利用WW3模式实现中国周边海域波浪能流密度数值预报——以2次冷空气过程为例

近年来中国在海洋能研究方面得到快速发展,但目前为止尚未实现波浪能的预报。本研究以T639预报风场作为WW3(WAVEWATCH-III)海浪模式的驱动场,对2013年3月发生在中国周边海域的2次冷空气过程所致海浪场进行模拟,充分利用来自朝鲜半岛、日本、台湾岛的观测资料,检验WW3模式对能流密度的预报能力,实现了波浪能流密度的数值预报,为海浪发电、海水淡化等波浪能开发工作提供保障。研究表明:1)以T639预报风场驱动WW3海浪模式,可以较好地预报冷空气影响下的中国周边海域波浪能流密度。无论预报值与观测值在曲线走势上,还是从相关系数、偏差、均方根误差、平均绝对误差等定量来判断,预报能流密度都具有较高精度,其中在朝鲜半岛、日本周边海域的预报效果好于台湾岛周边的预报效果。2)在冷空气影响下,中国周边海域的波浪能流密度伴有明显的增幅。在渤海、渤海海峡、黄海北部,由于海域狭小,海浪得不到充分成长,能流密度的增幅相对较小,大值区的范围也相对较小;冷空气进入黄海中部、东海后,能流密度迅速增加,高值中心可达80 kW/m以上;冷空气进入南海后,虽然也使得能流密度明显增大,但由于南海纬度较低,冷空气南下行进至南海后强度大为减弱,能流密度的大值区范围较东海缩小。

中国近周边海域船舶排放清单及排放特征研究

为分析我国沿海船舶大气污染物排放特征,本研究以船舶自动识别系统数据为基础,收集整理国内外船舶静态数据、排放参数,结合船舶实际航行资料,采用动力法估算了中国近周边海域2014年的船舶排放清单,并分析了靠港、锚泊、港内机动、低速、巡航5个船舶状态下的排放特征,按不同海区对排放进行了统计,并给出了我国三个排放控制区的船舶大气污染物排放情况。结果表明,中国近周边海域范围内由于船舶活动一年产生的硫氧化物、氮氧化物、PM10分别约为87.98万吨、137.84万吨、11.73万吨。排放源分析表明,在船舶的主机、辅机和锅炉3种排放源中,主机是主要排放源,且在航行状态上低速巡航状态排放最大。船舶排放污染物的空间分析表明,90%的船舶排放发生在海岸线至领海基线外96海里范围内,即距离陆地200公里的海域内。

1988-2009年中国海及周边海域大浪频率对ElNino的响应

以CCMP风场驱动目前国际先进的第三代海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ,对1988-2009年中国海及周边海域的海浪场进行数值模拟,探索近22年期间该海域的大浪频率与El Nino现象的内在联系。结果表明中国海及周边海域的大浪频率与El Nino有着密切的联系:(1)大浪频率与nino3指数的同期、大浪频率滞后1-4个月与nino3指数表现出显著性负相关,尤其是当大浪频率滞后2个月时,与nino3指数的负相关最强;当大浪频率滞后7-10个月时,大范围海域与nino3指数呈显著性正相关,大浪频率滞后8个月时,与nino3指数的正相关达到最强。(2)无论1988-1997年还是1999-2009年,大浪频率滞后8个月的曲线走势与nino3指数的走势表现出非常好的一致性,相关系数高达0.70、0.73。(3)中国海及周边海域的大浪频率与nino3指数具有共同的5.87-6.29个月、11.00-13.54个月的显著性变化周期;同时还具有共同的3.5-4.7年的年际变化周期,以及7年的长周期变化。(4)中国海及周边海域的大浪频率与nino3指数在20世纪末、21世纪初存在共同的突变期,nino3指数的突变略超前于大浪频率的突变。

气候变化背景下我国周边海域热带气旋灾害风险评估与区划

针对气候变化背景下热带气旋的演变趋势与灾害风险,探讨了我国周边海域热带气旋强度及频数的气候变化特征,从风险分析的角度提出了热带气旋灾害风险概念框架,基于风险评价指数法初步构建了风险评估的指标体系和数学模型,应用GIS技术实现了我国周边海域热带气旋灾害风险的等级区划。结果显示,在气候变化背景下,我国周边海域热带气旋频数和平均强度在近60年来呈现弱的下降趋势,但近10年来,台风及以上级别热带气旋频数和强度极值明显增加;热带气旋灾害高风险区位于南海北部和菲律宾海东部洋面。

基于CCMP风场的中国近海风能资源的长期变化分析

基于1988—2009年高时空分辨率的CCMP风场资料,分析了中国海及周边海域风能密度的分布特征,给出了这些海域风能密度的整体变化趋势、变化趋势的区域性差异和季节性差异,以期为风能资源开发工作提供科学依据。结果表明:(1)中国海及周边海域风能密度大值区主要分布于琉球群岛-台湾岛-南海大风区一线,呈东北-西南向带状分布,年平均风能密度能达到450 W/m^2以上。渤海、渤海海峡、黄海北部的年平均风能密度基本在200 W/m^2以内;黄海中南部为200~350 W/m^2;东海基本都在300 W/m^2以上;5°N以北的南海大部分海域的风能密度基本都在200 W/m^2以上;(2)近22 a期间,该区域的风能密度整体上以4.1637 W/(m2·yr)的速度逐年递增;(3)中国海及周边海域大范围海域的风能密度表现出显著性逐年线性递增趋势,同时也表现出较大的区域性差异,仅部分零星海域的风能密度表现出显著性递减趋势;(4)中国海及周边海域风能密度的变化趋势在近22 a期间表现出很大的季节性差异。冬季的递增趋势最为强劲,呈递增趋势的区域范围夜最广,春季次之,夏季和秋季呈显著性递增的区域范围相对较小。