一种新型风玫瑰的设计及其对海洋站风场数据的应用

海表风场是海洋水文保障、海洋防灾减灾最为关注的要素之一,统计风速、风向频率可以为科学研究、海洋工程等提供实用的参考价值。风玫瑰作为一种风的专业统计图表,是用来定量分析某地一段时期内风向、风速特征。文章通过分析风玫瑰图的物理实质,设计了一种新型的风玫瑰。结果表明:该新型的风玫瑰能够同时直观表达风向与风速的统计特征,并能直观地给出主导风向上的主体风速以及区域风场的极端状况,具有清楚的物理意义,从风玫瑰图所含的信息看,它扩充了经典风玫瑰的内涵。     

基于LSTM的海洋表面短期风速预测研究

为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法,对该站点所在海区海面风速在各季节性代表月份海面风速的24 h短期预测。同时通过不同预测时长的实验以及与BP(back propagation)神经网络神经网络和径向基函数神经网络(radialbasisfunctionneuralnetwork,RBF)的预测效果对比实验,证明了LSTM预测方法相比上述两种神经网络预测方法,在海表面风速预测应用中的优越性。最后通过多个海域对应的站点风速数据预测实验,证明了LSTM神经网络模型的普遍适用性,由相关系数和预测误差的分析可知该方法具备应对急剧变化数据的预测稳定性,可以作为海洋表面风速短期预测的一种可靠方法。     

北京城区近地面比湿和风场时空分布特征

利用2008—2012年北京城区平均5 km的高密度自动气象站逐时观测数据,分析了北京城区近地面比湿、风向和风速的时空精细分布特征,初步探究了城市下垫面对局地气象要素的影响机制。研究表明:夏季白天北京城区为干岛,冬季城区表现为弱湿岛特征。受城市效应的影响,北京城区与郊区比湿日变化有明显差异。近地面10 m风受到地形、城市和季节性盛行风的共同影响。当气流经过城区时有明显的绕流现象。夏季05:00—10:00 (北京时,下同),受山风、弱的夏季偏南风和城市热岛共同作用,气流向城市中心辐合。冬季15:00—19:00,受季节盛行风偏北气流和谷风偏南气流的共同作用,在城区形成一条西北—东南走向的辐合线。对风速研究发现:城市粗糙下垫面使北京城区风速减小,二环路和三环路之间存在一条“n”状的风速小值带。由此可见,除已开展较多研究的城市热岛效应外,北京城市效应对近地面湿度和风场亦有显著影响。     

祁连山老虎沟冰川积累区风速、风向变化特征研究

基于2008年11月-2009年10月祁连山老虎沟12号冰川积累区的风速、风向观测资料, 分析了年内季节和日变化特征. 结果表明: 全年日平均风速波动较大, 介于1～8.8 m·s^-1. 日均值以冬季最大, 春, 秋季次之, 夏季最小, 分别为5.1 m·s^-1, 3.4 m·s^-1, 3.7 m·s^-1, 2.6 m·s^-1, 表现出典型的"高山型"风速特征. 秋, 冬季节, 无论昼夜, 以偏南风为主, 风速始终保持在较为稳定的高值状态, 属于典型的冰川风; 春, 夏季节, 冰川风场依旧强劲, 而且伴有山谷风出现. 受山系-河谷地形及雪冰下垫面的共同作用, 春, 夏, 秋三季表现出一定的偏东风, 柴达木低压可能对此也有贡献.     

极地冷风吹问问是与非——极地强风带

在南极考察队员中流传一句话:南极的冷不一定能冻死人,南极的风能杀人。南极是"暴风雪的故乡"。而寒冷的南极冰盖则是孕育暴风的产床,它像一台制造冷风的机器,每时每刻都用冰雪的躯体冷却空气,孕育风暴。由于南极大陆是中部隆起向四周倾斜的高原,一但沉     

Monte-Carlo模拟与经验路径模型预测台风极值风速的对比

台风是我国东南沿海区域每年发生的严重自然灾害之一。本文分别采用传统的Monte-Carlo模拟方法以及较为先进的经验路径模拟方法预测中国东南沿海区域台风的极值风速(10 m高度处10 min平均值),并对两种方法的预测结果进行了对比。本文将东南海岸线向内陆扩展约200 km的区域划分为0.25°×0.25°的网格,以每个网格点作为研究点。首先采用Monte-Carlo模拟方法产生每个研究点1 000年间的虚拟台风事件。然后采用经验路径模型方法构建了西北太平洋1 000年的热带气旋事件集,采用模拟圆方法从中提取对各个研究站点有影响的台风事件。接着采用Yan Meng风场模型计算每个研究点台风的最大风速,构成极值风速序列。最后采用极值分布模型预测每个研究点不同重现期的极值风速,并对两种不同方法预测的结果进行了对比。研究发现在研究区域的内陆侧经验路径方法预测的风速略高于Monte-Carlo模拟方法预测的结果,而在海岸沿线一带经验路径方法预测的结果略低,这主要是由两种方法构造的虚拟台风的中心压强存在差异以及模型本身的不确定性造成的。本文的研究结果可以为防灾减灾系统提供有益的参考。     

近海工程环境应用中各种风资料的平均时间分析

本文从近海工程设计应用的需要出发，对于通常使用的不同来源的测风资料平均时间进行了分析，这些资料来源包括：岸边及近海探查与生产设施上的气象台站、天气观测船、浮标、商船气象报、从受灾情况估计出的极大风速以及动力诊断模型估计出的海面风速。     

低风速下海面附近气温场对海气动量通量的影响

实用测的海上和层平均风剖面数据和温度剖面数据，通过数据回归和迭代方法计算出了在不同大气稳定情况下的海面阻力系数。得到了与前人理论计算一致的结论：海面阻力系数随海面大气稳定度的增加而减小，另外，我们还发现：在海面风速小于１３ｍ／ｓ时，不能认为气温剖面外推到海面的值与海面水温的是一致的。这样若用海气温差作为衡量海面上方大气的稳定程度，难于得到上面给出了理结论。这一点同前人的理论计算结果是不相同的。     

沃克环流上升区赤道低空强西风带的分析

采用ＴＯＧＡ／ＣＯＡＲＥ国际合作考察期间（１９９２年１０月─１９９３年２月）获得的２６７次定点（２°Ｓ，１５５°Ｅ）定时高空大气探测资料，进行计算分析，发现１９９２年１２月─１９９３年２月低空存在一支西风急流，有两次分别持续半月之久，而１９９２年１１月的两次赤道西风急流，因无赤道高空急流配合，仅持续２ｄ便消失。本文还指出：（１）赤道低空西风急流是各种海－气指数产生ＥＮＳＯ异常的重要信息；（２）赤道高空急流有滞后赤道低空急流２ｄ左右的响应关系；（３）赤道低空急流是纬向水汽输送的狭窄通道。