船载ADCP测量误差的因素分析和校正方法

系统归纳和分析了引起船载ADCP测量误差的主要因素和校正方法。结合实际经验对ADCP资料后处理中的难点问题提出了解决方案,并且取得了良好的结果。     

威马逊台风的实测风暴海流计算及分析

采用潮流调和分析和分离等方法,分析了海流连续观测站上受威马逊台风影响的ADCP海流资料,进行了实测风暴海流的计算。结果显示,风暴海流达到了与天文潮流同等的数量级,并与风暴潮存在一定的关系,如近岸01站风暴潮增水大时,风暴海流量值较大,离岸较远的02站则是在风暴潮变化大时,风暴海流较大。     

台风暴雨影响期间厦门湾海水盐度、pH、溶解氧和COD变化特征

研究了在两次台风和一次暴雨期间及随后的恢复期内，厦门湾表层海水盐度、pH、溶解氧以及COD的变化特征。结果表明，台风暴雨期间两站位盐度、pH和溶解氧呈下降趋势而COD则正好相反。随后几日这些参数逐渐回落到风雨前的水平。对影响这些参数变化的机制进行了初步探讨。     

台风“苏力”(2013)期间海洋上层温、盐及海平面异常变化特征

台风"苏力"是2013年最强的台风之一。本文利用再分析资料、卫星遥感资料及ARGO浮标数据等分析了台风过境所引起的海表面温度(SST)、海表面高度异常(SLA)以及海洋次表层温、盐的变化规律,给出了上层海洋对台风响应的基本特征。台风所经过的海域都存在着明显的降温,在冷涡区域引起了6~7℃的海表温度的冷却,降温区域集中在路径的右侧。台风造成SLA降低,最大为20cm左右。海表温度的变化滞后于海面高度的变化。ARGO浮标数据显示,台风引起了海面的显著降温,最大降温幅度为5℃,位于冷涡内,且位于路径的右侧。路径左侧的SST的降低相对较小,为1.5~2.5℃。台风的扰动导致次表层水涌升到表层,改变了表层的盐度和密度,引起混合层加深。     

基于CNN-LSTM的珠江河口台风过程实时滚动修正预报

为改善台风预报精度,基于实时滚动修正预报思路,利用卷积神经网络嵌套长短期记忆神经网络（CNN-LSTM）和误差校正（EC）技术,搭建了珠江河口台风实时预报模型。研究结果表明：“滚动预报”比单次预报有更好的路径和强度预报效果,随着模型滚动时间的延长,预报整体精度有逐渐改善的趋势。路径预报结果的均方根误差比单次预报减小了25.67%,强度预报结果的平均绝对误差比单次预报减小了65.04%;考虑误差校正的CNN-LSTM-EC的路径、强度“滚动预报”效果均优于CNN-LSTM,前者的路径预报误差较后者减小了22.57%,强度预报误差减小2.5%。     

厄尔尼诺和台风共同影响下的7月份黄、东海海温变化

基于历史海温数据和台风路径数据,研究了厄尔尼诺/拉尼娜（El Niño/La Niña）背景下7月份中国近海海温变化特征。结果表明:7月黄、东海海温异常与El Niño/La Niña有显著相关关系,OISST和GODAS海温数据与Niño3指数同步相关系数分别为-0.32和-0.45。El Niño年7月,黄、东海海表温度异常低于-0.5℃的概率超过60%;La Niña年7月,黄海海温异常高于0.5℃的概率约有60%;正常年7月,海温异常的空间分布与El Niño年相反,但量值偏低。El Niño年7月,中国近海及邻近区域大气异常能够给局地带来更多降水;同时,受El Niño背景场的影响,入侵黄、东海的台风强度更强、影响时间更长。大尺度的降水和台风活动的影响是导致黄、东海海温异常降低的重要原因。因此,分析和预测7月份中国近海海温异常,在充分考虑El Niño/La Niña背景场的基础上,需要结合局地的大尺度降水和台风的影响同时分析,这为特定背景下结合不同时间尺度上的因素共同分析中国近海海温变化提供了一种思路。     

