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基于数值模拟的2024年10月渤海和黄海沿岸海水倒灌事件成因分析

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海洋预报 2025年

作者：傅赐福于福江董剑希高义李明杰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

2024年10月18—21日，渤海和黄海沿岸发生了罕见的强温带风暴潮过程，导致辽宁、河北和天津部分低洼地区出现较严重的海水倒灌，风暴增水分两个阶段，第一阶段由强冷空气引起，第二阶段由边缘波引起。为探究其成因，采用美国国家环境预... 详细信息

2024年10月18—21日，渤海和黄海沿岸发生了罕见的强温带风暴潮过程，导致辽宁、河北和天津部分低洼地区出现较严重的海水倒灌，风暴增水分两个阶段，第一阶段由强冷空气引起，第二阶段由边缘波引起。为探究其成因，采用美国国家环境预报中心再分析风场开展风暴潮数值模拟，渤海和黄海海域浮标位置处再分析风速的均方根误差为2.1 m/s，数值模拟的沿岸潮位站在第一阶段和第二阶段的最大增水平均相对误差分别为13.7%和8.2%，证明数值模拟可以准确还原风暴潮运动和传播，即边缘波自朝鲜半岛西部沿岸向我国黄海北部沿岸、渤海沿岸和黄海南部沿岸逆时针传播。采用数值模拟结果分析黄海南部断面和渤海海峡断面流量发现，两个断面第二阶段的海水流入量比第一阶段的流出量分别高出66%和75%，这也是第二阶段由边缘波引起的增水大、范围广且时间长的原因。此外，边缘波和风对第二阶段风暴潮的贡献占比分别为94%和6%，边缘波起绝对主导作用。

关键词：渤海和黄海沿岸强冷空气风暴潮海水倒灌边缘波数值模拟半封闭陆架海

基于LSTM的北极海冰范围多步预测策略研究

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海洋预报 2025年

作者：王漫漫邹斌石立坚曾韬张颖路敦旺国家海洋环境预报中心国家卫星海洋应用中心自然资源部空间海洋遥感与应用研究重点实验室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

已有研究对北极海冰范围开展单步预测，而多步预测及其策略研究有待进一步探索。使用1979—2022年的北极月平均海冰范围数据，采用长短期记忆网络（LSTM）深度学习方法，结合递归（Recursive）、直接（Direct）、多输入多输出（MIMO）和... 详细信息

已有研究对北极海冰范围开展单步预测，而多步预测及其策略研究有待进一步探索。使用1979—2022年的北极月平均海冰范围数据，采用长短期记忆网络（LSTM）深度学习方法，结合递归（Recursive）、直接（Direct）、多输入多输出（MIMO）和Seq2Seq策略实现对未来12 个月北极海冰范围的多步预测。结果表明：24 个月为模型的最佳输入长度；与另外3种基本的多步预测策略相比，Seq2Seq策略对12 个月北极海冰范围预测的准确性更好，均方根误差为3.30×105km2。

关键词：北极海冰范围长短期记忆网络多步预测策略 Seq2Seq策略

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中国近海海域多模式海面风速预报评估

海洋预报 2025年

作者：张弛王久珂魏立新郭安博宇黄焕卿刘晓燕陈剑桥国家海洋环境预报中心中山大学人工智能学院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南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

由于海上观测资料的匮乏，中国近海海域风场预报研究相对不足。研究评估了南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）自主改进的天气研究和预报模式（WRF）在2023年1—7月对中国近海海域海面风速的预报性能。选取欧洲中期天气预报中心的... 详细信息

由于海上观测资料的匮乏，中国近海海域风场预报研究相对不足。研究评估了南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）自主改进的天气研究和预报模式（WRF）在2023年1—7月对中国近海海域海面风速的预报性能。选取欧洲中期天气预报中心的集成预报系统模式（IFS）和美国国家环境预报中心的全球预报系统模式（GFS）作为对比，预报时效包括24 h、48 h、72 h、96 h和120 h，采用中国近海浮标观测实况数据作为对比基准。研究结果表明：WRF模式的预报精度在多个预报时效下均优于GFS，在部分预报时效内优于IFS模式；对于高风速区间，WRF模式在24 h和48 h预报中表现尤为突出。

