海洋流场数据同化方法与应用的研究

海洋流场数据同化方法与应用的研究

马寨璞[1]2002年在《海洋流场数据同化方法与应用的研究》文中研究指明本文以叁维陆架海模型(HAMSOM)作为数据同化系统的模型部分,深入研究了数据同化的理论方法和在海洋流场数据处理中的应用,对海洋场的数据同化方法提出了行之有效的改进,并将中国黄、东海区域内的TOPEX/POSEIDON(T/P)数据和理论模式的计算结果相结合,进行同化处理,获得了更接近于真实的结果。 对数据同化问题的研究,尤其针对目前我国海区的数据同化应用研究较少这一情况。本文在前人文献的基础上,进行了方法及应用上的研究。这些成果包括:建立考虑了时间相关的方差矩阵和时空相关的最优插值算法;对卡尔曼滤波算法进行了SVD简化以及建立了显式的状态转移矩阵;将T/P实时卫星数据进行调和分析并与数值模型进行同化处理。具体内容为如下几个方面: 1 建立时间相关的协方差矩阵处理方法 在估值类的同化方法中,观测数据与理论模型结合的桥梁是各自的协方差矩阵。在确定协方差矩阵的时候,以往的做法是将所有不同观测时刻的数据当作同一时刻的数据应用;本文在形成协方差矩阵时,不仅考虑空间相关,而且应用了时间相关,对观测数据的应用依照其得到时间的不同分别处理到协方差矩阵的建立中,并根据其在时间上的相关强弱给予不同的权重值,使得对观测数据的应用更接近实际情况。 2 应用动态最优插值算法进行渤海海表温度同化 传统的最优插值算法没有考虑观测数据的时间错位。本文首先推导了既考虑空间相关,又考虑时间相关的最优插值算法,由于应用了时间相关的协方差矩阵,就使这个算法具有动态处理时间错位的观测数据的能力。随后,本文应用理论模型数据和模拟观测数据进行了并行试验,将动态插值算法应用到渤海海表温度场的计算中,同化结果兼顾理论模型结果和模拟观测结果,在方差意义上显示出最优特性,验证了本文所提出的方法改进的正确性。浙江人学博十学位论文全文摘要3应用SVD分解,推导了简约形式的卡尔曼滤波方法,并直接建立了 显式的状态转移矩阵 卡尔曼滤波法无法直接应用于海洋,其主要原因是增益矩阵的计算量太大。本文根据“最大限度保留原来的主要信息,尽可能地简化计算”的原则,应用‘SVD分解推导了简约形式的卡尔曼滤波方法,得到了该方法的简约表达公式,同时,还得到了截断误差部分的伴随发展公式,它可用于探讨截差本身的动态发展。 另外,本文成功应用反向量表述的方法将通常需要迭代得到的卡尔曼状态转移矩阵表述为可直接计算的显式表达形式。 上述两个方面的改进节省了数据同化卡尔曼滤波法的计算量,提高了效率,对时效性很强的海洋预报计算很有意义。4对T/P数据进行调和分析,并将其结果与理论模型数据进行同化处理, 使结果更接近于真实值 对卫星数据如何进行处理和应用是一个重要的课题。本文首先使用黄、东海沿岸60个验潮站实际观测得到的调和常数进行同化处理,有效地’改进了理论模式的结果。随后,本文将美国T/P卫星数据集的第1一第150周期的数据进行调和分析,获得了黄、东海区域的10条轨道上的MZ分潮的调和常数。在此基础上,本文进一步应用最优插值算法,将理论模型结果和卫星数据调和结果进行同化处理。获得了更接近于真实值的同化结果。

张大明[2]2005年在《热带太平洋赤道附近数值模拟与海温同化研究》文中研究表明本文研究了利用MITgcm模式和最优插值法相结合,同化热带太平洋赤道附近的海温数据的方法。主要工作有以下几个方面: 首先,介绍了MITgcm模式的基本方程、离散方法和代码结构。同时简单介绍了同化方法的意义、必要性和同化的发展,详细介绍了最优插值方法的基本原理和优点。 其次,采取了利用奇异值分解法解决方程中的病态现象,利用逐点逐次插值法,提高同化效果,改进相关性模型等方法来完善最优插值法。并利用将热带太平洋赤道附近的固定观测站点的观测资料和MITcm模式计算值,进行同化试验,验证了方法的有效性。 再次,在本论文的基础上,对建立的同化平台可以改进的地方做了说明。

