留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

变分方法在渤海海域ASCAT风场订正中的应用

郭玉娣 刘彬贤 梁冬坡

郭玉娣, 刘彬贤, 梁冬坡. 变分方法在渤海海域ASCAT风场订正中的应用. 应用气象学报, 2019, 30(3): 376-384. DOI: 10.11898/1001-7313.20190310..
引用本文: 郭玉娣, 刘彬贤, 梁冬坡. 变分方法在渤海海域ASCAT风场订正中的应用. 应用气象学报, 2019, 30(3): 376-384. DOI: 10.11898/1001-7313.20190310.
Guo Yudi, Liu Binxian, Liang Dongpo. Application of variational method to correction of ASCAT wind field in the Bohai Sea. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(3): 376-384. DOI:  10.11898/1001-7313.20190310.
Citation: Guo Yudi, Liu Binxian, Liang Dongpo. Application of variational method to correction of ASCAT wind field in the Bohai Sea. J Appl Meteor Sci, 2019, 30(3): 376-384. DOI:  10.11898/1001-7313.20190310.

变分方法在渤海海域ASCAT风场订正中的应用

DOI: 10.11898/1001-7313.20190310
资助项目: 

环渤海区域科技协同创新基金项目 QYXM201712

详细信息
    通信作者:

    刘彬贤, 邮箱:379356841@qq.com

Application of Variational Method to Correction of ASCAT Wind Field in the Bohai Sea

  • 摘要: 利用渤海观测站风场对ASCAT风场进行检验,发现其风速、风向均有较大误差,尤其在渤海中部以外的海域可信度相对较低。为提高ASCAT风场在渤海海域的精度,基于变分方法,利用渤海观测站风场对2017年9月—2018年2月的ASCAT风场进行订正,得到空间分辨率为12.5 km×12.5 km的订正风场。并对辽东湾、渤海湾、莱州湾、渤海中部和渤海海峡5个海域风场的订正误差进行检验,结果表明:ASCAT风场订正后精度提高显著,风速平均偏差从4 m·s-1减小为1 m·s-1,风向平均偏差从-30°~30°减小为-7°~4°,可见变分方法对渤海ASCAT风场有很好的订正效果,尤其对误差较大的渤海湾订正效果最为明显。对2017年12月18日的一次大风过程进行订正分析,结果表明:订正风场可以很好地反映沿岸风场信息和大风过程中的风速极值区,并能动态监测大风变化过程。变分方法解决了海面观测数据空间分辨率低、ASCAT数据精度低的问题,能够实时监测海上大风,且对大风预报有很好的指导意义,能够为海洋模式提供更精确的初始场。
  • 图  1  2017年9月—2018年2月渤海海上观测站及风场分布

    Fig. 1  Stations and wind observations in the Bohai Sea from Sep 2017 to Feb 2018

    图  2  2017年9月—2018年2月ASCAT风场(a)与订正风场(b)分布

    Fig. 2  Distribution of ASCAT(a) and the corrected wind field(b) from Sep 2017 to Feb 2018

    图  3  2017年9月—2018年2月订正场风速与ASCAT风速偏差(单位:m·s-1)

    Fig. 3  Deviation of wind velocity between the corrected and ASCAT from Sep 2017 to Feb 2018(unit:m·s-1)

    图  4  2017年12月17日—20日观测站蓬莱25号风速

    Fig. 4  Wind velocity at Penglai-25 Station from 17 Dec to 20 Dec in 2017

    图  5  2017年12月18日13:00 6级以上大风实况分布

    Fig. 5  Distribution of wind above level 6 at 1300 UTC 18 Dec 2017

    图  6  2017年12月18日13:00 ASCAT(a)和订正场(b)风场分布

    Fig. 6  Wind field of ASCAT(a) and the corrected(b) in the Bohai Sea at 1300 UTC 18 Dec 2017

    表  1  渤海海域观测站信息表

    Table  1  The information of the Bohai Sea observation stations

    海域 观测站名称 站号
    辽东湾 锦州25号 54464
    锦州9号 54465
    锦州20号 54468
    旅大10号 54552
    SZ36-1油田平台 54553
    金县1号 54560
    渤海湾 曹妃甸京唐钢铁 54537
    大沽灯塔 54630
    渤海A平台 54646
    渤海新区埕海1号 54720
    渤海新区综合港区 54721
    CB246A 54740
    莱州湾 垦利10号 54745
    潍坊港浮标站 54748
    纪姆岛站 54750
    渤海海峡 北隍城岛(梯度风) 54655
    大竹山站 54659
    长岛 54751
    渤海中部 秦皇岛32号 54547
    秦皇岛33号 54548
    旅大32号 54557
    大连1号灯浮标 54558
    渤中26号 54638
    渤中13号 54639
    渤中3号 54642
    BZ28-1油田平台 54648
    渤中35号 54649
    蓬莱25号 54654
    CB30A 54742
    渤中34号 54743
    下载: 导出CSV

    表  2  2017年9月—2018年2月ASCAT风速订正误差对比(单位:m·s-1)

    Table  2  Comparison of ASCAT wind velocity errors from Sep 2017 to Feb 2018(unit:m·s-1)

    海域 平均偏差 平均绝对误差 均方根误差
    订正前 订正后 订正前 订正后 订正前 订正后
    渤海 3.88 1.07 3.98 2.51 4.46 2.87
    辽东湾 2.44 0.43 2.55 1.99 3.06 2.32
    渤海湾 7.26 4.06 7.34 5.40 7.81 5.78
    莱州湾 3.25 0.48 3.30 1.78 3.68 2.18
    渤海海峡 3.83 0.38 3.84 1.29 4.12 1.64
    渤海中部 2.64 -0.04 2.87 2.11 3.61 2.46
    下载: 导出CSV

