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珠海市沿海风暴潮数值模拟试验研究

海洋预报 2024年第2期41卷 13-23页

作者：黄宝霞李希茜罗军国家海洋局南海预报中心广东广州510310 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510310

基于ELCIRC模型建立了适用于珠海市海域的风暴潮模型,以1713号台风“天鸽”路径为基础,通过改变台风入射角、台风登陆点、台风移速等方式构建登陆或者影响珠海市的台风路径,并进行风暴潮数值模拟计算,分析珠海市沿海风暴潮特征。结果表... 详细信息

基于ELCIRC模型建立了适用于珠海市海域的风暴潮模型,以1713号台风“天鸽”路径为基础,通过改变台风入射角、台风登陆点、台风移速等方式构建登陆或者影响珠海市的台风路径,并进行风暴潮数值模拟计算,分析珠海市沿海风暴潮特征。结果表明:改变台风入射角时,珠海市沿海不同岸段的风暴潮将出现较大差异性;距离台风中心约15~100 km且位于台风右半圆的沿海地区将是风暴潮的重灾区;在珠海市的香洲区和斗门区沿岸,风暴增水总体随着台风移速变慢而呈现增大的趋势,但金湾区的情况则较为复杂,当台风移速为15~30 km/h时,在沿着台风“天鸽”的移动路径上会产生较强的风暴潮过程。

关键词： ELCIRC模型台风“天鸽” 数值模拟风暴增水

长短期记忆神经网络(LSTM)对风暴潮数值模拟的优化应用

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海洋预报 2024年第4期41卷 1-10页

作者：陈鸿生林小刚林晓珍自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510301 国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站广东汕尾516600 国家海洋局深圳海洋环境监测中心站广东深圳518000

利用长短期记忆神经网络和数值模式相结合的方法,设计了两套针对粤东遮浪海洋站点台风风暴潮增水的预报优化方案。与实测资料对比结果显示,长短期记忆神经网络方法可以显著改善数值模式模拟结果的准确性,最大增水和主振过程中增水后报... 详细信息

利用长短期记忆神经网络和数值模式相结合的方法,设计了两套针对粤东遮浪海洋站点台风风暴潮增水的预报优化方案。与实测资料对比结果显示,长短期记忆神经网络方法可以显著改善数值模式模拟结果的准确性,最大增水和主振过程中增水后报结果的平均绝对误差、平均相对误差和平均改善幅度分别为7.1 cm、8.2%、74%和16.1 cm、34.7%、33%。进一步分析表明,利用台风信息预测数值模拟结果的订正值可以有效改善神经网络方法的不稳定性,比直接预测风暴潮增水值更加准确、可靠。

关键词：长短期记忆神经网络台风风暴潮数值模拟

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东山岛外海表层水温的亚潮频波动初步研究

应用海洋学学报 2024年第1期43卷 55-63页

作者：李凯贾村陈剑桥许金电蔡尚湛自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室福建厦门361005 福建省海洋预报台福建福州350003

本研究通过对东山岛外海浮标观测的表层水温(SST)数据进行分析,发现2016、2017年夏季东山岛外海表层水温均存在周期为5~8 d的亚潮频波动信号,最大振幅分别为3.1℃和2.1℃。结合卫星遥感SST数据以及风场数据,采用小波分析、交叉小波分析... 详细信息

本研究通过对东山岛外海浮标观测的表层水温(SST)数据进行分析,发现2016、2017年夏季东山岛外海表层水温均存在周期为5~8 d的亚潮频波动信号,最大振幅分别为3.1℃和2.1℃。结合卫星遥感SST数据以及风场数据,采用小波分析、交叉小波分析等方法对该现象进行研究分析,结果表明:2016年夏季表层水温中出现的亚潮频波动信号源自短波辐射,表层水温变化滞后短波辐射1天左右;2017年夏季的亚潮频波动源自沿岸风应力,表层水温变化滞后沿岸风应力2天左右。2016年和2017年表层水温出现的亚潮频波动均与台风有关,但信号的来源出现差异是因为2017年台风过境引起了较强的沿岸风松弛现象,在沿岸风中出现了亚潮频波动信号,沿岸风影响上升流变化,进而引起表层水温的变化;2016年由于台风过境引起的沿岸风松弛现象较弱,沿岸风中并未出现亚潮频波动信号,而表层水温中的亚潮频波动信号源自短波辐射,这可能与台风引起局地天气系统的变化有关。

