渤海三维海洋温度和海流数值预报

“十·五”期间,我国开展了三维海洋温度和海流数值预报的业务化研究工作。经过3年的努力,渤海三维海洋温度和海流数值预报系统研制完成,并于2003年10月,开始试预报。本文对该预报系统以及运行情况进行了介绍,并分析了所存在的问题和发展方向。

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅰ:模型结构与设置

以POM为基础,采用Semi-prognostic方法对POM动量方程的压力项进行修正,以减少模型运行过程中的漂移问题;采用三重双向嵌套技术,在中国的河口及沿海建立了三重嵌套的风暴潮及三维海流、温盐数值预报模型CHINACOAST。对三维内模态基本方程、初边值条件、模型驱动力,特别是多河流入海的淡水径流和温盐边界设定、模型求解方法以及模型参数设置等作了较为详细的介绍。

中国区域多种数值模式资料的地面气象要素评估

利用中国气象局国家级自动站(2421个站)的观测资料,分别对2010年7月1日至2013年6月30日的欧洲中期数值预报中心(ECMWF)、日本气象厅(JMA)和美国国家海洋大气局的全球预测系统(GFS)数值模式资料的地面气温、相对湿度和风速在中国区域的适用性进行了比较研究。结果表明,3种数值模式资料都能在一定程度上反映观测资料所具有的时间和空间分布特征,东部地区的适用性要高于西部地区。不同的地面气象要素,差异较大:对于地面气温和地面相对湿度,ECMWF比JMA和GFS更接近实际观测,ECMWF和JMA的分析场数据质量要好于预报场;ECMWF和JMA地面气温在冬季与观测差异最大,GFS地面气温在夏季与观测差异最大;3种数值模式资料的地面相对湿度在秋季和冬季与观测差异最大;对于地面风速,在江淮流域和华南等东部区域JMA与实际观测差异最小,在北部和西部区域ECMWF最好,JMA和GFS地面风速在冬季与实际观测差异最大。

三维耦合简正波-抛物方程理论及算法研究

研究三维海洋环境下声传播的快速数值预报方法。在广义相积分(WKBZ)理论和波束位移射线简正波(BDRM)理论的基础上,将二维耦合简正波-抛物方程理论推广至三维。三维耦合简正波-抛物方程(CMPE3D))理论的级数解由垂直方向的本地简正波和水平与方位角方向的简正波幅度系数组成。为了实现该理论的快速算法,在垂直方向上采用WKBZ理论和BDRM理论进行简正波分析,在水平与方位角方向采用与抛物方程模型FOR3D[Lee D.et al.,"Numerical Ocean AcousticPropagation in Three Dimensions",World Scientific,Singapore,1995]类似的方法来求解简正波幅度系数方程。数值计算结果表明,在精度相当的情况下,计算速度比抛物方程算法提高了约100倍,具有计算精度高、速度快的优点。

5612号台风增水过程的两种数值模拟方法比较

文章通过一个覆盖东海的高分辨率(2’×2′)的海洋动力要素耦合作用的数学模型对5612号台风的增减水过程进行了数值模拟,并采用了传统的计算风暴潮增减水的数值模型对此进行了数值计算。从计算结果看,最大增水位前者的计算结果与测站实测值相比较,最大相对误差值为10cm,而最大增水位相误差为零。而采用传统的计算方法得到的结果与实测值相比较有较大的差别。从物理机制上看,前者考虑了波浪、潮汐风暴潮的相互作用,比后者合理。因此,在对风暴增减水进行计算时,需要考虑波浪、潮汐风暴潮的相互作用。

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型——CHINACOAST

该项目是国家948项目“DALCOAST河口海岸预报系统”（编号：200603，执行期：2006年3月～2010年6月）和国家自然科学基金项目“风暴作用下河口动力过程及其模拟”（批准号：10672188，执行期：2007年1月～2007年12月）的综合捆绑成果。项目完成后形成了具有自主创新的中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维预报模型：CHNACOAST．