关键词：数值模式海面风风速预报浮标评估

秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积异常对渤海、黄海冰情的影响

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海洋预报 2025年

作者：刘鑫赵倩李大超陈海军初宇峰聂晓文隋俊鹏中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司国家能源海上风电工程与运行技术研发中心国家海洋环境预报中心华能辽宁清洁能源有限责任公司辽宁省自然资源事务服务中心

利用美国国家冰雪数据中心海冰覆盖面积月平均数据、美国气象环境预报中心/美国国家大气研究中心月平均再分析资料和渤海、黄海冰情等级数据，研究了秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积异常对渤海、黄海冰情的影响。结果表明：去趋势的秋季巴... 详细信息

利用美国国家冰雪数据中心海冰覆盖面积月平均数据、美国气象环境预报中心/美国国家大气研究中心月平均再分析资料和渤海、黄海冰情等级数据，研究了秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积异常对渤海、黄海冰情的影响。结果表明：去趋势的秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积与渤海、黄海冰情等级呈显著的负相关，相关系数为-0.54；秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积异常偏少，有利于高纬度冷空气南下，冷空气活动频繁造成冬季我国北方地区气温偏低，导致渤海、黄海冰情偏重，反之亦然；若前期秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积呈负异常，则冬季渤海、黄海发生严重冰情的概率较大，近42年冬季渤海、黄海冰情等级在3级以上的年份，前期秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积均为负异常。因此，前期秋季巴伦支海-喀拉海海冰面积可以作为我国冬季渤海、黄海冰情的预测因子。

关键词：海冰渤海、黄海巴伦支海-喀拉海冰情预测

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

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北冰洋高纬度区域海冰及气象特征分析

海洋学报 2021年第7期43卷 90-99页

作者：郝光华沈辉田忠翔李明赵福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

基于2018年8月至2019年5月布放在北极随海冰漂流的自动气象站和温度链浮标获取的观测数据,分析了北极高纬度区域的大气特征和海冰生消过程。根据海冰的漂移轨迹分为两个阶段分析,第1阶段,海冰主要向东南漂移;第2阶段,海冰主要向东北漂... 详细信息

基于2018年8月至2019年5月布放在北极随海冰漂流的自动气象站和温度链浮标获取的观测数据,分析了北极高纬度区域的大气特征和海冰生消过程。根据海冰的漂移轨迹分为两个阶段分析,第1阶段,海冰主要向东南漂移;第2阶段,海冰主要向东北漂移。第1阶段观测的平均气温和平均相对湿度分别为–6.6℃和93%,第2阶段观测的平均气温和平均相对湿度分别为–29.3℃和76%,第2阶段平均气压高于第1阶段。海冰的漂移轨迹主要受到波弗特高压外围气流的影响。利用自动气象站漂移轨迹计算得到海冰漂移速度,与美国国家冰雪数据中心海冰漂移速度比较显示,两者纬向速度更为接近。海冰在第1阶段以融化为主,海冰厚度略有减小,8月份海冰生长率为–0.11 cm/d;海冰的生长过程主要发生在第2阶段,1–3月生长率均超过0.9 cm/d,2019年3月海冰生长最快,平均生长率为1.3 cm/d,海冰的增长一直持续至观测结束。

关键词：海冰生长冰速波弗特高压漂流气象站

辽东湾海冰分布面积历史数据重构及其影响因素分析

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海洋学报 2023年第11期45卷 20-33页

作者：魏彬航李宝辉刘煜王安良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

辽东湾是我国冬季冰情最严重的海区,大面积海冰覆盖会对海上经济活动产生严重影响。本文以辽东湾海冰为研究对象,基于MODIS卫星影像资料重构了辽东湾2001-2021年海冰分布面积时间序列。同时,确定了辽东湾浮冰范围与海冰分布面积的非线... 详细信息