高心丹[3]2012年在《林火蔓延的动态数据驱动仿真理论及方法的研究》文中指出计算模型、测量系统和信息技术是当今时代人们用于分析和预测复杂系统特片及行为的主要手段。然而大多数用于预测系统状态及特征的模型在系统运行时都是依据静态数据输入实现的。这种测量方法及模拟预测是连续及静态执行的,不能反应系统的动态变化。由于没有将系统发展的实时状态数据输入模拟系统中,因此无法捕捉到系统状态及性质变化,导致模拟精度不高。基于动态数据驱动的应用仿真系统将仿真过程与实际系统有机地结合起来,为复杂系统的预测模拟提供更为准确的分析、预测与控制方法,进而得到更为准确的模拟结果,从而为科学决策提供行之有效的决策依据。当前动态数据驱动模拟已经成为了系统仿真模拟的热点。本文以动态数据驱动应用系统的基本思想为基础,以森林火灾蔓延为对象,研究了动态数据驱动应用系统的理论及实现方法。森林火灾严重破坏生态系统及人类的生命财产安全,因此研究林火蔓延机理,对林火蔓延发展进行准确地预测和模拟,可以有效地制定扑火决策,控制火场的持续蔓延。然而作为一种复杂系统,准确地预测林火蔓延依赖于很多因素,包括地理信息数据,可燃物数据、气象条件、高效准确的林火蔓延模型等。但由于林火蔓延的动态性和复杂性,很难准确地获得这些数据。动态数据驱动应用系统理论的建立、发展及应用,为林火蔓延预测精度的提高提供了新思路和理论支持。本文首先研究了动态数据驱动系统的基本概念和系统实现原理,建立了动态数据驱动应用系统的技术框架,确定了应用系统模型、测量系统、数据同化系统及软件系统为其基本结构,在此基础上建立了面向林火蔓延模拟的动态数据驱动应用系统。通过分析当今世界广泛使用的林火蔓延模拟系统模型的功能、适用条件以及影响因子,建立了适合于实现动态数据驱动系统的林火蔓延模型库,完成了面向对象数据驱动的系统模型计算类库的建立,以此为基础建立了基于离散事件的林火蔓延模拟模型。测量模型是动态数据驱动系统中动态数据的源泉,它不仅负责数据的采集、传输和使用,同时具有能够实现应用系统模型的状态参数,与从实际系统中获取的测量数据之间的比较及转换功能,以便调整模拟状态,提高模拟精度。本文将火场的外围火线作为林火蔓延发展的状态参数,火线及火场周围温度作为系统模型与实时数据之间的同化参数,研究了火场温度的采集原理及系统测量模型的实现方法。在动态数据驱动应用系统中,数据同化过程实现了在应用系统模拟过程中,模拟结果与实际系统观测数据比较后的模型、参数及测量过程的实时调整,以达到提高模拟精度的目的。本文根据序贯蒙特卡洛算法的原理及方法,设计了样本的重要性采样及重采样的计算方法,研究了基于离散事件的林火蔓延模拟过程中,数据同化算法原理及其实现过程。论文最后选择影响火场蔓延的主要因子“风”参数作为动态数据,分别以风速、风向作为模拟因子,设计并实现了林火蔓延模拟的动态数据驱动应用系统计算,验证了具有数据同化过程的动态数据驱动算法,较传统的静态数据模拟算法,计算精度更高。通过传感器的不同部署策珞,说明了传感器部署中密度大小对火场蔓延的精度的影响程度。最后根据对实验结果的分析研究了应用序贯蒙特卡洛算法的林火动态数据同化的收敛性、粒子退化和贫化问题。综上所述,本文根据动态数据驱动应用系统模拟技术范式的基本思想,将林火蔓延系统作为研究对象,研究了动态数据驱动系统的模拟仿真方法,通过实验验证了该方法可以有效地改进系统模拟精度,为今后复杂系统的仿真模拟方法提供了参考,同时为今后林火蔓延预测的研究提供了新思路。