台风“梅花”(2212)的主要特点和路径预报难点分析

对2022年第12号台风“梅花”的主要特点、路径预报难点问题和路径预报误差特征进行分析,研究主要结论显示：(1)“梅花”登陆次数多、登陆强度强,是首个4次登陆不同省(市)的台风,也是2022年最强登陆台风,造成华东与东北地区长时间、大范围的风雨影响。(2)台风生成初期的中长期时效路径预报是路径预报难点之一,模式对台风主要影响系统的长时效预报存在明显偏差,针对模式的及时检验和订正对预报调整非常重要。(3)双台风或多涡旋情景下,集合预报发散度大,“梅花”陆上路径预报偏西偏慢,其东侧“南玛都”的强度和位置差异对其路径有明显影响。(4)台风变性过程中的移速误差是路径预报极大误差的来源,关注台风是否处于变性过程可作为调整台风移速预报的参考。未来开展多模式交叉实时检验,基于集合预报研发针对转向变性台风路径预报订正技术可为主观预报提供支撑。     

台风莫拉克、天鹅和艾涛的引导流及相互作用研究

通过2009年台风莫拉克、天鹅和艾涛的个例研究,分析了使用涡旋分离方法移除涡旋环流并计算台风环境引导流的可行性。利用涡旋分离技术,可以非对称地移除台风涡旋环流,并能进一步分析台风间的相互作用,发现天鹅和艾涛主要对莫拉克有向北的引导作用,天鹅的路径气旋式旋转主要是由于莫拉克环流的作用,莫拉克环流对艾涛有着向北的引导作用,而天鹅和艾涛之间的相互作用相对较小。     

台风期间南海北部岛礁及下坡海底对水下噪声的影响研究

The correlation of ambient noise with wind speed, and the depth dependence of ambient noise are both investigated, where the ocean noise data were recorded by a vertical line array in the northern South China Sea. It is shown that the correlation coefficients increase with increasing hydrophone depth during typhoon periods when the frequency ≥ 250 Hz, which opposes the generally accepted knowledge that the correlation coefficients of noise level and wind speed decrease with increasing depth during non-typhoon periods. Particularly at frequencies of 250 Hz, 315 Hz and 400 Hz, the correlation coefficients increase by more than 0.05 at depths ranging from 155 m to 875 m. At the three frequencies, the average noise levels also increase with increasing depth during typhoon periods. It is suggested that these differences are attributed to the wind-generated noise in shallow waters and the effect of "downslope enhancement" to sound propagation. During typhoon periods, the surf breaking and surf beat upon the shores and reefs are strengthened, and the source levels are increased. The wind-generated noise in shallow waters interacts with the downslope sea floor, with the noise-depth distribution changed by a "downslope enhancement" effect promoting noise propagation.     

基于遥感和实测数据对台风LEO和SOULIK期间的飞沫热通量研究

本文应用高风速条件下海面动力粗糙度长度,拓展了COARE3.0块体通量算法,考虑高风速下,海洋飞沫对热通量的贡献。利用GSSTF3(Goddard Satellite-based Surface Turbulent Fluxes Version 3)遥感产品、GSSTF_NCEP(National Centers Environmental Prediction)再分析资料和浮标KEO实测数据,探讨了中国南海台风LEO和西北太平洋台风SOULIK期间湍流热通量的变化。研究结果表明:感热通量与潜热通量相比很小;台风的轨迹与潜热通量的分布密切相关且在台风轨迹的东偏北区域潜热通量数值大;在热带低压之前,原潜热通量与改进后潜热通量的差值即飞沫热通量很小,随着台风等级的增加,飞沫热通量也增加。当台风LEO达到最高即台风级别时原潜热通量达到300W/m2,飞沫热通量与原通量的比值高达12%,而台风SOULIK达到强台风级别时原潜热通量达到1000W/m2,飞沫热通量与原通量的比值达到20%,显著高于台风LEO,飞沫效应更明显。     

ADCP测量数据深度值的正确解析

介绍了声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测流和测深的基本原理,着重论述了汇整ADCP测量的层深、水深数据的误差来源、判读和校正方法,并给出了实用的计算公式。本文研究的方法对于船载、向下观测的走航、定点ADCP测量深度数据的处理,精确定位海流测量结果、保证海流测量结果反映真实海洋环境状况,具有实际的应用价值,同时能够为锚系ADCP测量层深与水深数据的处理提供可参考的技术依据。     

深海潜标ADCP 的实时数据传输

深海潜标观测是深海观测获取长周期海洋科学数据的重要调查手段,由于深海海域环境非常复杂,潜标易丢失或终止正常工作,造成重大损失.本研究基于铱星卫星数据通信模块,开发与深水潜标上安装的RDt 75k ADCP相匹配的数据解析压缩软硬件,建立一套远程实时获取潜标ADCP数据的传输系统,实现对深海潜标ADCP的实时监测.     

