QuikSCAT/NCEP混合风场资料在海上风资源评估中的应用

采用QuikSCAT/NCEP混合风场资料,初步分析了海上无资料地区风资源,为海上风资源普查提供参考。分析显示,粤东沿岸海面风速高于粤西,这与近岸气象台站观测资料推算结果一致,粤东沿岸海面10 m年平均风功率密度均大于250 W/m2,风能资源等级达到很好。

南中国海台风浪数值模拟研究——以台风“珍珠”为例

以QSCAT/NCEP混合风资料和Myers经验模型风场构造台风风场,并以之作为驱动风场,建立一个基于第三代海浪模式SWAN的两重嵌套台风浪数值模拟模型。以0601号台风珍珠为例,对南中国海至广东的台风浪进行数值模拟研究。将数值模拟结果与台风期间Jason-1卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高、波向和波周期)作了较为详细地比较,并分析台风浪要素的时空分布。结果显示台风浪要素的数值模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能够较好地再现大洋和近岸台风浪的时间发展过程和空间分布特征。

东中国海域交叉定标多平台合成洋面风场资料的初步评估

对新的交叉定标多平台合成洋面风场资料(CCMP风场)的特点进行分析介绍,利用浮标和观测桩的时间序列资料和同期的卫星高度计探测资料,对东中国海海域范围内该风场的精度和特性进行了检验和评估并与欧洲中期天气预报中心再分析资料(ERA风场)和散射计探测混合风场资料(QuickScat/NCEP风场)进行对比分析。结果表明:CCMP风场在远海区域的精度较高,风速偏小;在近岸区域风速可能偏大,存在一定的局限性。在东中国海海域,较之ERA风场和QuickScat/NCEP风场,CCMP风场均方根误差最小;当实际风速较小时,三种资料的风速都偏大,偏度较小;当实际风速较大时,三种风场的风速都偏小,偏度较大;且三种资料的风速误差具有随季节变化的特征。

两种海面风场的对比及对海浪模拟的影响

海面风场在海浪模拟研究和预报中起着关键性的作用,再分析风场数据可为海浪模式提供长时间的大范围、高时空分辨率海面风场。利用日本浮标站资料和卫星高度计资料对再分析风场QuickSCAT/NCEP(Q/N)混合风场和ERA风场进行验证分析,并利用WAVEWATCH-Ⅲ模式进行连续12个月的数值模拟试验。对比风场和计算得到的海浪场得出结论:在风速较小的时候,ERA和Q/N风场较实测风场大,在风速较大的时候,ERA和Q/N风场较实测风场小;ERA风场模拟浪高较浮标观测波高偏小;Q/N混合风场模拟的浪高更接近实测浪高。

全球海域大风频率精细化统计分析

利用1999年8月-2009年7月高精度、高分辨率的QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场,对全球海域6级以上的大风频率进行统计分析,为航海、防灾减灾、海洋能开发等提供科学依据。结果表明,全球海域6级以上大风频率具有很大的区域性、季节性差异:1)南北半球西风带海域的大风频率明显高于其余海域,尤其是南印度洋"咆哮西风带"海域出现频率最高,高值中心在60%以上。30°N以内低纬度大范围海域的大风频率整体较低,基本在10%以内,仅在阿拉伯海、琉球群岛——台湾岛——南海大风区一带、南印度洋的马达加斯加——澳大利亚一带存在以东西向椭圆状海域,在20%~40%;2)冬半球的大风频率远大于夏半球,1、4、10月南北半球西风带海域的大风频率明显强于其余海域,7月南半球西风带海域的大风频率较高,北半球大部分海域在10%以内,阿拉伯海、孟加拉湾、南中国海,由于受到强劲西南季风的影响,为北半球的大风频率相对大值区,尤其是阿拉伯海大部分海域在50%以上,大值中心甚至高达90%以上。

