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南海及周边海域风浪流耦合同化精细化数值预报与信息服务系统简介 总被引：1，自引：0，他引：1
面向社会需求,建立覆盖南海及周边海域的高分辨率风-浪-流耦合同化数值预报与信息服务系统。系统包含耦合同化数值预报模式、海洋动力环境数据库与可视化平台两部分。其中,耦合同化数值预报模式由中尺度大气数值预报模式、海浪数值预报模式和区域海洋环流数值模式,在C-Coupler耦合器中进行耦合,引入集合调整Kalman滤波同化模块,在耦合预报前进行大气、海浪和海流的同化后报模拟,为耦合预报模式提供更为精确的初始场。预报结果经海洋动力环境数据库和可视化平台处理后,通过二维和三维可视化展示,向用户提供直观的南海及周边海域海洋环境预报产品。 相似文献
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基于MCT耦合器,利用中尺度大气模型WRF、海洋模型FVCOM和第三代海浪模型SWAN,实现大气、海洋和海浪的三者实时耦合计算,同时采用卫星微波辐射资料AMSU-A,通过WRF大气模式的资料同化模块WRFDA,实现对风场模拟的连续同化,从而建立起大气-海洋-海浪耦合与卫星数据同化的W-F-S-A耦合同化模式。将该模型应用于2014年台风“威马逊”的数值模拟,并与其他模型进行比较。结果表明,W-F-S-A耦合同化模式对于台风路径和风速的模拟结果优于单独耦合和单独同化结果,并且可以较好地模拟上层海洋对台风的响应特征。 相似文献
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西北太平洋浪流相互作用对有效波高的影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
西北太平洋强流区会对海浪的特征和分布产生显著的影响,尤其是研究台风过程中海流与海浪的相互作用具有重要的研究意义。本文以ROMS海洋模式和SWAN海浪模式为基础,构建了浪流耦合模式系统,对2013年10月6-17日间的台风“丹娜丝”、“百合”、“韦帕”过程中西北太平洋浪流相互作用中海流对有效波高的影响进行了研究。通过对比模式模拟有效波高与浮标观测资料,发现耦合后的有效波高比非耦合结果更接近观测值,耦合模式中海流的存在对有效波高的分布有明显的影响。研究表明,特别是在有效波高峰值处,海流引起的有效波高增大最大可达1 m。海浪浪向及流向的空间分布以及中国近海浮标处浪向与流向的时间序列表明,流向与浪向反向时,海流的影响造成有效波高增大;二者同向时,有效波高减小。海流对有效波高的调整会沿着海浪传播的方向传播相当一段距离。在西北太平洋的海浪场计算中,引入海流的耦合模式计算结果对改善强流区海浪预报具有重要意义,并且海流的模拟精度对于高精度的海浪预报非常重要。 相似文献
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将基于最优插值(OI)的同化并行模块植入第三代海浪模式WAVEWATCH III version3.14, 建立数据同化的台风海浪模式预报系统。该系统的强迫风场采用模型台风风场与台风来前海区背景风场混成的风场。以模式后报2010 年7 月严重影响南海北部的“康森”和“灿都”台风引起的海浪场为例, 首先对所构造的混合风场的台风海面风场结构进行定性检验, 并用高度计沿轨风速对混合风场精度进行定量验证。在此基础上, 海浪模式在混合风场强迫下边积分边同化。同化数据采用上述台风过境南海期间Jason-2 卫星高度计沿轨有效波高 (SWH)。值得指出的是, 同化时只取SWH 沿轨数据的一部分用于同化计算, 而另一部分沿轨数据则用于对同化分析结果进行检验。先后同化了4 条轨道上的SWH数据。将SWH 的同化分析与无同化的对照组结果分别与高度计测量SWH 比较, 发现同化较无同化可使均方根误差获得50%以上的明显改进。以同化分析场作为初始场, 同化影响预报(这里是后报)的时效性约在48 h 以内。本研究目的是通过同化高度计SWH 数据进一步提升台风海浪模式预报的准确度。 相似文献
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高度计波高数据同化对印度洋海域海浪模式预报影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为提高海浪模式预报的精度,改善初始场是途径之一。研制了基于最优插值(OI)方法的海浪数据同化并行程序模块,并将其植入第三代海浪模式WAVEWATCH IIITM,建立了印度洋海域海浪同化预报方法,使用卫星高度计波高数据进行了同化预报试验。OI模块的并行设计使得植入同化模块的海浪模式仍能以并行方式运行。文中5°S以北印度洋海域为目标区域,嵌套在WAVE-WATCH IIITM的全球网格中,使得目标区域开边界条件得到较好解决。同化数据使用Jason-2高度计测量有效波高(SWH)沿轨数据。海浪同化预报模式由大气模式WRF(Weather Research andForecasting)输出的1小时一次的海面10 m风场驱动。将同化的模式结果(SWH)、无同化的模式结果(SWH)分别与高度计沿轨数据(SWH)进行比较,表明同化改善模式预报初始场的效果是明显的。以同化初始场出发进行海浪预报试验,结果表明,高度计波高数据同化在一定程度上可改进海浪短期预报的精度。 相似文献
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董昌明 LIM KAM SIAN Kenny Thiam Choy 蒋星亮 曹玉晗 嵇宇翔 王森 余洋 陆晓婕 周书逸 韦销蔚 BETHEL Brandon Justin 徐广珺 董济海 孙文金 王海丽 单海霞 王锦 王东霞 滕芳园 曹茜 谢文鸿 游志伟 王子韵 林连杰 《海洋科学进展》2022,40(4):660-683
海洋预报是进行海上活动的安全保障,海洋预报系统技术已经成为现代海洋气象业务的技术支撑。海洋观测、数据同化、数值模拟和高性能计算机等技术的进步极大地推动着海洋业务化预报的发展。采用大气数值模式（WRF）、海洋数值模式（CROCO）和海浪数值模式（SWAN）的多模式高分辨率离线耦合方式,添加南京信息工程大学“海洋数值模拟与观测实验室”团队自主研发的一系列海洋模式参数化方案,包括浪致混合参数化方案、亚中尺度参数化方案、海山诱导混合参数化方案以及涡旋诱导的沿等密度面和跨等密度面混合参数化方案,并通过同化技术和最新的人工智能技术与观测资料相结合,构建一种面向中国边缘海的风浪流多参数耦合预报系统,用于海上风电功率的预报和其他海洋灾害预警。实际观测资料的验证表明,该预报系统能较准确地模拟海上风场、海流、海温、波浪、潮汐等海洋气象要素。同时实现了按需实时可视化全景展示。 相似文献
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通过数值试验验证卫星高度计波高数据同化对西北太平洋3 d海浪预报的改进效果。驱动海浪模式的强迫场采用国家海洋环境预报中心基于MM5模式预报的风场,波高数据同化使用的观测数据是Jason-1卫星高度计有效波高。用最优插值数据同化方法获得海浪有效波高的最优估计并重构相应的海浪方向谱,以此为初始场进行为期3 d的数值预报试验。与没有同化的预报进行了比较和分析,结果表明卫星高度计海浪数据同化对0~72 h预报有不同程度的明显改善,改进程度随预报时效的增加而减少。 相似文献
