海面风场的数值预报业务模式

海面风场的业务数值预报，经过六年的运行和不断改进，目前已建立了包括资料处理、客观分析、大气模式和边界展模式在内的数值预报业务化系统，它能提供１５°～４５°Ｎ、１ｈ５°～１４１°Ｅ海域内１°×１°经纬网格点上的７２小时的预报风场，该风场除为日常业务预报提供参考外，还为海浪和海冰业务模式提供强迫场。本文主要介绍大气模式和边界层模式的概况以及系统的运行结果。     

中国海及邻近海域卫星观测资料同化试验

利用1个基于POMgcs海洋模式和多重网格三维变分同化方法建立的中国海及邻近海域海面高与三维温盐流数值预报模型,通过一系列数值试验,研究了同化卫星测高和卫星遥感海面温度观测资料对该模型预报能力的影响。试验结果表明,同化卫星测高资料可明显改善海面高度与三维温度和盐度的分析预报效果,使1 200 m以上的温度预报误差减小0.16℃,并能有效提高对海洋中尺度现象的预报能力;同化卫星遥感海面温度对100 m以上的温度和盐度的预报效果有所改善,可使海面温度的预报误差减小10%。     

台湾海峡及其邻近海域海面温度锋的卫星遥感观测

使用1989~2001年的NOAA AVHRR图像,研究了我国台湾海峡及其邻近海域的海面温度锋.卫星遥感观测表明,该海域海面温度锋终年存在,锋面沿50~100 m等深线分布,西段呈西南西-东北东走向,东段以舌状向北突出,长约470 km.给出了该海域海面温度锋的多年月平均、季平均和年平均特征值.统计结果显示,锋的平均强度、平均最大强度和平均宽度分别为0.147,0.281℃/km和15.15 km.锋的各种特征存在明显的季节和年际变化.锋的不稳定性普遍存在,沿锋面常形成半环状的锋波,使锋面呈半环状波动分布.锋波形成的时间尺度约为1~7 d,锋的波长约为35~133 km,年平均波长为63 km,波幅为25~70 km.锋面的波动向北东北方向传播,并存在锋面整体向北东北的平移现象.     

常规海面风预报质量检验的实现

常规海面风预报内容是“文字加字符”形式,实况数据是间隔均匀的数据序列,所以常规海面风预报无法像数值预报一样直接应用实况数据进行预报质量的检验评估。本文在详细调研全国海洋预报机构发布的海面风预报产品基础上,针对不同的常规预报内容,制定了一套客观、合理、标准化的处理方法,成功实现了对常规海面风预报的检验,并应用东海区实况数据对常规海面风预报进行了检验测试,通过对存在的问题进行研讨与论证,完善了检验评估规则,提升了其实用性、合理性和适用性。     

海面风场数值预报的历史和现状

本文简要介绍了国家海洋环境预报中心海面风场数值预报的历史和现状.     

中国海高分辨率业务化风暴潮模式的业务化预报检验

国家海洋环境预报中心建立了中国海高分辨率风暴潮数值预报模式,模式在水平分辨率和网格的嵌套方面都较以往的业务化模式有改进和提高.自2003年起将模式投入业务化运行以来,连续三年共对11个台风风暴潮过程进行了跟踪预报,并将数值预报结果与实测资料相对比.本文将对预报模式三年来的预报结果进行检验.     

中尺度数值预报模式(MM5)在海面风场预报中的应用

本文简要介绍了在工作站上运行有限区域海面风场数值预报业务化系统的情况。该系统以MM5V3作为主要框架,选定了积云对流和边界层参数化方案,准备了三种侧边界方案,以确保有限区域海面风场数值预报业务化的运行。半年多的准业务运行表明,系统运行稳定,海面风场预报效果较好,除能直接给有关业务单位参考外,还提供给有关海洋数值预报模式使用。     