马寨璞, 井爱芹[4]2005年在《海洋科学中的数据同化方法——意义、结构与发展现状》文中进行了进一步梳理卫星观测数据的同化技术已成为海洋动力学研究的一个有效手段。详细讨论了数据同化方法的意义、系统结构及其发展近况,并总结了海洋科学研究中的应用及发展状况。

邓健[5]2007年在《中尺度海—气—浪耦合模式系统的研究及应用》文中研究说明我国有着绵长的海岸线和丰富的海洋资源,海洋经济的繁荣极大的促进了国民经济的发展。然而与此同时,海洋上频发的灾害性天气系统对我国沿海地区形成重大的威胁。因此,做好海洋环境(特别是灾害性天气条件下)的预报工作是非常重要的。海洋灾害性天气系统多是中尺度现象,在这些天气过程中,海洋、大气和海浪之间存在着剧烈的相互作用,而且这一相互作用也影响着这些天气过程中大气和海洋变化。因此研制能反映大气-海洋-海浪相互作用细微过程的中尺度海-气-浪耦合模式系统是提高海洋环境模拟预报水平的重要途径,它对于我国沿海地区的防灾减灾、水上交通安全、海岸工程建设等方面有着极其重要的意义。本文的主要研究工作包含了叁个主要部分:(1)建立了一套完整的中尺度海-气-浪耦合模式系统MCMS。根据对耦合模式系统中的科学和技术问题的分析,确立了采用已有的成熟数值模式为系统的基本模式分量,同时研制“可插拨”的多模式耦合器为耦合信息交换平台的技术方案,构建了耦合模式系统。该耦合模式系统共包含四个部分,分别是中尺度大气模式分量(MM5V3或AREM)、区域海洋模式分量(POM2K或ECOM-si)、海浪模式分量(WAVEWATCHⅢ)和分布式多模式耦合器。在此基础上,为了使得模式系统能够准确的描述中尺度海-气-浪间的相互作用,本文对于耦合界面上大气-海洋-海浪相互作用的耦合物理过程进行了分析,并采用了相应的参数化方案。中国近海海域是海洋灾害性天气多发区域,论文在此区域实现了中尺度海-气-浪耦合模式系统,并进行了初步有效化检验。模拟研究表明,中尺度海—气—浪模式耦合系统能够稳定、并行地运行,具有良好的运行通信效率,能够准确地描述海—气—浪叁者之间的相互作用。(2)运用中尺度海-气-浪耦合模式系统进行了一类灾害性天气系统—热带气旋(台风)的模拟研究。论文有代表性地分别选取了南海原生性台风和东海过境台风两类台风进行了模拟研究。在此基础上,分析了台风过程中海洋和海浪的响应,着重探讨了台风过程中海-气-浪之间的相互作用,以及初步归纳了这一相互作用对于台风发展和演变的定量影响和作用机制。结果表明,中尺度海-气-浪耦合模式系统能够良好的模拟台风所产生的海面SST下降、风暴潮、狂风巨浪和台风降水等等现象,且与观测吻合良好。同时,海、气、浪相互之间通过一套完整的正/负反馈机制影响着台风的发展和演变。这都证明了中尺度海-气-浪耦合模式系统对于海洋灾害性天气系统有良好的模拟预报能力。(3)开展了中尺度海-气-浪耦合模式系统的在水上交通安全环境中的应用研究。MCMS对于海洋环境模拟有着良好性能,除了用于科学研究以外,其在实际业务中应用为生产生活服务也是考察的重点。论文展开了高分辨海-气-浪耦合技术在船舶航行仿真中的应用技术研究。同时,论文针对一具体的港口水域建立了一个完整、灵活的环境动力预报系统,并运用此系统对于该港口水域中水上交通安全环境方面涉及的码头建设通航安全评价、溢油事故应急响应、港口水域污染评估等问题进行了应用研究。结果表明,MCMS能够为狭小水域提供良好的海洋环境数据预报,而进一步为水上交通安全环境所服务。

