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基于双频段雷达高度计数据的海面阵风反演研究

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海洋学报 2024年第4期46卷 133-142页

作者：林静张有广国家海洋环境预报中心北京100081 国家卫星海洋应用中心北京100081

海面阵风是海洋资源开发、海洋防灾减灾和海洋科研等领域所需的重要海洋动力环境信息。但迄今为止,海面阵风观测数据严重缺失,阻碍了阵风预报、应用研究等方面的发展。本文利用双频的HY-2B卫星高度计C、Ku波段的后向散射系数,对现有海... 详细信息

海面阵风是海洋资源开发、海洋防灾减灾和海洋科研等领域所需的重要海洋动力环境信息。但迄今为止,海面阵风观测数据严重缺失,阻碍了阵风预报、应用研究等方面的发展。本文利用双频的HY-2B卫星高度计C、Ku波段的后向散射系数,对现有海面风速(U_(10))进行修正,建立了阵风风速(U_(g))反演算法。反演结果与美国国家浮标数据中心(NDBC)2018-2022年的浮标数据进行真实性检验,相关系数(R)为0.91,均方根误差(RMSE)为1.82 m/s;国外同类卫星Jason-3基于本方法的反演结果与2018-2022年NDBC站点数据进行检验,RMSE优于常规2 m/s精度要求;反演结果与处于不同纬度的近海远洋站点进行个例验证,RMSE均优于2 m/s。因此,本文在现有的HY-2B卫星高度计海面风速观测数据的基础上,利用不同波段信息实现了海面阵风的观测,具有较高的观测精度。同时,该方法也适用于相同观测体制的国外卫星高度计。

关键词：雷达高度计反演算法海面阵风 HY-2B卫星后向散射系数

基于俯冲带动力学参数评估琉球海沟对我国东南沿岸的海啸威胁

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地球科学 2024年第2期49卷 403-413页

作者：李宏伟徐志国史健宇王宗辰杨怀玮国家海洋环境预报中心北京100081 自然资源部海洋灾害预报技术研究重点实验室北京100081

为了提升我国沿海海啸防灾减灾能力,加强民众海啸风险防范意识,系统地分析了琉球海沟俯冲带地震所引发海啸对我国大陆东南沿岸及台湾东部的潜在威胁,基于逻辑树与蒙特卡洛随机模拟的概率性方法对其海啸风险进行定量评估.考虑到琉球海沟... 详细信息

为了提升我国沿海海啸防灾减灾能力,加强民众海啸风险防范意识,系统地分析了琉球海沟俯冲带地震所引发海啸对我国大陆东南沿岸及台湾东部的潜在威胁,基于逻辑树与蒙特卡洛随机模拟的概率性方法对其海啸风险进行定量评估.考虑到琉球海沟历史地震记录稀少,基于俯冲带的动力学参数对该区域潜在地震的最大震级进行了修正.与此同时,结合前人对该区域的古海啸研究成果建立了海啸源参数逻辑树,分析了评估结果的不确定性.研究结果表明,2000年重现期下台湾东部宜兰县和花莲县周边的最大海啸波幅可以达到2~3 m;上海和浙江舟山的最大海啸波幅也能达到0.6 m和0.8 m左右.由于琉球海沟历史上没有灾害性海啸,其对东南沿岸和台湾东部的海啸威胁难以量化评估,模拟结果为今后该地区的海啸防御提供了理论依据.

关键词：琉球海沟地震海啸动力学参数危险性评估

基于SCHISM的中国近海潮汐二维数值模拟

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海洋预报 2024年第5期41卷 1-14页

作者：付慧卿吴伦宇季轩梁李云张苗茵国家海洋环境预报中心国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室

基于非结构半隐式跨尺度海洋模式SCHISM构建了中国及临近海域的二维潮汐模型，针对多源资料开展了模型验证工作并进行系列数值实验。经潮汐调和分析得到M2、S2、K1、O1的调和常数和对应同潮图，并将无潮点位置同前人研究结果进行比较，... 详细信息