近10年南海海表风场季节特征统计

基于Fortran程序和Grads（Grid Analysis and Display System）软件,利用QN（QuikSCAT/NCEP）混合风场,统计了近10年（1999年8月～2009年7月）期间南海海表风场特征,主要统计了风速风向的季节特征,期望研究结果可以为航海、防灾减灾等提供参考.结果表明：（1）春季,风速的大值区位于南海北部,约3.5～5.0 m/s,台湾海峡能达到5.5 m/s;除泰国湾和北部湾以外的大部分海域以东北风为主,北部湾以偏东风为主,泰国湾以偏南风为主.（2）夏季,受西南季风影响,大部分海域以西南风为主;风速的大值区位于中南半岛附近海域,该海域为传统的南海大风区,约5～7m/s.（3）秋季,为季风过渡季节,风向稍显凌乱,南海中北部已转东北风,而南部部分海域的西南风尚未完全消退,泰国湾在该季节则以西北风为主;风速的相对大值区位于南海北部和台湾周边海域,约6～9 m/s,台湾海峡基本都在9 m/s左右.（4）冬季,受冷空气影响显著,整个南海均以强势的东北风为主;风速大值区呈东北-西南走向,大部分海域的风速在8 m/s以上,台湾海峡能达到11 m/s左右.

地形数据对台风浪数值模拟的影响

采用区域嵌套,在岛礁处理的方案上采用地形平滑及三次样条插值的方案处理底地形和岛礁。以QuikSCAT/NCEP混合风场驱动目前国际先进的第三代海浪模式WW3,对2006年7月发生在中国近海的一次台风浪过程展开模拟,对比分析了原始地形和处理后地形对海浪数值模拟的影响,对比结果显示:经过处理后的地形对于提高台风浪的模拟效果起到了积极作用。

西北太平洋海浪数值模拟

以QSCAT/NCEP全年的风场资料为驱动风场,用第三代深海波浪模型WAVEWATCH Ⅲ(WW3)建立波浪后报数值模式,进行西北太平洋海域波浪的数值模拟,旨在得到比传统的波浪统计方法更为精确的时空网格上长时序的波浪场,以便做出更可靠的波浪要素的统计分析.经对比QSCAT/NCEP风场资料与船测的风速资料、水下地形资料(由上海海图出版社出版的最新海图经数字化转化而成)和海浪有效波高计算值与船舶实测值(相关系数在0.9以上),从三个方面验证了计算结果的精确性.此外,建立了集分析数据和图像输出一体化的后处理系统.根据计算所得的西北太平洋全年的波浪要素值,对此海域的全年海浪的时间和空间分布特征进行分析,进行了综合评价.计算结果和统计数据可以直接应用于科学试验、船舶与海洋工程.

两种海浪模式对中国黄海海域浪高模拟能力的比较

本文利用第三代海浪数值模式WAVEWATCH和SWAN模式,分别对黄海区域进行了理想模拟计算和实际浪场的模拟计算,结果表明:理想状态下两种模式的模拟结果在大小和空间分布上都不相同,但在大小及其变化趋势上相差不大;在实际模拟中,将两种模式的模拟结果与实际观测值相比,发现SWAN模式模拟结果较WAVEWATCH模式好,只是在高风速的模拟情况下,SWAN模式模拟结果偏大,而WAVEWATCH模式模拟结果偏小。

东中国海大浪频率和极值波高统计分析

基于目前国际先进的第三代海浪模式SWAN,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,对东中国海1999年8月—2009年7月间的海浪场进行模拟,利用模拟结果对25°N以北的大浪频率、极值波高进行统计分析。结果表明:(1)东中国海的大浪出现频率在11月最高,5月最低。西部和北部的大浪频率低于南部和东部;(2)中国沿岸的最大波高不超过3 m,而东部琉球群岛附近海域的最大波高在7 m以上,最高可达11m。

星载散射计再分析风场在海浪模拟中的应用研究

基于第三代海浪（谱）模式WAVEWATCHⅢ,采用NCEP/QuikSCAT混合风场作为模式输入,进行了东中国海、太平洋东岸以及太平洋中部夏威夷附近海域的海浪数值模拟。在东中国海,模拟有效波高与浮标的参考值有较高的相关系数,波高的均方根误差约为0.5 m;在太平洋东岸和夏威夷附近海域,模拟有效波高比浮标的参考值普遍偏低,不同月份波高的均方根误差在0.4-1.2m之间,但模拟波高与浮标的参考值仍有较强的相关性。结果表明利用WAVEWATCHⅢ结合NCEP/QuikSCAT混合风场模拟东中国海的波高是可行的,但要模拟太平洋中、东部开阔深水海域的波高仍需考虑如涌浪、海流等非风场因素。