刘巍[6]2012年在《ARGO稀损数据插补与叁维海洋要素场重构研究》文中进行了进一步梳理ARGO资料作为目前唯一实时/延时可用的全球尺度海洋叁维观测资料,为分析揭示海洋环境温盐分布和流场结构、理解和深化海洋环境特性和气候变化规律提供了关键的观测事实基础,其蕴涵的丰富信息资源具有重要的科学意义和应用价值。论文针对ARGO资料稀疏、零散、缺损等空间不规则和时间不连续固有弱点和应用盲区,开展了ARGO稀疏资料插值、缺损数据拟合和叁维温盐场重构等客观再分析研究;开展了基于卫星遥感资料和ARGO资料的海表流场估算以及叁维流场的反演研究。为发掘和优化利用ARGO信息资源及ARGO资料再分析应用提供理论依据和技术手段;为深化海洋环境演变与气候变化研究,改进提高大气、海洋环境要素的数值预报能力提供数据信息支持。论文主要成果和创新点包括:(1)针对ARGO等稀疏资料的小尺度结构和细节特征刻画等实际问题,改进和发展了分形插值方法模型,通过引入遗传算法对分形插值参数(压缩因子)优化搜索,实现了插值参数的客观优选,改进了分形插值方法对海洋稀疏要素场插值的合理性和有效性。(2)提出了一种小样本插值新方法-信息扩散插值。该方法基于模糊映射思想,通过对稀少数据点的信息进行模糊扩散和插值映射,实现有限数据点信息向其邻近区域点的概率插值;针对正态扩散模型在描述非对称结构数据的局限性,发展了非对称信息扩散插值算法模型-椭圆模型和概率模型。插值试验对比分析验证了该插值方法的合理性和有效性。(3)叁维海洋要素场重构。针对常规时空插值方法在分析处理ARGO资料和插值重构ARGO标准化网格产品中存在的问题和不足,提出了一种改进的时空插值算法,构建了叁维温盐场反演的算法模型;基于改进的时空插值算法重构的叁维要素场误差得到了有效的抑制。(4)针对实际海洋要素场资料中普遍存在的数据缺测问题和常规奇异谱方法中迭代参数K、M选取的主观性和计算效率差等问题,提出和发展了模型参数分段寻优的新方法,能够避免模型参数陷入局部误差收敛进而合理搜索到全局最优解,且迭代计算效率和插补结果准确率得到有效改进和提高。(5)利用卫星高度计资料和卫星遥感海面风场QuikSCAT资料,通过对不同纬度流场计算模型的分段处理,改进了地转流和Ekman流在赤道海区和赤道外海区的不连续问题,反演得到的海表地转流和Ekman流能够合理、准确地刻画全球海表流场的基本结构特征。(6)基于ARGO浮标叁维温盐场观测信息,通过将P矢量方法引入等密度面温盐场动力约束,反演得到叁维海洋流场。该方法弥补了实际海流观测困难、海流资料难以准确获取的现实问题和不足,反演推算的叁维流场可客观表现不同深度的海洋流场的基本结构特征。

林新油[7]2008年在《青岛奥帆赛区海流预报系统开发研究》文中提出本项研究旨在为青岛奥帆赛区开发一个海流预报系统,提供较高精度的海流情况预报,同时为实现该系统的业务化操作打下坚实的基础。为此,本文主要致力于两个方面的工作:高分辨率条件下的海流模拟和现场实测资料在预报系统中的同化研究。海洋环流模拟需要有较大的空间和时间尺度,相对而言,潮汐潮流模拟需要的时间和空间尺度会小得多。奥帆赛区的海流模拟,又要求具有很高的分辨率,同时还要求计算模式的计算时间控制在一个比较合理的范围之内。为此,需要充分应用网格嵌套技术。首先,利用POM模式建立一个具备双重嵌套网格计算功能的模式,将该模式设为一式两份,分别根据实际需要修改模式数据输入和开边界控制的设置,建立一个能通过双子模式联合计算实现叁重嵌套计算的叁维斜压预报模式,从而实现高精度条件下的奥帆赛区的环流模拟。在实现环流预报的基础上,进行包含潮流与环流的海流预报。其次,为了提高预报结果的准确性,在海流预报系统中采用牛顿松弛法对测流资料进行同化。应用牛顿松弛逼近法同化测流资料时,松弛系数如何给定是关键,也具有较大的主观性。因此本文通过设计不同的松弛系数进行数值实验,通过比较分析不同方案下的模拟结果与实测值的接近程度,从而确定最适宜的同化方案,使得预报结果更加接近实际情况。本文完成高精度海流预报系统的建立,并在此基础上完成了同化实测资料的初步工作。根据浮标等实测资料的验证表明,该海流预报系统的模拟结果是可信的。但由于时间较短等多方面的原因,目前实测资料的同化效果还不是很理想,需要在以后的工作中继续深入研究。