基于非结构半隐式跨尺度海洋模式SCHISM构建了中国及临近海域的二维潮汐模型，针对多源资料开展了模型验证工作并进行系列数值实验。经潮汐调和分析得到M2、S2、K1、O1的调和常数和对应同潮图，并将无潮点位置同前人研究结果进行比较，与沿海114个验潮站和FES2014潮汐模型的调和常数进行验证，并与部分现场实测水位序列进行对比，结果表明该模型能较好地模拟中国海域的潮汐特征。本文还定量评估了自吸-负荷潮对数值模拟的影响，其中M2分潮受其影响最大，其振幅在浙闽一带可达20 mm以上；提升区域分辨率与添加浅水分潮等敏感性实验结果表明，当局地分辨率由3 km提升至100 m后，模拟精度可提高约30%，而添加浅水分潮后，部分区域的模拟精度最大可提高约8%。

关键词：中国近海潮汐数值模拟底摩擦

基于海洋环境影响风险分析的海上搜救风险评估研究及典型海域示范应用

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海洋预报 2024年第4期41卷 100-109页

作者：郭凯旋杨逸秋于寒张苗茵国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081

针对我国海上遇险事故快速增长的严峻态势,筛选出风、浪、能见度、海流4个影响海上搜救行动安全的主要影响要素,基于层次分析理论建立了海上搜救风险评估等级划分标准和海上搜救风险评估方法。根据我国海上专业救助船舶、飞机的性能参... 详细信息

针对我国海上遇险事故快速增长的严峻态势,筛选出风、浪、能见度、海流4个影响海上搜救行动安全的主要影响要素,基于层次分析理论建立了海上搜救风险评估等级划分标准和海上搜救风险评估方法。根据我国海上专业救助船舶、飞机的性能参数计算其在复杂气象条件下实施海上搜救行动时所能应对的最大风险阈值,选取我国4处典型海域,使用统计学方法分别计算了海上搜救环境风险值。

关键词：复杂气象海上搜救风险评估层次分析

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江苏沿海台风风暴潮特征分析

海洋预报 2024年第2期41卷 1-12页

作者：刘仕潮李明杰吴少华国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081

收集了1950—2022年影响江苏沿海的历史台风风暴潮过程资料,对引起江苏沿海台风风暴潮的台风路径进行了分类和分析,开展了江苏沿海台风风暴潮的月际分布和年际变化研究,提出了不同路径台风风暴潮的预报要点。结果表明:引起江苏沿海台风... 详细信息

收集了1950—2022年影响江苏沿海的历史台风风暴潮过程资料,对引起江苏沿海台风风暴潮的台风路径进行了分类和分析,开展了江苏沿海台风风暴潮的月际分布和年际变化研究,提出了不同路径台风风暴潮的预报要点。结果表明:引起江苏沿海台风风暴潮次数最多的是外海转向型台风,占比高达44.3%,而正面登陆型台风最少,占比只有5.4%,但引起的增水量值最大;江苏沿海台风风暴潮在6—10月均有出现,8月出现次数最多;风暴潮强度等级为Ⅴ级(增水50~100 cm)的过程占比最多,为42.7%,而高潮位超警戒程度等级为Ⅳ级(超警戒30 cm之内或达到黄色警戒潮位值)的占比最多,为45.0%;风暴潮发生次数在近几年呈上升趋势,尤其是增水为50~100 cm的过程,高潮位超警戒或达到黄色警戒潮位值以上的过程在近20年只出现3次;在江苏沿海台风风暴潮的预报和应对中,需要重视可能正面登陆的和9—10月的外海转向型台风;8月和9月是江苏沿海出现风暴潮灾害可能性较高的月份,若这两个月的天文高潮与风暴增水叠加合适,极有可能出现达到黄色警戒潮位以上的高潮位。

关键词：风暴潮江苏沿海台风路径风暴潮强度警戒潮位变化趋势

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中国首次南极航空气象保障工作回顾及展望

海洋预报 2024年第4期41卷 110-117页

作者：赵一磊魏立新刘凯国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081

我国航空气象保障在南极地区尚属于空白区。为给相关的业务和科研工作提供参考,回顾中国第39次南极科学考察队航空气象保障工作,介绍具体的保障流程及方法,提出对未来工作的展望。研究表明:极地地区航空气象保障要注意选择飞行窗口期,... 详细信息

