ERA-Interim和ERA5再分析风资料在中国近海的适用性对比研究

全球再分析海面风资料在波浪模拟和风能资源评估等研究中发挥着重要作用，但风场资料种类繁多，且准确性在不同海域差异较大，使用时需要进行适用性分析。本文基于欧洲中期天气预报中心的ERA5和ERA-Interim再分析风场，利用多个站点的实测数据，分析了其在中国近海的适用性，并将再分析风场输入FVCOM-SWAVE波浪模型，对比了它们在常风天和台风天对波浪模拟的效果。结果表明：（1）常风天条件下ERA5和ERA-Interim资料在中国近海表现相似，风速较实测值略偏大，均能基本反映海表面风场变化和平均风速分布，吻合度指标在各站点均超过0.9;(2) ERA5对台风的模拟显著优于ERA-Interim，能较好模拟台风风速结构，对不同台风模拟精度差异大，整体上会低估台风风速；（3）风场质量是造成波浪模拟误差的主要原因之一，ERA5和ERA-Interim均能较好地模拟常海况下的波浪变化情况，而在台风浪的模拟中ERA5更优，“双台风”现象对风速和波浪的模拟准确度影响大。     

ERA5海面气压和风速再分析资料在渤海和北黄海适用性分析（英文）

利用渤海和北黄海9个站位浮标的海面10 m气压和风速观测资料对ERA5再分析资料的适用性进行了初步评估。结果表明：海面气压和风速再分析资料与观测资料具有良好的相关性,不同时间尺度的统计结果具有一定差异,累年逐月的相关性优于日均和日极值,极端天气下的相关系数最低。不同时间尺度统计结果显示,气压再分析资料与观测值的偏差总体为负值,即高压再分析资料较观测值偏弱、低压再分析资料较观测值偏强,二者存在一定的系统性偏差;风速统计结果显示,偏差与风力级别有关,大风速时,风速再分析资料普遍小于观测值。累年逐月再分析资料反映了研究区气压和风速的季节变化特征,偏差也呈现出季节性变化,且冬季的适用性优于夏季;极端天气情况下,气压和风速再分析资料的适用性较差,需要开展进一步的订正处理。     

基于ERA5再分析资料的中国近海浅水区域风能潜力评估

风能潜力评估是风电场选址工作的基础工作。本文基于欧洲中期天气预报中心的ERA5再分析数据,采用风功率密度（Wind Power Density,WPD）中值、容量系数（Capacity Factor,CF）以及鲁棒性变异系数（Robust Coefficient of Variation, RCoV）三种指标,对中国近海浅水区域的风能潜力进行评估,研究结果表明:（1）台湾海峡和东海南部风能资源最为丰富并且风能利用率最高,风功率密度中值和容量系数分别为400~900 和0.45~0.7。总体来看,风功率密度中值从渤海到台湾海峡,呈逐渐增加的趋势,从台湾海峡到琼州湾,呈逐渐减小的趋势,容量系数大小分布情况相似。（2）鲁棒性变异系数大小无明显分布规律,广东湛江近岸海域鲁棒性变异系数在0.70~0.75之间,风能发电量最为稳定,但该地区的风能资源丰富程度较低。（3）福州近岸海域不仅有丰富的风能资源和风能利用率,且发电量较为稳定。在不考虑其它因素的影响下,是中国近海浅水区域建设海上风电场的最佳地点。     

基于ERA5的黄渤海附近海域波浪能资源时空特征分析

波浪能资源是一种重要的海洋可再生能源,开发利用波浪能资源可以有效的缓解常规能源短缺问题带来的能源问题以及环境污染问题。对波浪能资源进行科学评估是进行海洋能资源利用的前提条件,本文利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasting,ECMWF）第五代再分析数据集（ECMWF Reanalysis v5 ERA5）,采用新的波浪能评估公式,对黄渤海海域1980—2018年间波浪能资源展开评估,主要计算指标包括波浪能可开发量频率、富集量频率、变异系数以及可利用波高占比等,结果显示：黄渤海区波浪能资源具有明显的季节性,秋冬季节较高,春夏季节较低,冬季是波浪能资源开发的最佳季节;波浪能富集区域主要集中在渤海海峡外侧、成山头东部以及长江口外海区域。在此基础上确定了波浪能资源的重点开发利用区,为后续的波浪能开发提供参考。     