叶冬[8]2007年在《潮波模型的优化开边界方法研究》文中指出数值模式是潮波研究的一种有利手段,但在研究中会面临各种具体问题,包括开边界条件的确定、底摩擦系数和耗散系数的选取等。数据同化是解决这些问题的一种途径,即利用有限数量的潮汐观测资料对潮波进行最优估计,其根本目的是迫使模型预报值逼近观测值,使模式不要偏离实际情况太远。本文采用了一种优化开边界方法,沿着数值模型的开边界优化潮汐水位信息,目的是设法使数值解在动力约束的意义下接近观测值,获得研究区域的潮汐结果。边界值由指定优化问题的解来定,以提高模拟区域的潮汐精度,最优问题的解是基于通过开边界的能量通量的变化,处理开边界处的观测值与计算值之差的最小化。这里提供了辐射型边界条件,由Reid和Bodine(本文简称为RB)推导,我们将采用的优化后的RB方法(称为ORB)是优化开边界的特殊情况。本文对理想矩形海域(117 E-120 E,38 N-40 N,分辨率1 /12×1/12)进行了潮波模拟,有东部开边界,模式采用ECOM3D模式。对数据结果的误差分析采用,振幅平均偏差,平均绝对偏差,平均相对误差和均方根偏差四个值来衡量模拟结果的好坏程度。需要优化入开边界的解析潮汐值本文采用的解析解由方国洪《海湾的潮汐与潮流》(1966年)方法提供,为验证本文所做的解析解和方文的一致,本文做了其第一个例子的关键值a,b,z,结果与其结果吻合的相当好。但略有差别,分析的可能原因是两法在具体迭代方案和计算机保留小数上有区别造成微小误差。另外,我们取m=20,得到更精确的数值,我们发现对前十项的各项参数值,取m=10,m=20各项参数略有改进。当然我们可以获得m更大的各项参数值。同时为了检验解析解的正确性讨论m和l变化对边界值的影响,结果指出,增大m,m=20时,u的模最大在本身u1或u2的模的6%;m=100时,u的模最大在本身u1或u2的模的4%;m再增大,m=1000时,u的模最大在本身u1或u2的模的4%,改变不大。当l<1时,ξ=0处u的模最大为2。当l=1时,ξ=0处u的模最大为0.1,当l>1时,l越大,u的模越小,当l=10时,u的模最大为0.001,可以认为为0。为检验该优化方法的应用情况,我们对理想矩形区域进行模拟,首先将本文所采用的优化开边界方法应用于30m的情况,在开边界优化入开边界得出模式解,所得模拟结果与解析解吻合得相当好,该模式解和解析解在整个区域上,振幅平均绝对偏差为9.9cm,相位平均绝对偏差只有4.0 ,均方根偏差只有13.3cm,说明该优化方法在潮波模型中有效。为验证该优化方法在各种条件下的模拟结果情况,在下面我们做了叁类敏感性试验:第一类试验:为证明在开边界上使用优化方法相比于没有采用优化方法的模拟解更接近于解析解,我们来比较ORB条件与RB条件的优劣,我们模拟用了两个不同的摩擦系数,k分别为:0,0.00006。结果显示,针对不同摩擦系数,显示在开边界上使用ORB条件的解比使用RB条件的解无论是振幅还是相位都有显着改善,两个试验均方根偏差优化程度分别为84.3%,83.7%。说明在开边界上使用优化方法相比于没有采用优化方法的模拟解更接近于解析解,大大提高了模拟水平。上述的两个试验得出, k=0.00006优化结果比k=0的好。第二类试验,使用ORB条件确定优化开边界情况下,在东西边界加入出入流的情况,流考虑线性和非线性情况,结果显示,加入流的情况,潮汐模拟的效果降低不少,流为1Sv的情况要比5Sv的情况均方根偏差相差20cm,而不加流的情况只有0.2cm。线性流和非线性流情况两者模式解相差不大,振幅,相位各项指数都相近,说明流的线性与否对结果影响不大。第叁类试验,不仅在开边界使用ORB条件,在模式内部也使用ORB条件,比较了内部优化和不优化情况与解析解的偏差。结果显示,选用不同的k,振幅都能得到很好的模拟,而相位相对较差。另外,在内部优化的情况下,考虑不同的k的模式解,我们选用了与解析解相近的6个模式解的k,结果显示,不同的k,振幅都能得到很好的模拟,而相位较差。总之,在开边界使用ORB条件比使用RB条件好,振幅相位都有大幅度改进,在加入出入流情况下,流的大小对模拟结果有影响,但线形流和非线性流差别不大。内部优化的结果显示,模式采用不同的k都能很好模拟解析解的振幅。