关键词：海洋水文学表层水温亚潮频波动上升流东山岛

2021—2023年夏季珠江口及毗邻海域水文特征的时空变化

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热带海洋学报 2024年

作者：郭绍敬张小波常景龙张守文季轩梁苗润乔李建东朱学明中山大学海洋科学学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 国家海洋环境预报中心

利用2021一2023年夏季珠江口及毗邻海域现场调查资料,分析了夏季水文要素的时空变化及其影响因素。研究表明:夏季温盐均表现为东北一西南走向的空间分布特征,但三年调查期间的量值变化显著。平均SST (sea surface temperature) 2021年最... 详细信息

利用2021一2023年夏季珠江口及毗邻海域现场调查资料,分析了夏季水文要素的时空变化及其影响因素。研究表明:夏季温盐均表现为东北一西南走向的空间分布特征,但三年调查期间的量值变化显著。平均SST (sea surface temperature) 2021年最低, 2022年最高;底层海温2021年最高, 2022和2023年依次减小。2022年强径流导致冲淡水向外扩展范围广, SSS (sea surface salinity)明显低于2021和2023年;底层盐度2023年最高, 2021和2022年依次减小。中、底层温盐变化与台风过境及陆架低温高盐水入侵有关。2021年台风Lupit过境后垂向温盐混合均匀可直达海底,层结减弱。观测期间陆架水上溯至伶仃洋,在此形成低温区和显著盐度锋面。2022和2023年陆架水入侵依次增强,中、底层海温(盐度)依次降低(增大)。2023年强上升流抑制珠江口冲淡水向陆架扩散,导致陆架SSS高于前两年。底层温盐随潮汐而变化,涨潮时高盐冷水向岸运动导致温度下降、盐度升高,退潮时则反之。SST与气温具有较好正相关关系,随气温变化明显。

关键词：珠江口水文要素时空变化陆架水向岸风

卡尔斯伯格脊天休洋脊段的深部岩浆过程:来自洋中脊玄武岩中单斜辉石结晶条件的约束

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岩石学报 2024年第7期40卷 2203-2214页

作者：颉炜谭文睿韩喜球余星李谋王志朗姜翰费小倩河海大学海洋学院自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室南京210024 自然资源部第二海洋研究所自然资源部海底科学重点实验室杭州310012 浙江省海洋科学院杭州310000 自然资源部海洋空间资源管理技术重点实验室杭州310000

洋中脊玄武岩(MORB)是了解洋中脊的热状态、岩浆供给及演化过程的绝佳研究对象。本文对中国大洋49航次第五航段(DY49V)在西北印度洋卡尔斯伯格脊天休热液区周边获得的拖网(49V-DR02)玄武岩样品进行了详细的岩石学和矿物学研究,并利用单... 详细信息

洋中脊玄武岩(MORB)是了解洋中脊的热状态、岩浆供给及演化过程的绝佳研究对象。本文对中国大洋49航次第五航段(DY49V)在西北印度洋卡尔斯伯格脊天休热液区周边获得的拖网(49V-DR02)玄武岩样品进行了详细的岩石学和矿物学研究,并利用单斜辉石-熔体温压计对玄武岩中单斜辉石的结晶温度和压力进行了估算,用以探讨天休热液区所在洋脊段的深部岩浆过程。结果表明,所研究的玄武岩样品属于拉斑质N-MORB,其中单斜辉石呈鳞片状、树枝状或骸晶状微晶,主要为普通辉石和透辉石。单斜辉石-熔体温压计计算结果显示天休洋脊段单斜辉石结晶温度为1153~1225℃,结晶压力在0.08~0.64GPa范围内,相当于2.6~21.1km的深度,但主要集中在10~16km深度。这说明单斜辉石的结晶温度相对集中,但结晶深度范围变化很大,从浅层上洋壳区域到大洋岩石圈地幔区域均有单斜辉石结晶作用发生,但主要集中在大洋岩石圈地幔区域,暗示天休洋脊段下方洋壳内可能不发育熔体透镜体或岩浆房。天休洋脊段单斜辉石如此深的结晶深度指示天休洋脊段岩石圈地幔厚度厚,地幔部分熔融产生岩浆的终止深度深。在该洋脊段10~16km深处富含高温熔体,为天休热液系统的热液循环提供深部热源。