基于ERA5再分析数据的中国邻近海域极端波高特征分析

极端波浪对沿海地区基础设施有着深远的影响,了解它们的变化规律是进行海岸带风险分析和灾害预防的基础。文章基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting,ECMWF)第五代再分析数据集(ECMWF reanalysis v5,ERA5),对中国邻近海域1979~2018年间极端波高展开时空特征分析,并统计了40 a厄尔尼诺系数,利用广义极值分布(generalized extreme value,GEV)函数探究了近40 a厄尔尼诺现象对我国海域极端波高的影响,结果显示:统计1979~2018年整个研究区域前2%极端波浪年均值在6~10 m间浮动,且整体趋势递增,在四季趋势变化中,春夏极端波高增长趋势较秋冬高,且波动明显,在年际极端波高变化趋势中有较大波动时大多伴随着厄尔尼诺或是拉尼娜现象的发生,结合厄尔尼诺现象对GEV分布中位置参数的影响分布图和极端波高年、季节际趋势变化分布图,厄尔尼诺现象影响大的地区极端波高大多呈现增长趋势,表明厄尔尼诺现象对极端波高有较高影响。     

HRCLDAS与ERA5-Land气温日统计数据在山东地区的对比评估

基于山东省2021年3月—2022年2月1 519个气象观测站2 m气温观测数据,对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(High Resolution China Meteorological Administration Land Data Assimilation System,HRCLDAS)和欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集(ERA5-Land)逐小时2 m气温分析的日统计数据(平均气温、最高气温、最低气温)进行对比评估。结果显示:(1)HRCLDAS/ERA5-Land日统计平均气温、最高气温、最低气温的均方根误差分别为0.1/1.2 ℃、0.6/1.9 ℃、0.4/1.7 ℃,表明HRCLDAS具有更高的精度,且在不同地理区域、不同海拔高度的表现均优于ERA5-Land,大部地区的偏差(-0.5~0.5 ℃)远低于ERA5-Land(-2.0~2.0 ℃)。(2)两套数据对高温及寒潮过程的监测能力对比评估表明,HRCLDAS能够捕捉到大部分的高温以及寒潮过程,其与观测的高温日数及寒潮日数空间分布较为相似,但对影响范围存在一定的低估;ERA5-Land则只能监测到部分高温及寒潮过程,并对高温日数与寒潮日数存在严重的低估。     

江苏近岸海域水文气象要素的时空分布特征

2006～2007年在江苏近岸海域进行水文气象要素(气温、湿度、风速风向、波浪、透明度、水色和海水温盐度等)大面观测。数据分析表明,各水文气象要素具有较大的空间分异,四季变化显著。秋季气温明显高于春季,冬季气温较历史数据偏高。整个海域风速较大,风向受季风控制,有效波高与风速之间显著相关。如东附近海域波浪较大,废黄河口波浪较小;春、夏季有效波高较小,而夏、秋季近岸海域波高较小,离岸波高增大。夏季海水透明度最大,平均为2.3m;冬季透明度最小,平均只有0.6m;水色与透明度呈负指数相关。春、秋季水温分布与气温分布基本一致,冬季大致沿等深线分布。射阳河口与长江口为低盐区,辐射沙脊群外缘为高盐区。与20世纪80年代的调查结果相比,出现了一些新特点。这些新的调查成果可为江苏近岸海域的海洋环境保护和可持续发展提供科学依据。     

ASCAT洋面风资料在中国北方海域的真实性检验

采用北方海域6个海洋观测站风资料对2009年3月—2013年6月ASCAT卫星反演洋面风(10 m)资料进行了检验。ASCAT反演洋面风与测站风向、风速偏差均较小,二者风速平均偏差为0.99 m/s,ASCAT风速略高于测站风速,二者风向平均偏差为-12.97°,表明ASCAT洋面风资料在北方海域具有可信性;分风级统计表明,在北方海域,风力为0—7级(0—17.1 m/s)时,利用ASCAT风速代表洋面风速是可行的(其中风力为4—5级时,ASCAT与测站风速误差最小,为0.10 m/s),当风力达到8级以上时ASCAT的可信度较低。     

江苏海域文蛤周年性腺发育的初步研究

江苏文蛤(Meretrixmeretrix)属于较为独立的地理种群。为提高江苏文蛤苗种生产能力,于2003年12月到2004年11月在江苏沿海海域的东凌、新港、吕四、大丰等采样点,定期取样,计算文蛤各采样时期的丰满度,并及时测量水温,对性腺进行直接和显微切片观察,以研究其性腺发育特点。观察表明,其发育可分为5个期:形成期、生长期、成熟期、排放期及耗尽期。形成期在3~4月,水温10.5~16.5℃;生长期在4~5月,水温18~20.5℃;成熟期在5~6月,水温24~25℃;放散期在6~8月,水温24~32℃;耗尽期在9月以后,直到11月份,水温从24℃左右下降到10℃左右。水温在10℃以下时,文蛤的生长发育处于停滞状态,从11月持续到第二年的3月初。江苏文蛤性腺发育的时间比辽宁文蛤早1个月左右,比广西文蛤迟1个月左右。     