王加亮[9]2013年在《基于云计算的海洋环境信息可视化平台技术研究》文中研究说明21世纪,海洋将是人类的第二生存空间,也是解决人类目前面临的能源、粮食和水资源危机等问题的希望所在,然而目前我国海洋经济的发展仍处于薄弱阶段,海洋经济占全国GDP的比重只有10%左右,因此大力开发海洋经济对于我国有着重要的经济意义和战略意义。为了给我国海洋事业的发展提供有力的信息保障和技术支撑,国家海洋局实施了“数字海洋”项目,建成了大量的海洋业务应用系统。这些系统在促进我国海洋事业发展的同时也越来越多的显现出资源占用多、运行成本高、缺乏系统规划和系统维护困难等问题。国家海洋局拟采用新兴的云计算与云服务技术整合现有海洋环境信息系统建立一个为最终用户按需提供服务、绿色节能高效的海洋环境信息云计算平台。海洋环境信息可视化云计算与云服务研究是国家海洋局海洋公益项目“海洋环境信息云计算与云服务体系框架应用研究”(No.201105033)的重要组成部分。海洋环境信息可视化指采用高性能计算和计算机图形学和图形图像的理论方法,用直观形象的方法模拟重现或预现海洋各种变化,这对于挖掘海量海洋环境信息数据中的规律,推动我国海洋科学发展和服务海洋经济生产具有重要的意义。本文针对海洋环境信息远程交互可视化的需求和任务特点,首先对Hadoop云计算平台中不适合处理海洋环境信息远程交互可视化问题的机制进行了优化和改造,将GPU和MPI引入Hadoop中构造了一个混合多层次多粒度的并行运算体系,大大提高了Hadoop的并行运算速度;然后在Hadoop的各个处理过程中增加一种称为管道的机制减小了Hadoop本身数据处理的延迟性;通过以上对Hadoop优化的措施实现了Hadoop在海洋环境信息可视化应用中能够提供低延迟的云服务的目标。另外,探讨了我们构造的叁层可视化云计算平台中的资源层和应用层的各种服务的机制和实现方法,包括对矢量场和标量场的部分算法的研究分析以及虚拟化和XCP平台的研究,最终构造了一个完整的海洋环境信息可视化云计算平台体系架构及其实现方案。为了验证构造的海洋环境信息可视化云计算平台的效率及其可用性,我们搭建了一个示范系统,该系统初步实现了海洋环境信息远程交互可视化相关云服务。我们对该示范系统的测试结果表明:通过将GPU和MPI引入Hadoop并行运算体系,我们的海洋环境信息可视化云计算解决方案的云服务效率能得到了较大的提高,并且能够为不同的海洋环境信息可视化云服务用户提供海洋环境信息远程交互可视化浏览、漫游和缩放等云服务,证明我们设计实现的海洋环境信息可视化云计算平台是一个切实可行的解决方案。

