基于1988—2017年CCMP数据的浙江沿海海表风速变化及成因

利用1988—2017 年CCMP 海表风速( Cross Calibrated,Multi-Platform Ocean SurfaceWind Velocity)逐月数据、沿海气象站实测风速数据及NCEP /NCAR再分析资料,分析了CCMP 海表风速数据在浙江省沿海区域的适用性、浙江省沿海海表风速的年际变化特征及其可能成因。结果表明,利用CCMP 海表风速数据与浙江省沿海典型气象站(嵊泗站、普陀站、大陈站、玉环站和洞头站)观测的海表风速进行对比发现,两套资料的风速变化趋势基本一致,且两者风速值偏差较小;利用CCMP 海表风速研究浙江沿海风速年际变化特征是合理可信的。CCMP 风速距平场的EOF 分析结果显示:第一模态的方差贡献率达90. 9%,空间场呈一致变化型;第二模态的方差贡献率仅为6. 09%,空间场呈偶极子变化型。根据第一模态的方差贡献率和空间场的分布来看,可将浙江沿海全海域风速作为一个整体来研究。1988—2017 年浙江沿海CCMP 年平均风速序列表明,2002 年前后海表风速发生了一次由上升到下降的趋势转变;分析海陆温度变化发现,引起浙江沿海海表风速变化的可能原因是陆地温度上升过快。

基于CCMP风场的中国近海18个海区海面大风季节变化特征分析

利用1988—2010年CCMP(Cross Calibrated Multi-Platform)高时空分辨率10m风场分析了我国近海海区的大风(6级以上)日数和大风风速的空间分布特征,并且按照中央气象台对近海海区的划分,分析了近海18个海区大风的季节变化特征。我国近海大风日数高值中心及大风风速高值中心都集中于巴士海峡、台湾海峡和南海东北部海域,在巴士海峡和南海东北部海域交界处最高可达140天以上,平均大风风速达到13m/s以上。从季节变化来看,大风日数和大风风速充分体现了东亚季风冬强夏弱的特点。冬半年,大风日数及风速高值中心一直位于东海东北部、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部以及南海西南部海域,12月是一年之中大风日数和强度的峰值时期。从4月开始,南海西南部的高值中心消失,而以北海域的高值区的分布基本不变,这种情况一直持续到9月。近海18个海区的季节变化呈现出不同的区域差别,南海中部和南部的4个海域大风日数呈双峰型变化,冬季的12月至次年1月出现最高值,夏季西南季风时期的7—8月出现次高值。除琼州海峡外,包括南海北部海域的其余13个海区高值均在冬季12月至次年1月,低值出现在夏季6—7月。

基于CCMP风场的近22年中国海海表风场特征分析

利用ESE(NASA Earth Science Enterprise)提供的1987年7月—2009年12月CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对中国海近22年的海表风场特征进行分析。结果表明,中国海的海表风场具有明显的季节变化;6级以上大风频率的高值中心集中分布于东海和南海;大部分海域的海表风速呈显著的逐年线性递增。利用耿贝尔曲线法分析了中国海的极值风速,发现50年一遇和100年一遇极值风速的大值中心主要分布于渤海中部海域、台湾以东洋面和琉球群岛附近海域、南海北部海域。

基于SAR影像的高分辨率近海风速反演

SAR影像反演高空间分辨率近海风速在海洋资源环境领域具有重要意义。利用CCMP风向数据和SAR影像,研究CCMP风向用于SAR影像高空间分辨率近海风速的反演方法。以2009年8月24日一景ENVISAT ASAR影像为例,将近海风速的反演结果与CCMP及测风塔风速进行比较,结果表明,与CCMP插值风速比较,使用CMOD4、CMOD_IFR2和CMOD5这三种算法的均方根误差分别为0.67 m/s、1.37 m/s和0.83 m/s;而与测风塔风速比较,反演结果的偏差较小,均小于1.5 m/s。因此使用SAR影像和CCMP风向数据能够反演高空间分辨率近海风速,有利于实现近海风场的业务化应用。