ERA5海面气压和风速再分析资料在渤海和北黄海适用性分析

利用渤海和北黄海9个站位浮标的海面10 m气压和风速观测资料对ERA5再分析资料的适用性进行了初步评估。结果表明：海面气压和风速再分析资料与观测资料具有良好的相关性,不同时间尺度的统计结果具有一定差异,累年逐月的相关性优于日均和日极值,极端天气下的相关系数最低。不同时间尺度的统计结果显示,气压再分析资料与观测值的偏差总体为负值,即高压再分析资料较观测值偏弱、低压再分析资料较观测值偏强,二者存在一定的系统性偏差;风速统计结果显示,偏差与风力级别有关,大风速时,风速再分析资料普遍小于观测值。累年逐月再分析资料反映了研究区气压和风速的季节变化特征,偏差也呈现出季节性变化,且冬季的适用性优于夏季;极端天气情况下,气压和风速再分析资料的适用性较差,需要开展进一步的订正处理。     

基于浮标站和ERA5 再分析资料的浙江沿海台风浪特征分析

为了分析台风影响下浙江沿海风和浪的演变特点，利用浙江省海洋浮标站监测数据和欧洲中期天气预报中心第五代全球气候大气再分析数据（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Reanalysis v5，ERA5），选取2010年以来严重影响浙江的7次台风个例，对台风作用下浙江沿海海面风和浪的演变特点进行分析。结果表明：在台风影响过程中，海浪波型多数呈现混合浪-风浪-混合浪的演变规律；涌浪波型的出现与台风强度及其与浮标站的距离和方位有关，也与海洋潮汐现象紧密相关。台风影响期间，浙江沿海浪高的变化受风速和风向共同作用影响。在风向不变的情况下，持续风速增大对浪高的增大有明显作用；风向的变化也会对浪高变化产生影响，向岸风和离岸风的转变会造成浪高出现剧烈变化。ERA5 再分析资料有效波高在台风浪较大时会呈现偏小的趋势，分析订正后的ERA5 有效波高发现，台风浪有效波高大值区与台风中心位置相关。研究结果可为严重影响浙江沿海的台风浪预报服务提供参考。     

基于观测和再分析资料的气温、海表温度在江苏海域的比较分析

文章利用海洋台站观测资料,对3类再分析资料的气温、海表温度数据在江苏海域进行比较分析。结果表明：总体而言,气温、海表温度的再分析数据与观测数据均具有很高的一致性,且海表温度再分析数据与观测数据的一致性高于气温再分析数据;在3种再分析资料中,ERA5的可靠性优于JRA-55和NCEP;在离岸较远的外磕脚测点,再分析数据与观测数据的一致性高于另2个测点;在台风影响期间,吕四测点、外磕脚测点的再分析数据与观测数据更为接近,在更近岸的连云港测点,再分析数据与观测数据的差异更大;在冷空气造成的气温下降期间,再分析数据与观测数据的差异较小,但在气温缓步回升期间,吕四测点、外磕脚测点的再分析数据明显高于观测数据;在冷空气影响过程中,再分析数据反映的海表温度下降幅度明显低于观测数据。本研究可为再分析资料在江苏海域的适用性和可信度提供评估依据。     

浙江近岸海域赤潮发生的趋势与特点

根据历史记载和近年调查实测资料,概述了浙江近岸海域赤潮的历史与现状,分析了赤潮的特点与发生趋势,研究结果表明:浙江近岸海域各种不同类型藻类引发的赤潮频率均呈上升趋势,其中甲藻赤潮的发生次数上升尤为迅速,赤潮出现的规模越来越大,有毒赤潮记录次数也显著增加。探讨了赤潮发生的一些原因,指出了建立科学评估有害赤潮影响体系和预警系统的意义并提出了一些对策措施与建议。     