关键词：卡尔斯伯格脊天休热液区 MORB 单斜辉石岩浆深部过程

基于多神经网络的动态权重集成温度预报订正研究

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热带气象学报 2024年第1期40卷 156-168页

作者：朱育雷杨静钟水新朱文达李智玉魏涛李彦霖顾天红中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510641 贵州省气象台贵州贵阳550002

基于CMA-GD模式预报数据,利用多神经网络的动态权重集成方法,开展了贵州省温度预报订正研究,最终获得本地化温度预报订正产品。结果表明:(1)在对历史数据检验评估的基础上,利用多种神经网络方法可有效降低模式系统误差,通过BP、BP_GA、W... 详细信息

基于CMA-GD模式预报数据,利用多神经网络的动态权重集成方法,开展了贵州省温度预报订正研究,最终获得本地化温度预报订正产品。结果表明:(1)在对历史数据检验评估的基础上,利用多种神经网络方法可有效降低模式系统误差,通过BP、BP_GA、WAVENN、GRNN、LSTM等神经网络订正,2020年贵州省0~72 h预报时效的温度平均绝对误差较模式降低0.01~0.17℃;(2)考虑到不同神经网络订正结果的差异性,采用动态权重方案对订正结果进行优势集成可显著提升预报可靠性。经集成后的温度预报效果优于模式直接输出和各神经网络订正结果,2020年贵州省0~72 h预报时效的温度平均绝对误差较模式降低14.93%,预报准确率提升8.24%。此外,动态权重集成后的订正结果还表现出较好的稳定性。基于该方法形成的本地化客观预报订正产品可为提升贵州复杂地形下温度预报质量以及精细化预报服务水平提供参考依据。

关键词：神经网络集成方法 2 m温度订正 CMA-GD

南海台风模式对台风利奇马快速增强预报能力研究

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气象 2024年第5期50卷 532-546页

作者：黄燕燕陈子通冯业荣张艳霞徐道生郑彬靳卫卫中国气象局广州热带海洋气象研究所/区域数值天气预报重点实验室广州510640 中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司天津300452

针对台风利奇马(1909),分析中国气象局南海台风模式(CMA-TRAMS)和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式(HRES)对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性... 详细信息

针对台风利奇马(1909),分析中国气象局南海台风模式(CMA-TRAMS)和欧洲中期天气预报中心高分辨率模式(HRES)对台风快速增强的业务预报情况,并基于CMA-TRAMS,从水平分辨率、初始场和边界条件、物理参数化方案等角度设计并开展数值敏感性试验。CMA-TRAMS和HRES对“利奇马”增强具有一定预报能力,但对快速增强的速度预报明显低于实况,均不能满足24 h和12 h快速增强标准,可达到6 h快速增强标准。CMA-TRAMS采用3 km分辨率对“利奇马”移动路径和强度变化的预报效果优于9 km分辨率,但未改进快速增强预报效果;采用3 km嵌套9 km的方案,模式对台风快速增强的预报效果明显提升。采用MRF边界层参数化方案对台风路径、强度、快速增强的预报效果总体优于YSU方案。海温参数化结合32层垂直分辨率的初始场和边界条件的方案明显提高了快速增强预报效果,预报快速增强的频次、增强的最大速度更接近实况。分析表明,海温参数化方案使海气温差增大,在短时间内对大气、海洋之间的热量输送和交换有明显影响,海洋向大气输送的感热通量和台风内核区的潜热通量加强使内核更暖湿、气压负倾向增大,是预报效果改进的主要原因。