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大气-海浪耦合模式对台风“碧利斯”的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
本文将海表粗糙度作为耦合大气、海浪模式的重要因子,实现中尺度大气模式MM5(V3)和第三代海浪模式WAVEWATCHⅢ的双向耦合,建立充分考虑大气、海浪相互作用的大气.海浪耦合模式.将该大气-海浪耦合模式应用于对0604次台风"碧利斯"的数值模拟,在耦合模式中引入Smith92海表粗糙度参数化方案,探讨其对台风和台风浪的影响.研究结果表明,大气-海浪耦合模式能够抓住台风过程的总体特征.Smith92海表粗糙度参数化方案对台风路径影响不大.但在台风系统强度的模拟上影响明显,采用Smith92方案使得台风系统强度显著增强,对台风系统强度的模拟有明显改善.同样,大气-海浪耦合模式能够很好的模拟台风过程中海浪的传播和演变.采用Smith92方案使得海面有效波高明显增高,对海面有效波高的模拟有一定程度改善.因此,在大气-海浪耦合模式中恰当的选择海表粗糙度参数化对改进大气-海浪耦合模式的模拟效果是很有意义的. 相似文献
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针对有效波高资料提出一种海浪谱分解与重构的资料同化方案:利用历史时段内的有效波高观测资料和模式计算波高场,采用最优插值方法得到分析波高场;在WAVEWATCH-Ⅲ模式的波浪能量密度谱和有效波高分析值之间引入一个变异系数矩阵,描述模式的误差,以此为状态向量构建卡尔曼滤波系统,对分解过的海浪谱进行修正和重构,得到同化后的海浪谱初始场。利用美国阿拉斯加湾北部海域的7个浮标站进行同化和72 h预报试验,对连续1个月的预报结果进行统计表明:采用该同化方案后24 h预报结果的有效波高均方根误差比未同化的结果降低了0.13 m;同化方案对预报效果的影响可持续36 h左右,随着预报时效延长,同化的效果减弱。 相似文献
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A primitive equation model and a statistical predictor are coupled by data assimilation in order to combine the strength of both approaches. In this work, the system of two-way nested models centred in the Ligurian Sea and the satellite-based ocean forecasting (SOFT) system predicting the sea surface temperature (SST) are used. The data assimilation scheme is a simplified reduced order Kalman filter based on a constant error space. The assimilation of predicted SST improves the forecast of the hydrodynamic model compared to the forecast obtained by assimilating past SST observations used by the statistical predictor. This study shows that the SST of the SOFT predictor can be used to correct atmospheric heat fluxes. Traditionally this is done by relaxing the model SST towards the climatological SST. Therefore, the assimilation of SOFT SST and climatological SST are also compared. 相似文献
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气候模式中海洋数据同化对热带降水偏差的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
本文采用海洋卫星观测海表温度(SST)和海面高度异常(SLA)数据,对国家海洋局第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography Earth System Model version 1.0)中海洋模式分量进行了集合调整卡尔曼滤波(EAKF)同化,对比分析了大气环流、湿度和云量对海洋数据同化的响应,探讨了海洋同化对热带降水模拟偏差的影响。结果表明:海洋数据同化能有效改善海表温度和上层海洋热含量的模拟,30°S~30°N纬度带内年平均SST的绝均差降低60%。同化后大气模式模拟的赤道两侧信风得到明显改善,上升气流在赤道以北热带地区增强而在赤道以南热带地区减弱,热带降水模拟的动力结构更为合理,水汽和云量分布也更切合实际。热带年平均降水的空间分布和强度在同化后均得到改善,赤道以南的纬向年平均降水峰值显著降低,降水偏差明显减小,同化后30°S~30°N纬度带内年平均降水绝均差降低35%。 相似文献
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Verification of an operational ocean circulation-surface wave coupled forecasting system for the China''s seas 总被引：3，自引：2，他引：1
An operational ocean circulation-surface wave coupled forecasting system for the seas off China and adjacent areas(OCFS-C) is developed based on parallelized circulation and wave models. It has been in operation since November 1, 2007. In this paper we comprehensively present the simulation and verification of the system, whose distinguishing feature is that the wave-induced mixing is coupled in the circulation model. In particular, with nested technique the resolution in the China's seas has been updated to(1/24)° from the global model with(1/2)°resolution. Besides, daily remote sensing sea surface temperature(SST) data have been assimilated into the model to generate a hot restart field for OCFS-C. Moreover, inter-comparisons between forecasting and