近22年西北太平洋海表风速变化趋势及空间分布特征研究

利用来自ESE(NASA Earth Science Enterprise)的1988-2009年CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对西北太平洋海域的海表风速进行研究,发现在1988-2009年期间,西北太平洋大部分海域的海表风速呈显著的逐年线性递增趋势,近岸海表风速的递增趋势明显强于大洋,递增趋势较强的海域分布于日本周边海域、对马海峡、我国近海、中南半岛周边海域;西北太平洋海表风速EOF分析的第一模态呈同位相分布,大值区分布于日本以东洋面,第二、第三模态则表现出西北部海域与东南部呈反位相分布;西北太平洋海域极值风速的大值区位于日本以东的广阔洋面,次大值区分布于台湾以东洋面、南海北部海域、渤海海域,且近海的极值风速明显小于大洋。

1988-2009年全球地面风速变化趋势研究

利用来自ESE的1988-2009年高精度、高分辨率的CCMP风场资料,对全球0.25°×0.25°每个网格点上地面风速的逐年变化趋势进行分析。研究发现:近22 a期间,全球大部分区域的地面风速以显著性递增趋势为主导,递增趋势较强的区域主要分布于南极大陆的临海区域、格陵兰岛的临海区域;显著性逐年线性递减以及地面风速无明显变化趋势的区域主要散布于全球各地的一些零星区域,且不同地区地面风速的变化趋势由不同季节主导。

中国周边海域海表风场的季节特征、大风频率和极值风速特征分析

利用CCMP风场资料,分析了中国周边海域海表风场的季节特征、大风频率以及极值风速,为海洋工程、防灾减灾、航海、海洋水文保障等提供参考.研究发现:①春季,风速大值区分布于阿留申群岛附近,平均风速在8m/s以上,第一岛链以内的平均风速在6m/s以内;夏季盛行西南季风,大值区分布于南海大风区,平均风速在7m/s以上;秋季,日本海、黄海和渤海多西北风,平均风速约7m/s,台湾海峡平均风速可达9m/s以上;冬季,风速多在8～10m/s.②年平均风速大值区分布于阿留申群岛附近,平均风速在9m/s以上;次大值区分布于台湾海峡和吕宋海峡,平均风速在8.5m/s以上;南海大风区平均风速在7.5m/s以上.③大风频率与年平均风速的分布特征大体一致,中国近海的大值区主要分布于台湾海峡、吕宋海峡、琉球群岛附近海域、传统的南海大风区.④第一岛链以内的20年一遇极值风速存在几个相对大值区:渤海中部海域(35～40m/s)、琉球群岛附近海域(40m/s左右)、南海北部海域(35m/s左右);黄海的20年一遇极值风速基本在30～35m/s之间,东海在35～40m/s,台湾海峡在35m/s左右,南海北部在35m/s左右,南海中部在30m/s左右,南海南部在20～30m/s,日本海在40～45m/s,日本以南、菲律宾以东的广阔洋面在40～45m/s,日本以东的洋面基本在50m/s以上,其大值中心可达60m/s.50年一遇极值风速的分布特征与20年一遇极值风速的分布特征较为相似.

全球海域风能资源储量分析

利用高精度、较高时空分辨率的CCMP风场,计算了近22年全球海域的风能密度、有效风速出现频率、风能密度变化趋势、风能资源储量,以期为海上风力发电等风能资源的开发利用提供定量的科学依据。全球大部分海域的风能密度在200W/m2以上,仅在赤道附近小范围海域低于200W/m2,大值区分布于南北半球西风带海域,中国大部分海域的风能密度都在200W/m2以上;全球大部分海域的有效风速出现频率很高,基本都在90%以上,即使出现频率偏低的海域也基本都在50%以上,中国海域的有效风速出现频率大多在80%以上;近22年间全球大部分海域的风能密度呈显著性逐年线性递增趋势,仅部分零星海域的变化趋势不显著或呈显著性逐年线性递减趋势,这对于风能资源的开发利用是有利的;全球海域的风能资源总储量、有效储量和技术开发量分布特征都较为一致,大值区均分布于南北半球西风带海域,向低纬度逐渐递减,中国大部分海域的风能技术开发量都在2×103kW.h/m2以上。