珠江口外走航ADCP资料的系统误差订正与质量控制

在对珠江口外2006年冬季航次走航ADCP观测资料处理中发现用Joyce的方法不能有效地订正系统误差,其原因在于订正角与航速、船艏向相关。给出了一个订正角为船艏向余弦的拟合函数,得出良好的订正结果。分析了VmDas软件处理流速结果的精度,给出了系统误差识别的方法。发现观测资料中一些不能为VmDas软件识别的错误数据,分析了海况对观测资料的影响,提出了观测资料质量控制与误差订正的一套程序。     

误差订正对2018年夏季次季节尺度海冰预测的作用

北极海冰次季节尺度预测在针对破冰船和商船的实际服务中十分重要,但常常受制于气候模拟的模拟能力。本研究提出了一种误差订正方法并分别应用到两个气候模式：海洋一所地球系统模式（FIOESM）和美国国家环境预报中心（NCEP）的气候预报系统（CFS）,来改善北极海冰60天尺度的预测。本研究的预测工作是中国第9次北极科学考察和2018年夏季中远集团北极商业航行的业务化海冰服务保障的重要部分。模式起报时间分别是2018年7月1日、8月1日和9月1日,预报时效均是60天。结果显示,FIOESM整体上低估了海冰密集度的数值,平均偏差可达30%。误差订正对海冰密集度（SIC）的均方根偏差（RMSE）的改进比例可达27%,对海冰外缘线（SIE）的整体偏差（IIEE）的改进比例为10%。而对于CFS,SIE在边缘区域的过高估计是其主要特点。误差订正导致了SIC的RMSE改进了7%,而对SIE的IIEE改进了17%。在海冰范围预测方面,FIOESM预测的最小范围数值和时间点都和观测接近,而CFS的预测结果偏差较大。另外和其他S2S模式的结果比较发现,本研究提出的误差订正方法对存在较大偏差的预测结果改进更为有效。     

Reliability of ADCP data detided with a numerical model on the East China Sea shelf

The reliability of a numerical tide model for detiding acoustic Doppler current profiler (ADCP) data is examined on the East China Sea shelf. The process is adopted for the ADCP data obtained on 12–13 May 2003. The ocean model accompanied by the most precise harmonic constants available to public is used to compute external tides. The root mean square difference is less than 10 cm/s between the detided currents and those using the least squares method, and so the detiding process using the numerical model is available to detect the East China Sea shelf circulation faster than this speed.     

声相关海流剖面(ACCP)测量的流速估值方法

声相关海流剖面（ACCP）测量技术对水体回波信号进行空间相关处理来估计流速值，与声学多普勒海流剖面仪（ADCP）相比ACCP的工作频工，更适合深海测流应用，ACCP测量系统对回波信号进行时空相关处理，根据相关函数的位置来估计被测水团的流速值，ACCP从信号中提取流速值要运用参数估计技术，本文介绍了采用极大似然法和最小二乘法进行流速参数的处理方法，给出一些典型流速情形的数值计算结果。     

0601号强台风“珍珠”路径变化因子及降水特征

利用天气学诊断分析方法,结合气象卫星云图、多普勒雷达回波、总能量场和中尺度自动气象站记录资料等,分析0601号强台风“珍珠”路径变化的原因以及逐时降水动态变化特点,并探讨了台风影响过程中强降水的主要成因．指出副高、西风槽、高能区对台风运动的影响;台风中心降水和外围降水强弱有反相关的关系,降水较集中在台风路径的左侧;台风“珍珠”登陆前持续加强和对流强烈发展所形成的深厚系统是出现强降水的重要基础,在卫星云图上密实的螺旋结构和中尺度对流云团的生成是台风云带中出现强降水的显著特征,而特定区域地形的多方面影响是降水幅度增加的原因．     

Observational study of super typhoon Meranti (2016) using satellite,surface drifter,Argo float and reanalysis data

The present work describes the basic features of super typhoon Meranti(2016) by multiple data sources. We mainly focus on the upper ocean response to Meranti using multiplatform satellites, in situ surface drifter and Argo floats, and compare the results with the widely used idealized wind vortex model and reanalysis datasets.The pre-existing meso-scale eddy provided a favor underlying surface boundary condition and also modulated the upper ocean response to Meranti. Results show that the maximu...