南海南部海域海面温度异常的时空分布特征

基于1982年1月—2006年12月NOAA Optimum Interpolation Sea Surface Temperature（OISST）的逐月平均海面温度（SST）资料,采用经验正交函数分解（EOF）方法分析了南海南部海面温度异常场典型的空间分布形态及其时间变化特征。结果表明,南海南部海域海面温度异常场空间上主要表现为三种典型的分布结构,即以研究区域北部为中心的海盆尺度的单涡结构、东西反相的经向偶极子分布结构和南北反相的纬向偶极子分布结构,这三种分布结构都以2—4年的年际变化周期为主,反映了研究海域海面温度异常与ENSO现象高度相关。此外,研究海域还存在显著的半年和季节内周期变化,这种变化周期主要以南北反相的纬向偶极子分布结构（第三模态）存在,反映了大气动力强迫和热力强迫共同影响的结果。     

南海冬季一次海面大风天气的WRF模式预报检验

为寻找出适合南海冬季海面大风天气预报的边界层参数化方案,利用中尺度气象模式WRF中9种边界层方案(YSU、MYJ、QNSE-EDMF、MYNN2、MYNN3、ACM2、BouLac、UW、GBM),对2012年12月29-31日的大风过程进行预报,并用最终分析资料(FNL)检验10 m风场预报。结果表明:风速风向预报的整体平均偏差相当,风向预报的均方根误差较风速大;风速风向与实况的相关随着预报时间增加,整体呈现下降趋势;各方案对海陆交界风速预报普遍偏大2 m/s以上,而在远离陆地的海域偏差较小;YSU方案对北部湾、东沙群岛、西沙群岛、南沙群岛4个海区风场的变化趋势均能较好预报;整体而言,南海大部分海域的预报偏差较小,YSU、MYNN2、MYNN3方案对风速预报较好,ACM2方案对风向预报较好。     

Multitime scale variations of sea surface temperature in the China seas based on the HadISST dataset

The variability of the sea surface temperature(SST) in the China seas has been studied in seasonal,interannual and interdecadal scales based on the monthly data of HadISST spanning from 1870 to 2007. The main results obtained are SST in the China offshore changes most actively at the seasonal scale with the intensity diminishing from north to south,as the temperature differences between summer and winter reaching 17 and 4 C in the northern and southern areas,respectively. Moreover,seasonal variation near the coastal regions seems relatively stronger than that far from the coastline;significant interannual variations are detected,with the largest positive anomaly occurring in 1998 in the overall area. But as far as different domains are concerned,there exists great diversity,and the difference is also found between winter and summer. Differed from the seasonal variations,where the strongest interannual variability takes place,resides to the south of that of the seasonal ones in the northern section,nevertheless in the South China Sea,the most significant interannual variability is found in the deep basin;interdecadal changes of summer,winter and annual mean SST in different domains likewise present various features. In addition,a common dominant warming in recent 20 a are found in the overall China offshore with the strongest center located in the vicinity of the Changjiang Estuary in the East China Sea,which intensifies as high as 1.3 C during the past 130 a.     

基于CORA资料的中国海海表面温度季节和年际变化特征分析

基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA),采用经验正交函数分解方法(EOF)分析了海表面温度(SST)的季节及年际变化特征,并用相应的SODA、AVHRR以及Levitus资料对CORA做了对比评估。相比于AVHRR而言,CORA资料SST的偏差和均方根误差均小于SODA,相比Levitus资料而言CORA资料温度盐度的均方根误差随深度的变化皆小于SODA。 CORA与SODA资料相比,两者前3个模态的时空分布大体一致,区别在于CORA资料能更好地反映参量的一些细微特征。结果表明,CORA资料能很好的刻画中国近海SST的季节、年际变化特征,尤其是黑潮流经区域SST的局地变化特征。季节EOF第二模态显示的是SST对由风引起的潜热释放的响应特征。第三模态刻画了冬夏转换季的分布特征,主要揭示了东北-西南走向的锋面特征。SST年际变化与ENSO密切相关,区域平均的南海SSTA与Nino指数的吻合程度CORA优于SODA。     

基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析

利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”历史资料并结合Pathfinder 卫星遥感资料, 对中国近海的海表面温度（SST）多年变化情况进行了分析讨论, 给出了变化趋势。针对1963～1996 年和1985～1996 年两个时间段, 对夏季和冬季中国近海SST 的长期变化趋势进行了分析。结果表明, 在中国近海除个...     