关键词：台风快速增强可预报性 CMA-TRAMS 数值模拟海温参数化方案

广东雨窝地形下中小水库极端降水及其发生时间的特征分析

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水电能源科学 2024年第6期42卷 10-14,41页

作者：陈晓旸王敏梁健孙秀峰广东省韶关市气象局广东韶关512000 广东省气象台(南海海洋气象预报中心、珠江流域气象台) 广东广州510610 广东省水利水电科学研究院广东广州510610

广东清新—佛冈—龙门是广东三大暴雨中心之一,历史上曾多次发生洪涝灾害,大秦、银盏、良洞和黄龙带四座中小水库地处该雨窝中心,因而提升其防洪减灾及水资源管理能力亟待研究。利用研究区域内93个站点的历史逐日雨量数据,基于EEMD分解... 详细信息

广东清新—佛冈—龙门是广东三大暴雨中心之一,历史上曾多次发生洪涝灾害,大秦、银盏、良洞和黄龙带四座中小水库地处该雨窝中心,因而提升其防洪减灾及水资源管理能力亟待研究。利用研究区域内93个站点的历史逐日雨量数据,基于EEMD分解、圆形统计和R/S分析等方法,对这四座中小水库的极端降水及其发生时间的特征进行分析。结果表明,四座水库各极端降水指数主要表现为准3、7年的年际变化周期;四座水库的极端降水主要发生在前汛期,且未来发生时间仍会高度集中;良洞水库具有最强的降水强度和极值降水,大秦和银盏水库的降水极端性在未来有增强趋势,应特别关注;在年初的冬季至秋季需做好四座水库灾害性天气的监测和预警,其中春夏季需重点关注良洞水库极端降水的发生。

关键词：中小水库极端降水发生时间 EEMD 圆形统计 Hurst指数

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基于2118台风“圆规”模式扰动方案对台风区域集合预报的影响

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大气科学 2024年第4期48卷 1511-1530页

作者：邵端舟张宇徐建军陈思奇李家菁胡嘉政中国气象局-广东海洋大学南海海洋气象联合实验室湛江524088 广东海洋大学海洋与气象学院湛江524088 广东海洋大学深圳研究院深圳518000 南京信息工程大学海洋科学学院南京210044

为了探讨不同模式扰动方案对台风区域集合预报的影响,本文以2021年18号台风“圆规”为例,基于WRF模式,采用了多物理过程参数化方法(MP)、随机变化参数扰动方法(SPP)和物理倾向随机扰动(SPPT)三种不同的方法,设计了EXP1(MP)、EXP2(SPP+SP... 详细信息

为了探讨不同模式扰动方案对台风区域集合预报的影响,本文以2021年18号台风“圆规”为例,基于WRF模式,采用了多物理过程参数化方法(MP)、随机变化参数扰动方法(SPP)和物理倾向随机扰动(SPPT)三种不同的方法,设计了EXP1(MP)、EXP2(SPP+SPPT)和EXP3(MP+SPP+SPPT)三组敏感性试验进行了比较研究。结果表明:三组区域集合预报试验都能较好地模拟台风路径和台风增强的过程,其中EXP3试验效果最好,EXP3试验的路径偏差值为三组集合预报试验最小的,其平均值为52.8 km,而控制试验CTRL(无模式扰动)、EXP1和EXP2的平均值分别为61.8、54.4和65.7 km;三组集合预报试验的扰动能量值基本都大于控制试验CTRL,且EXP3的扰动能量发展最快,扰动能量值基本为最大的;三组集合预报试验的Brier评分相较于控制试验CTRL有所改善,且EXP3的Brier评分值为三组集合预报试验改善最大的,EXP1和EXP2相对于CTRL试验的改善率为45%和48.76%,而EXP3能达到70%,EXP2与EXP1的预报效果相当,EXP3相较于EXP1和EXP2预报效果有所改善,其相对于EXP1和EXP2的改善率达到57.5%和40%。

关键词：区域集合预报台风多物理参数化组合方案(MP) 随机参数扰动法(SPP) 模式物理参数化倾向随机扰动法(SPPT)