independent observational data are performed to evaluate the effectiveness of OCFS-C in upper-ocean quantities predictions, including SST, mixed layer depth(MLD) and subsurface temperature. Except in conventional statistical metrics, non-dimensional skill scores(SS) is also used to evaluate forecast skill. Observations from buoys and Argo profiles are used for lead time and real time validations, which give a large SS value(more than 0.90). Besides, prediction skill for the seasonal variation of SST is confirmed. Comparisons of subsurface temperatures with Argo profiles data indicate that OCFS-C has low skill in predicting subsurface temperatures between 100 m and 150 m. Nevertheless, inter-comparisons of MLD reveal that the MLD from model is shallower than that from Argo profiles by about 12 m, i.e., OCFS-C is successful and steady in MLD predictions. Validation of 1-d, 2-d and 3-d forecasting SST shows that our operational ocean circulation-surface wave coupled forecasting model has reasonable accuracy in the upper ocean. 相似文献
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A method to predict typhoon waves 总被引：2，自引：0，他引：2
Yang Chuncheng Dai Mingrui Gao Zhihu Cheng Zhan Xu Fuxiang Liu Yu Li Fengjin Li Jie Su Dongfu Zhang Dacuo Xu Qichun 《海洋学报(英文版)》1995,14(2):167-180
Ａｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｙｐｈｏｏｎｗａｖｅｓ￥ＹａｎｇＣｈｕｎｃｈｅｎｇ；ＤａｉＭｉｎｇｒｕｉ；ＧａｏＺｈｉｈｕａ；ＣｈｅｎｇＺｈａｎ；ＸｕＦｕｘｉａｎｇ；ＬｉｕＹｕ；ＬｉＦｅｎｇｊｉｎ；ＬｉＪｉｅ；ＳｕＤｏｎｇｆｕ；ＺｈａｎｇＤａｃｕｏ... 相似文献
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Assimilation of sea surface temperature in the Northwest Pacific Ocean and its marginal seas using the ensemble Kalman filter 总被引：2，自引：0，他引：2
Gwang-Ho Seo Byoung-Ju Choi Yang-Ki Cho Young Ho Kim Sangil Kim 《Ocean Science Journal》2010,45(4):225-242
Satellite-borne sea surface temperature (SST) data were assimilated with the ensemble Kalman filter (EnKF) in a Northwest Pacific Ocean circulation model to examine the effect of data assimilation. The model domain included the northwestern part of the Pacific Ocean and its marginal seas, such as the Yellow Sea and East/Japan Sea. The performance of the data assimilation was evaluated by comparing the simulated ocean state with that observed. Spatially averaged root-mean-squared errors in the SST and sea surface height (SSH) decreased by 0.44 °C and 4 cm, respectively, by the assimilation. The results of the numerical experiments substantiated the effectiveness of the SST assimilation via the EnKF for all marginal seas, as well as the Kuroshio region. The benefit of the data assimilation depended on the characteristics of each marginal sea. The variation of the SST in the East/Japan Sea and the Kuroshio extension (KE) region were improved 34% and those in the Yellow Sea 12.5%. The variation of the SSH was improved approximately 36% in the KE region. This large improvement was achieved in the deep-water regions because assimilation of SST data corrected the separation point of the western boundary currents, such as the Kuroshio and the East Korea Warm Current, and the associated horizontal surface currents. The SST assimilation via the EnKF also improved the subsurface temperature profiles. The effectiveness of SST assimilation was seasonally dependent, with the improvement being relatively larger in winter than in summer, which was related to the seasonal variation of the vertical mixing and stratification in the ocean surface layer. 相似文献