刘喜惠[10]2012年在《我国近海SST低频变化的特征及其可能机制》文中进行了进一步梳理本论文利用最新的实测、再分析和高分辨率海洋模式数据,全面分析了我国近海一年以上时间尺度SST的时空变化特征,探讨了平流热输送、海气界面热通量两个环境因子对其变化的影响,并且着重对冬、夏季SST的变化规律及机制进行了对比分析,主要得出以下结论:(1)1900-2010年,我国近海SST呈明显升高趋势,并且1970-1980年以后SST的变化出现一次显着的气候态跃迁,跃迁之后,SST升温趋势更加显着。其中,升温最强的海区基本沿着东海黑潮、陆架暖流的路径,另外,长江口附近升温也很明显。整体上看,平流热输运、净热通量对SST的变化分别有增温、冷却的作用。另外,我国近海黑潮流量的变化可能主要受中纬度风应力旋度的影响,并且其变化滞后中纬度风应力旋度的异常变化2-3年或7-9年左右,该时间基本与Rossby波从大洋内部传递到西边界的时间一致。(2)近百年来,我国近海冬季、夏季SST同样表现为显着的上升趋势,且1970-1980年后升温趋势更加显着,冬季SST的升温幅度比年平均、夏季SST的增幅都要大;冬季SST升温最显着的海区水深较大,但是夏季升温最显着的海区水深较浅。沿着东海黑潮、陆架暖流流经的路径,大气的净热通量在冬季SST的长期变化中有冷却的作用,但是在黑潮以东的深海大洋,大气的净热通量在冬季SST的长期变化却有增温的作用;而不同数据显示,净热通量在夏季SST长期变化有增温或降温的作用。另外,冬季海表温度增温幅度大于夏季,可能是因为冬季SST的梯度要明显强于夏季。(3)在年代际时间尺度上,整体来看,我国近海SST的EOF第一模态主要表现为全场显着升温的变化规律,且与全球变暖紧密联系。除ERA_interim外,其他资料均表明,该海域SST的EOF第二模态表现为不同海区SST变化位相不同的空间分布特征,大致是东海黑潮与其他海域变化反位相,或渤、黄、东海与其他海域SST变化反位相,且其时间系数与PDO指数显着相关。平流热输运、净热通量在该海域SST前两个模态的变化中分别有正贡献、负贡献。(4)在年代际时间尺度上,我国近海冬季、夏季SST的EOF第一模态同样主要表现为全场同位相的特征,且PC1呈显着的上升趋势,与全球变暖相关。其他资料均表明,该海域SST的EOF第二模态表现为不同海区冬、夏季SST变化位相不同的空间分布特征,大致是东海黑潮与其他海区SST的变化位相相反。值得注意的是,冬季SST的EOF第二模态与PDO指数显着相关,而夏季SST的EOF第二模态与PDO、AMO指数均相关。沿着东海黑潮、陆架暖流流经的路径,净热通量在冬季SST的EOF第一、二模态和夏季SST的EOF第一模态低频变化中均有冷却的作用,值得注意的是,除MERRA外,其他资料均显示净热通量在该海域夏季SST的EOF第二模态变化中起增温的作用。另外,平流热输运在冬季SST的EOF第一、二模态和夏季SST的EOF第一模态低频变化中起增温的作用,但是在夏季SST的EOF第二模态变化中却起冷却的作用,并且夏季平流热输运的量值比冬季小的多。

参考文献:

[1]. 海洋流场数据同化方法与应用的研究[D]. 马寨璞. 浙江大学. 2002

[2]. 热带太平洋赤道附近数值模拟与海温同化研究[D]. 张大明. 浙江大学. 2005

[3]. 林火蔓延的动态数据驱动仿真理论及方法的研究[D]. 高心丹. 东北林业大学. 2012

[4]. 海洋科学中的数据同化方法——意义、结构与发展现状[J]. 马寨璞, 井爱芹. 海岸工程. 2005

[5]. 中尺度海—气—浪耦合模式系统的研究及应用[D]. 邓健. 武汉理工大学. 2007

[6]. ARGO稀损数据插补与叁维海洋要素场重构研究[D]. 刘巍. 西南交通大学. 2012

[7]. 青岛奥帆赛区海流预报系统开发研究[D]. 林新油. 厦门大学. 2008

[8]. 潮波模型的优化开边界方法研究[D]. 叶冬. 中国科学院研究生院(海洋研究所). 2007

[9]. 基于云计算的海洋环境信息可视化平台技术研究[D]. 王加亮. 中国海洋大学. 2013

[10]. 我国近海SST低频变化的特征及其可能机制[D]. 刘喜惠. 中国海洋大学. 2012

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