    表  3  2017年9月—2018年2月ASCAT风向订正误差对比(单位:(°))

    Table  3  Comparison of ASCAT wind direction errors from Sep 2017 to Feb 2018(unit:(°))

    风向 平均偏差 平均绝对误差 均方根误差
    订正前 订正后 订正前 订正后 订正前 订正后
    7.87 0.15 37.91 3.83 52.53 5.37
    东北 29.88 2.68 41.01 3.96 49.93 4.38
    1.68 3.46 31.85 5.81 35.08 6.29
    东南 7.33 3.39 38.54 7.34 41.07 9.11
    -4.05 -1.17 37.96 6.46 41.41 7.27
    西南 -10.00 -2.35 30.63 6.21 35.55 7.07
    西 -24.33 -4.86 41.20 6.69 49.44 7.48
    西北 -28.77 -6.28 49.13 8.72 56.91 10.02
    下载: 导出CSV
  • [1] 张毅, 蒋兴伟, 林明森, 等.星载微波辐射计的研究现状及发展趋势.遥感信息, 2009(6):87-94. doi:  10.3969/j.issn.1000-3177.2009.06.019
    [2] 薛谌彬, 龚建东, 何财福, 等.静止卫星云导风的质量控制及在同化中的应用.应用气象学报, 2013, 24(3):356-364. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20130312&flag=1
    [3] 刘宇迪, 任景鹏, 周鑫.散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响.应用气象学报, 2011, 22(4):472-481. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20110410&flag=1
    [4] 王萌, 郑伟, 李峰.Himawari-8气象卫星黄海浒苔动态监测.应用气象学报, 2017, 28(6):714-723. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20170607&flag=1
    [5] 张春桂, 曾银东, 马治国.基于模糊评价的福建沿海水质卫星遥感监测模型.应用气象学报, 2016, 27(1):112-122. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160112&flag=1
    [6] 汪栋, 张杰, 范陈清, 等.两种ASCAT散射计风产品的比较及评估.海洋科学, 2006, 40(4):109-115. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hykx201604015
    [7] 姚日升, 涂小萍, 丁烨毅, 等.华东沿海ASCAT反演风速的检验和订正.应用气象学报, 2015, 26(6):735-742. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20150610&flag=1
    [8] 谢小萍, 魏建苏, 黄亮.ASCAT近岸风场产品与近岸浮标观测风场对比.应用气象学报, 2014, 25(4):445-453. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20140407&flag=1
    [9] 杨晓君, 张增海.ASCAT洋面风资料在中国北方海域的真实性检验.海洋预报, 2014, 31(5):8-12. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hyyb201405002
    [10] Ebuchi N, Braber H C, Creuso M J.Evaluation of wind vectors observed by QuikSCAT/Seawinds using ocean data.J Atmos Ocean Technol, 2002, 19(12):2049-2062. doi:  10.1175/1520-0426(2002)019<2049:EOWVOB>2.0.CO;2
    [11] 张增海, 曹越男, 刘涛, 等.ASCAT散射计风场在我国近海的初步检验与应用.气象, 2014, 40(4):473-481. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/qx201404010
    [12] 周嘉陵, 沈树勤, 曾明剑, 等.QuikSCAT风矢量资料在黄海洋面的真实性检验及应用.科学技术与工程, 2010, 10(35):8670-8675. doi:  10.3969/j.issn.1671-1815.2010.35.008
    [13] 刘春霞, 何溪澄.QuikSCAT散射计矢量风统计特征及南海大风遥感分析.热带气象学报, 2009, 19(增刊Ⅰ):107-117. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/rdqxxb2003z1012
    [14] 陈剑桥.2008年冬季台湾海峡及其邻近海峡QuikSCAT卫星遥感风场的检验和应用分析.台湾海峡, 2011, 30(2):107-117.
    [15] 曹莉, 高嵩, 贺雅楠, 等.台风及海洋气象一体化预报平台的开发与应用.应用气象学报, 2018, 29(1):35-44. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20180104&flag=1
    [16] 高嵩, 毕宝贵, 李月安, 等.MICAPS4预报业务系统建设进展与未来发展.应用气象学报, 2017, 28(5):369-377. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20170501&flag=1
    [17] 翁永辉, 徐祥德.TOVS资料的变分处理方法在青藏高原地区的数值试验.大气科学, 1999, 23(6):703-712. doi:  10.3878/j.issn.1006-9895.1999.06.07
    [18] 柏晶瑜, 徐祥德, 刘瑞云.对晴空TBB资料的变分订正在青藏高原地温研究中的应用.计算物理, 2001, 18(4):298-302. doi:  10.3969/j.issn.1001-246X.2001.04.002
    [19] 陈永利, 赵永平, 张必成, 等.海上不同高度风速换算关系的研究.海洋科学, 1989(3):27-31. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYKX198903004.htm
    [20] 徐天真, 徐静琦, 楼顺里.海面风垂直分布的计算方法.海洋湖沼通报, 1988(4):1-6. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-HYFB198804000.htm
  • 加载中
图(6) / 表(3)
计量
  • 摘要浏览量:  2865
  • HTML全文浏览量:  1246
  • PDF下载量:  93
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-21
  • 修回日期:  2019-01-17
  • 刊出日期:  2019-05-31

目录

    /

    返回文章
    返回