国际全球海洋环流预报系统的现状与展望

回顾近年来国外主要海洋预报业务机构全球海洋环流预报技术的发展现状,特别是最近5～10 a来在全球海洋动力数值预报模式和多源资料同化技术方面的主要进展。结合未来相关学科发展的趋势,围绕观测体系建设、数据共享机制、大数据分析等新技术应用等方面提出国内相关研究工作的发展建议。     

海洋卫星遥感数据同化在海洋声场研究中的应用

卫星遥感数据同化技术已成为海洋学研究的一个有效手段。本文选取了日本以东黑潮流域作为研究海区,介绍了最优插值同化方法对海洋温度场和盐度场的分析,在此基础上对实验海区声场进行了研究。文中为了说明数据同化的优越性,利用WOA数据与其进行比较,体现了同化数据对真实场描述的可靠性。     

上海示范区卫星遥感海洋环境监测系统

上海示范区卫星遥感海洋环境监测系统是一套以地面卫星接收系统为基础、应用于上海示范区的海洋遥感环境监测应用系统。在发展相关遥感信息提取技术及资料同化技术的基础上，建立了完善可靠、可业务化运转的反演方法以及数值模式，提供海洋环境基本要素场的信息产品。该系统基于Windows95／98／NT平台，使用第四代软件开发语言IDL结合FORTRAN、C 开发，使用NetCDF数据存储格式。模式先进、功能强大、使用灵活、操作方便、系统稳定，是一个优秀的业务化海洋环境要素应用软件。     

基于大涡模拟和局部滤波同化方法的海洋环流模式

结合最小二乘法极值原理,提出了一种基于局部谱展开的滤波同化方法,把测量数据和数值计算过程中出现的高频短波滤掉,并将高度计数据同化到了求解过程中.结果既增加了数值稳定性,又提高了数值模拟的准确性.针对在海洋环流问题中水平的流动性质和垂直的不同的特点,我们还将大涡模拟的思想和直接涡黏的思想分别应用于水平方向和垂直方向,给出的方法是一种适用于海洋环流和浅水环流问题的大涡模拟湍流模式.对热带和北太平洋一年四季非定常季风作用下环流的数值模拟表明,提出的方法非常有效,数值结果与实际相当吻合.     

海洋温盐度资料多变量同化研究进展

早期海洋资料同化仅考虑温度的调整而忽略盐度的变化,这往往会带来虚假信息,可能导致密度场被严重恶化,同化后的结果甚至比没有同化任何观测资料时还要差。为了解决这个问题,海洋资料同化中的一些温、盐度多变量调整方案便被提出来了。本文对广泛应用于多变量分析的资料同化方法及不同温、盐度多变量调整方案进行了系统的回顾,对它们的优缺点进行了分析与讨论,并指出了不同调整方案的适用条件及应用现状,最后对Argo资料在海洋资料同化中的重要性及今后的研究重点进行了探讨。     

现代海洋/大气资料同化方法的统一性及其应用进展

海洋／大气资料同化的理论基础是用数值模式作为动力学强迫对观测信息进行提炼,或者说,从包含观测误差(噪声)的空间分布不均匀的实测资料中依据动力系统自身的演化规律(动力学方程或模式)来确定海洋／大气系统状态的最优估计。本文对主要的现代海洋／大气资料同化方法,包括最优插值(()ptimal Interpolation,简称()Ⅰ)、变分方法(3—Dimensional Variational和4—Dimensional Variational,分别简称3DVAR和4DVAR)和滤波方法(Filtering)的原理、算法设计和实际应用进行系统地回顾,并对这些资料同化方法的优缺点进行分析和讨论。在滤波框架下,所有的现代资料同化方法都被统一了：()Ⅰ和3DVAR是不随时间变化的滤波器,4DVAR和卡曼滤波是线性滤波器,即非线性滤波的退化情形;而集合滤波能构建非线性的滤波器,因为集合在某种程度上体现了系统的非高斯信息。一个非线性滤波器的主要优点是能计算和应用随时间变化的各阶误差统计距,如误差协方差矩阵。将非线性滤波器计算的随时间变化的误差协方差矩阵引入到（）Ⅰ或4DVAR中,也许能实质性地改进这些传统方法。在实际应用中,方法的优劣可能取决于所选用的数值模式和可获得的计算资源,因此需针对不同的问题选取不同的资料同化方法。由于各种资料同化方法具有统一性,因此可建立测试系统来评价这些方法,从而对各种方法获得更深入的理解,改进现有的资料同化技术,并提高人们对海洋／大气环境的预测能力。     

海表盐度资料同化研究进展

对海表盐度资料同化的研究进展进行了较为全面的回顾,分别对不同时期的海表盐度资料质量和同化方法进行对比分析,并对未来海表盐度资料同化的研究重点和发展趋势给予展望。     

资料同化技术的发展及其在海洋科学中的应用

同顾了资料同化技术,特别是基于最优控制和统计估计这两大理论基础发展起来的几种资料同化方法的研究进展,以及这些方法在海洋科学研究中的应用现状.可以看到,由于海洋观测资料(如地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)、热带大气海洋阵列(Trop...