The influence of ENSO on sea surface temperature variations in the China seas

Positive SST anomalies usually appear in remote ocean such as the China seas during an ENSO event.By analyzing the monthly data of HadISST from 1950 to 2007,it shows that the interannual component of SST anomalies peak approximately 10 months after SST anomalies peak in the eastern equatorial Pacific.As the ENSO event progresses,the positive SST anomalies spread throughout the China seas and eastward along the Kuroshio extension.Atmospheric reanalysis data demonstrate that changes in the net surface heat flux entering into the China seas are responsible for the SST variability.During El Ni o,the western north Pacific anticyclone is generated,with anomalous southwester lies prevailing along the East Asian coast.This anticyclone reduces the mean surface wind speed which decreases the surface heat flux and then increases the SST.The delays between the developing of this anticyclone and the south Indian Ocean anticyclone with approximately 3–6 months cause the 2–3 months lag of the surface heat flux between the China seas and the Indian Ocean.The northwestern Pacific anticyclone is the key process bridging the warming in the eastern equatorial Pacific and that in the China seas.     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据,分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响,并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来,中国近海海表总体升温明显,尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著,线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言,沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显;极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主,尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著,易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发;北部海域极端事件持续天数大于南部,其中,黄海、东海极端高温持续天数增加显著,可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响,极端低温持续天数亦显著增加;极端高温在长江口附近,台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著,未来极端海洋热浪事件可能持续增加,将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显,可能对红树林等产生一定影响;太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间,ENSO暖事件得到增强,易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时,限制了极区冷空气向南扩展,中国近海海表极端高温频次趋于增加,其危险性增强。     

两类El Niño事件对中国近海及毗邻海域海表温度的影响

为研究东部型和中部型两类厄尔尼诺(El Ni?o)事件与中国近海海表温度(sea surface temperature,SST)变化间的联系,基于中国科学院大气物理研究所连续80年(1940—2019年)的SST再分析数据,采用EOF分解、合成分析等方法做了初步分析,发现中国近海及毗邻海域近80年SST变化与全球变暖密切相关。并且两类El Ni?o事件对中国近海SST变化的影响存在显著差异。东部型El Ni?o事件发展过程中,中国近海及毗邻海域SST在发展年主要为负异常,衰退期为正异常;中部型ElNi?o事件发展过程中, SST变化区域差异大,发展年日本附近海域为正异常, 28°N以南为弱的负异常。两类El Ni?o事件引发西太平洋风场反气旋涡的时间、位置与强度等的不同,是造成中国近海风场与海表温度异常(sea surface temperature anomaly, SSTA)差异的主要原因。     

台风背景下海浪对海表流场和海表温度的影响

海浪作为海-气界面中重要的物理过程,对海洋上混合层的近表面分布具有重要作用。本文以台风"威马逊"和"麦德姆"为背景,基于FVCOM耦合模式模拟了台风浪及上层海洋的响应过程,探讨了海浪对海表流场和海表温度的影响。结果表明耦合模式能够较准确地模拟出有效波高,台风过境后海表流场在海浪的作用下反映出与台风相对应的气旋性特性,改变的流场量级可达0.4 m/s;海表温度出现不同程度的下降,最大降温约4℃,最大降温中心与流场变化区域相对应,且降温区相对台风路径呈显著的"右偏性"。最大降温滞后台风中心过境2 d左右,恢复时间一般超过10 d,与实况相吻合。     

基于支持向量回归的海面高度统计预报方法研究

本文提出一种基于支持向量回归的统计预报方法,通过经验正交分解对原始数据矩阵进行时空分解,提取出空间模态和时间系数。由于海面高度变化具有非线性、大惯性的特点,对时间系数进行小波分析,能有效滤除其中的高频信号,得到表征海面高度变化的低频信号。利用支持向量回归方法对小波分解后的低频信号构建预报模型。最后,进行小波重构,还原时间序列长度,实现未来7天的海面高度预报。通过黑潮附近海域的海面高度预报结果验证,该预报方法的预报效果优于整合滑动平均自回归预报方法。本文通过机器学习的算法实现了海面高度的预报,为海洋预报方法提供了新的思路。