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中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览 总被引：2，自引：2，他引：0
魏泽勋 郑全安 杨永增 刘克修 徐腾飞 王凡 胡石建 谢玲玲 李元龙 杜岩 周磊 林霄沛 胡建宇 朱建荣 李均益 张正光 侯一筠 刘泽 田纪伟 黄晓冬 管玉平 刘志宇 杨庆轩 赵玮 宋振亚 刘海龙 董昌明 于卫东 连涛 陈朝晖 史久新 雷瑞波 刘煜 于福江 尹宝树 陈戈 王岩峰 李整林 熊学军 汪嘉宁 李晓峰 王永刚 《海洋学报》2019,41(10):23-64
本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团，以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强，研究领域不断拓展，涌现了大量具有广泛影响力的研究成果，其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”，发展了第三代海浪数值模式；提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法；发现并命名了“棉兰老潜流”，揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等，系统描述了太平洋西边界流系；提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流)；不断完善了中国近海陆架环流系统，在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流，以及陆架波方面均取得了深刻的认识；从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结；发展了浅海水团的研究方法，基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制，在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献；阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制，揭示了中尺度涡的三维结构，定量评估了其全球物质与能量输运能力；基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征，提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制；构建了“南海内波潜标观测网”，实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识；发展了湍流的剪切不稳定理论，提出了海流“边缘不稳定”的概念，开发了海洋湍流模式，提出了湍流混合参数化的新方法等；在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识，并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响；研发了全球浪–潮–流耦合模式，推出一系列海洋与气候模式；发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统；建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台；发展了ENSO预报的误差分析方法，建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系，揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应；初步建成了中国近海海洋观测网；持续开展南北极调查研究；建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统，为中国气象减灾提供保障；突破了国外的海洋技术封锁，研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器；建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型，为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示，经过70年的发展，中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍，这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。 相似文献
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A global eddy-permitting ocean-ice coupled model with a horizontal resolution of 0.25 by 0.25 is established on the basis of Modular Ocean Model version 4 (MOM4) and Sea Ice Simulator (SIS). Simulation results are compared with those of an intermediate resolution ocean-ice coupled model with a horizontal resolution of about 1 by 1 . The results show that the simulated ocean temperature, ocean current and sea ice concentration from the eddy-permitting model are better than those from the intermediate resolution model. However, both the two models have the common problem of ocean general circulation models (OGCMs) that the majority of the simulated summer sea surface temperature (SST) is too warm while the majority of the simulated subsurface summer temperature is too cold. Further numerical experiments show that this problem can be alleviated by incorporating the non-breaking surface wave-induced vertical mixing into the vertical mixing scheme for both eddy-permitting and intermediate resolution models. 相似文献