我国航空气象保障在南极地区尚属于空白区。为给相关的业务和科研工作提供参考,回顾中国第39次南极科学考察队航空气象保障工作,介绍具体的保障流程及方法,提出对未来工作的展望。研究表明:极地地区航空气象保障要注意选择飞行窗口期,参考多家数值预报产品来制作航空天气预报,并根据实况结果分析预报偏差;另外要掌握局地天气变化规律,尤其是下降风的影响,与机长充分交换意见,参考工作现场多种特殊情况并提出合理的气象保障建议。

关键词：南极科考南极航空气象航空预报

球面质心泰森多边形网格海浪预报的向量化检验方法

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海洋预报 2024年第2期41卷 34-43页

作者：谢明炎魏立新高元勇高志一国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081

提出一种适于并行计算设备的向量化检验方法。采用特征半径近似判别法选取搜索域内观测点平均值作为实测值,基于广播、索引等向量化方法及海浪平稳性条件实现模式和观测资料时间和空间的匹配,并将待检区域等分为若干块分别计算以免内存... 详细信息

提出一种适于并行计算设备的向量化检验方法。采用特征半径近似判别法选取搜索域内观测点平均值作为实测值,基于广播、索引等向量化方法及海浪平稳性条件实现模式和观测资料时间和空间的匹配,并将待检区域等分为若干块分别计算以免内存溢出。本算法可在中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)上运行,也适用于其它类型的模式网格。为评估算法实际效果,以有限体积海浪模式产生的球面质心泰森多边形网格预报产品和卫星沿轨道遥感产品分别作为待检和参考数据,结果表明CPU和GPU的计算结果一致;GPU的计算效率较CPU提高30倍;区块大小对效率提升有一定影响,需根据实际算例调试优化。

关键词：精度检验 GPU加速向量化高性能检验

冷空气东北大风在渤海西岸引发风暴潮的统计与模拟研究

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海洋预报 2024年第3期41卷 12-21页

作者：梁森栋张聿柏付翔朱现晔国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋环境预报中心自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室北京100081 山东省海洋预报减灾中心山东青岛266100

利用美国国家环境预报中心CFSv2逐小时分析预报场产品挑选出2018—2023年共5个冬半年内的64次冷空气东北大风过程,并整理了相应的温带风暴潮极值;以“221003”温带风暴潮为基准,构造了渤海区域内最大风速分别为7~12级的温带天气风场,计... 详细信息

利用美国国家环境预报中心CFSv2逐小时分析预报场产品挑选出2018—2023年共5个冬半年内的64次冷空气东北大风过程,并整理了相应的温带风暴潮极值;以“221003”温带风暴潮为基准,构造了渤海区域内最大风速分别为7~12级的温带天气风场,计算了各情形下渤海西岸典型潮位站的最大风暴增水,归纳了渤海湾和莱州湾代表站黄骅和潍坊站的最大风暴增水与最大风速的幂指数关系;以此定量关系为基准建立了黄骅站和潍坊站50%及80%累积频率下风暴增水与CFSv2区域最大风速的定量关系。

关键词：风暴潮冷空气渤海数值模拟

中国第1–10次北极科学考察走航自动气象站观测数据集（1999–2019年）

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中国科学数据(中英文网络版) 2024年第3期 344-353页

作者：李亚炜沈辉孙启振吴立宗綦欣戴友为孙虎林马靖凯李志强中国极地研究中心国家海洋环境预报中心东华理工大学

气象数据是地球系统科学重要的基础性数据之一。在1999–2019年间中国北极科学考察的10个航次中，利用船载自动气象站（Lica-701、Vaisala MILOS500、天诺CR3000和XZC6-1）采集了走航气象数据。本研究对中国第1–10次北极考察走航气象... 详细信息

气象数据是地球系统科学重要的基础性数据之一。在1999–2019年间中国北极科学考察的10个航次中，利用船载自动气象站（Lica-701、Vaisala MILOS500、天诺CR3000和XZC6-1）采集了走航气象数据。本研究对中国第1–10次北极考察走航气象数据进行了标准化整理、质量控制和评估，形成本数据集，主要包括气温、相对湿度、气压、风向和风速5个气象要素，共有20个气象数据文件，数据时间分辨率为1小时。本数据集能够为深入了解北极区域气候变化、研究北极区域天气变化过程及评估气候变化对生态环境影响等研究提供数据支撑。

关键词：北极走航自动气象站气象数据