辽东湾是我国冬季冰情最严重的海区,大面积海冰覆盖会对海上经济活动产生严重影响。本文以辽东湾海冰为研究对象,基于MODIS卫星影像资料重构了辽东湾2001-2021年海冰分布面积时间序列。同时,确定了辽东湾浮冰范围与海冰分布面积的非线性关系式,并利用此关系式将辽东湾历史海冰最大分布面积延拓至1953年。通过对其年际变化趋势进行研究,获得工程设计重现期辽东湾海冰分布面积。进一步分析了辽东湾海冰最大分布面积的影响因子,结果表明海冰最大分布面积与冻冰度日及北风分量的相关系数达0.96。此外,分析了秋季北极部分海区海冰密集度与辽东湾冬季海冰覆盖程度的相关性。本文成果可为辽东湾海冰长期趋势研究和海冰灾害的预报预警工作提供基本数据支撑。

关键词：辽东湾海冰分布面积影响因子

3套不同的SST再分析数据与中国近海浮标观测的对比研究

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海洋学报 2020年第3期42卷 118-128页

作者：王晨琦李响张蕴斐祖子清张润宇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 国家海洋环境预报中心北京100081

基于自然资源部浮标数据,通过分析均值差、均方根误差、相关系数和标准差偏差4个统计量,检验了2018年7月1日至8月6日全时段及该时段内3个台风(1808号台风"玛利亚"、1810号台风"安比"、1812号台风"云雀")过境期间,3套海表面温度(Sea Surf... 详细信息

基于自然资源部浮标数据,通过分析均值差、均方根误差、相关系数和标准差偏差4个统计量,检验了2018年7月1日至8月6日全时段及该时段内3个台风(1808号台风"玛利亚"、1810号台风"安比"、1812号台风"云雀")过境期间,3套海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)再分析资料(OISST、OSTIA SST、RTG SST)在中国近海区域的可靠性。对比结果表明,在全时段内,3套SST再分析资料都能在一定程度上反映中国近海SST的基本状况,其中OSTIA SST资料同浮标实测SST数据的均值差为0.12℃、相关系数为0.94,均优于OISST资料(均值差为–0.85℃、相关系数为0.90)和RTG SST资料(均值差为–0.17℃、相关系数为0.86)。通过对比单个浮标数据发现,相较约80%的MF浮标实测SST数据,OSTIA SST资料都显著优于RTG SST资料和OISST资料,具有较高的可信度。在台风过境期间,较之RTG SST资料和OISST资料,OSTIA SST资料同大部分浮标实测数据的均值差绝对值及均方根误差更小、相关系数更大,表明在高海况条件下,OSTIA SST资料能更真实地反映中国近海SST的基本状况。

关键词：中国近海浮标数据 SST再分析资料

2011年3月11日日本地震海啸越洋传播及对中国影响的数值分析

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地球物理学报 2012年第9期55卷 3088-3096页

作者：王培涛于福江赵联大范婷婷侯京明国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋环境预报中心海洋灾害预报技术研究国家海洋局重点实验室北京100081

北京时间2011年3月11日13时46分(05∶46UTC)日本东北部近海(38.3°N,142.4°E)发生Mw9.0级特大地震,此次地震的强度为日本近1200a来最强.随后环太平洋的数十个国家和地区的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的越洋海啸,海啸奔袭23... 详细信息

北京时间2011年3月11日13时46分(05∶46UTC)日本东北部近海(38.3°N,142.4°E)发生Mw9.0级特大地震,此次地震的强度为日本近1200a来最强.随后环太平洋的数十个国家和地区的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的越洋海啸,海啸奔袭23h到达南美洲的智利沿岸;此次海啸除了对近场的日本东北部沿岸地区造成了巨大灾害,还对太平洋东岸的部分国家和地区造成了一定程度的影响.地震发生4h后海啸波到达我国台湾东部沿海,6～8h海啸波到达我国大陆东南沿海,受此影响我国发布了第一份海啸蓝色警报.本文利用海啸数值模型对此次地震海啸的产生、越洋传播过程进行了数值模拟,给出了海啸波能量在我国近海及泛太平洋区域分布特征;同时重点模拟分析了海啸波在日本及中国近海传播的波动特征,模拟结果与观测数据吻合良好.最后通过对数值模拟结果的分析,阐述了此次海啸对中国的影响,给出了潜在的日本地震海啸对中国的风险估计.

关键词：日本地震海啸越洋传播数值分析海啸风险估计