台风条件下ERA5再分析数据对中国近海适用性评估

2019年第9号台风“利奇马”是自1949年以来在浙江登陆的第三强台风,对中国近海沿岸地区造成了巨大的经济损失以及人员伤亡。为了研究ERA5再分析数据在渤黄东海的适用性,本文利用统计方法,针对台风“利奇马”期间位于渤海（QF104）、黄海（QF108）和东海（QF5003）的三套浮标观测数据对ECMWF最新推出的ERA5再分析数据进行评估分析。评估结果表明：1） ERA5再分析风速、风向、有效波高数据与浮标观测数据的匹配度较好,平均周期与海面温度数据次之;2）ERA5再分析平均波向数据相对平滑,而实测数据波动性大,两者之间的相关性有待进一步提高。     

基于ERA-Interim再分析资料的南沙海域风、浪场特征分析

基于ERA-Interim再分析资料,统计分析了南沙海域的风场、海浪场的时空特征,并进一步研究了风浪成长关系,建立了适用于南沙海域的风浪模型。月平均场分析结果表明:在季风期,南沙海域的月平均有效波高与风场的时空分布特征有良好的对应关系,位于中南半岛的东南部存在一个风速和有效波高的大值中心,冬季强于夏季,中心位置随季节转换稍向下风向移动。频率分析结果表明:南沙海域全年以4级以内风力和3级以内海浪出现的频率最高,6级以上大风和5级以上海浪主要出现在冬季风期间;全年最大风速和浪高出现在10、11月,最大风速达到8级,最大有效波高可达6级,但频率非常小;整个海域风速和浪高最小的时期是4—5月。     

3种海面风场资料在台湾海峡的比较和评估

本文对3种海面风场资料(CCMP、NCEP、ERA)在台湾海峡风场的平面分布和时间变化特征进行了相互比较,并应用2011年浮标观测的风速和风向资料分别对3种风场的误差进行了分析及评估。主要结论如下:(1)3种资料风场的平面分布、季节变化和年际变化特征基本一致,差异主要表现在冬季NCEP资料在海峡中部和南部的风速相对CCMP和ERA资料较大;(2)CCMP资料的风速偏差、风速均方根误差和风向均方根误差分别为-0.62m/s、1.67m/s和31°,NCEP分别为0.15m/s、1.64m/s和31°,ERA分别为-1.36m/s、2.4m/s和33°;NCEP资料的风速整体略偏大、CCMP略偏小、ERA偏小明显,CCMP和NCEP资料比ERA资料更接近观测;(3)在西南季风影响期以及风速较小时(风速不大于10m/s)CCMP资料的风速可信度较高、NCEP资料的风速偏大;在东北季风影响期以及风速较大时(大于10m/s)NCEP资料的风速可信度较高、CCMP资料的风速偏小;(4)3种资料的风向误差接近,均在低风速时(风速小于5m/s)误差较大。本文的结论可以为台湾海峡的海洋和大气科学研究选择合适的海面风场资料提供借鉴和参考。     

海域使用项目后评估工作的探讨与研究

海域使用项目后评估是海域综合管理的重要内容,开展海域使用后评估工作,不仅能全面检验前期海域行政许可审批程序,更能进一步验证海域使用项目产生的社会、经济、环境的实际影响,从而可有针对性的弥补前期工作的不足。文章对海域使用后评估的内涵、目的、作用、评估方法、评估流程进行了全面阐述,并从建立法规体系,制定技术规范,开展典型试点等方面提出了建议,以期对海域使用后评估工作的开展提供一定的借鉴。     

填海造地用海成本法评估中对海域增值收益的应用思考

随着十八大提出的国家海洋战略与我国海洋经济的发展,海洋开发利用广度和深度不断拓展,市场机制在海域资源利用配置中基础性作用越来越重要。海域使用权以及宗海海域的出让、拍卖、转让、抵押、作价入股、海域资源回收及补偿等经济活动,都需要通过海域评估来确定合理的价格。成本法作为填海造地用海海域最常用的评估途径被海域评估人员广泛采用,成本法应用中必须考虑海域资源的自然差异因素与社会经济差异因素引起的海域增值收益对不同用海类型海域资产价值的影响。     

成本法在海域资源一级市场价格评估中的应用研究

海域评估不仅是保证海域有偿使用制度顺利实施的基础性工作,而且是推动海域市场化运作的重要技术依据。文章详细阐述成本法及其在海域资源一级市场价格评估中的测算过程,应用安全利率加风险调整法测算了当前交通运输用海的还原利率;并以嘉兴独山港区一宗交通运输用海为例,分析成本法在海域资源一级市场价格评估中的应用,探讨其适用性以及存在的局限性,并提出克服局限性的建议。该研究对于我国开展海域资源一级市场使用权价格评估具有重要的现实意义和借鉴作用。     

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。