子在夏季为1．4左右。冬季为1．2左右，其他季节为1．3左右。7，8，9月份大西洋含涌浪的波高成分占频数密度累积率的比例约为90％左右，其中涌浪成分占优约为65％左右；其余各月占85％左右，其中涌浪成分占优约为60％左右，表明大西洋海域常年有涌浪场存在。     

中国东部海域活动构造定量研究若干问题探讨

晚更新世以来的活动构造与现代地质灾害密切相关,目前针对陆域活动构造的定量研究成果卓著,而在海域方面研究薄弱。本文综述了国内外有关海域活动构造的研究进展,提出了目前国内海域活动构造定量研究存在的主要问题。在研究实践的基础上,阐述了海域活动构造的主要研究方法、其定量研究的关键问题及解决方案,重点总结了海域活动构造区地震危险性定量评价的研究方案,并进一步探讨了海域活动构造自身因素的危险性定量评价的研究思路。     

海洋重现期波高统一化计算方法

重现期波高是港口海岸及海洋工程设计中不可回避的一个重要设计参数,尤其对深水海港、海上平台、海底油气管道、沿海核电站等重大涉海工程设计具有巨大的经济价值和深远的社会效益。但是,现有重现期波高推算缺乏统一的计算方法,导致计算结果相差悬殊。研究重现期波高的统一化计算方法,分析重现期波高计算中存在的各种不确定因素,提出减少这些不确定因素的新方法,建立误差小、应用方便、方法统一的重现期波高计算方法。基于澳大利亚悉尼站的长期连续观测波浪数据,研究发现:广义帕累托函数(generalized Pareto distribution III,GPD-III)和威布尔(Weibull)是重现期波高计算的最佳候选极值分布函数,新推导的函数形状参数计算公式较好提高重现期波高的计算精度,极值波高数据的分析方法和样本大小是影响重现期波高计算精确度的两个重要因素,短期波浪资料和年极值法可能高估重现期波高值。逐个风暴的极值波高数据分析法及最佳候选极值分布函数GPD-III和Weibull建议应用于涉海工程设计的重现期波高推算。