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中国海洋大学学报（自然科学版） 2021年第9期51卷 8-14页

作者：曹川川陈戈杨杰中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室/“观澜号”海洋科学卫星工程部山东青岛266237

基于“观澜号”科学卫星机载观测试验的应用需求,本文在南海试验区(15°N—25°N,110°E—120°E)利用Jason-3高度计观测的有效波高(SWH),对第三代海浪模式Simulating Wave Nearshore(SWAN)、WAVEWATCHⅢ(WW3)以及WAve ... 详细信息

基于“观澜号”科学卫星机载观测试验的应用需求,本文在南海试验区(15°N—25°N,110°E—120°E)利用Jason-3高度计观测的有效波高(SWH),对第三代海浪模式Simulating Wave Nearshore(SWAN)、WAVEWATCHⅢ(WW3)以及WAve Model(WAM)的长时效预报产品进行精度检验。通过2020年3月数据的匹配与分析,发现北海预报中心业务化运行的SWAN和WW3模式在试验区具有120 h的有效预报能力,且两者的预报效果相当。其连续5 d预报SWH的相关系数高于0.73和0.76,偏差值(Bias)低于±0.10和±0.20 m,均方根误差(RMSE)在0.50 m以内。欧洲中期天气预报中心(ECMWF)运行的WAM模式有最高的第一天预报精度,相关系数高达0.91,Bias与RMSE分别为0.00和0.29 m,但第2天(48 h)预报的精度低于SWAN与WW3,预报第3天(72 h)的结果已不具备参考价值。本研究明确了当前业务预报模式长时效预报的准确性,可为规划“观澜号”卫星南海机载试验的飞行策略提供参考,为校正海浪对干涉成像高度计动力测高的影响提供数据支撑。

关键词：海浪模式长时效预报 Jason-3高度计精度检验

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IPCC耦合模式对北太平洋海–气系统冬季重现的模拟

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海洋学报 2019年第9期41卷 114-125页

作者：赵霞杨光中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环流与波动重点实验山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所海洋与气候研究中心山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071

冬季重现(再现)是中高纬度大尺度海表温度重要的持续性特征,是热带外海洋特有的现象。北太平洋大气环流也存在这一现象,它可能会强迫产生这一海域海温的冬季重现。本文利用IPCC20C3M耦合模式资料,评估了耦合模式模拟北太平洋海–气系统... 详细信息

冬季重现(再现)是中高纬度大尺度海表温度重要的持续性特征,是热带外海洋特有的现象。北太平洋大气环流也存在这一现象,它可能会强迫产生这一海域海温的冬季重现。本文利用IPCC20C3M耦合模式资料,评估了耦合模式模拟北太平洋海–气系统冬季重现的能力。北太平洋海温冬季重现的空间范围是海盆尺度的,中部重现时间比其周围晚。大气环流场的冬季重现主要是在北太平洋中部,它与海温冬季重现关系密切。大多数IPCC耦合模式基本上可以模拟出太平洋海温大范围的冬季重现现象。与重现范围的模拟相比,耦合模式对重现时间地理差异的模拟都比较差。各模式对大气环流冬季重现时空分布特征的模拟较差,大部分模式未能模拟出大气环流场中主要的重现区域。而且,大气环流冬季重现对海温重现的可能影响并没有体现在这些耦合模式中。耦合模式对北太平洋大气冬季重现的模拟还有待改善。

关键词：北太平洋海–气系统持续性冬季重现(再现) IPCC模式评估

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水下滑翔机数据管理

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水下无人系统学报 2019年第5期27卷 514-520页

作者：王冠琳王岩峰官晟自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

近年来,随着水下滑翔机技术的深入发展,其在各国海洋观测与探测系统中发挥着重要作用,由此积累了大量的观测数据,构建了相当成熟的数据管理框架体系,并将逐步形成标准的业务化流程。我国在此方面开展的工作尚处于起步阶段。基于此,文中... 详细信息

近年来,随着水下滑翔机技术的深入发展,其在各国海洋观测与探测系统中发挥着重要作用,由此积累了大量的观测数据,构建了相当成熟的数据管理框架体系,并将逐步形成标准的业务化流程。我国在此方面开展的工作尚处于起步阶段。基于此,文中综述了全球海洋观测系统(GOOS)计划对水下滑翔机数据管理的需求,介绍了美国综合海洋观测系统(IOOS)、澳大利亚综合海洋观测系统(IMOS)和欧洲水下滑翔机观测组织(EGO)等已经形成的水下滑翔机业务化数据管理系统,梳理总结了水下滑翔机数据管理在工作流程创建、数据格式和元数据、质量控制等关键技术方面的核心内容,同时提出了水下滑翔机常见搭载的温盐深传感器(CTD)、光学类和生化类传感器的数据质控要点。最后,从我国水下滑翔机的应用现状和发展角度,对水下滑翔机数据管理未来的工作进行了讨论,并在数据质控、业务体系建设等方面提出了具体建议。文中的工作可为我国水下滑翔机观测数据的科学管理及应用提供参考。

关键词：水下滑翔机数据管理数据质量控制

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南海海平面对两类El Nino的不同响应

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海洋学报 2020年第3期42卷 36-46页

作者：罗凤云谭伟李娟左军成梅宇立纪棋严李直龙庄圆浙江海洋大学海洋科学与技术学院浙江舟山316022 山东科技大学海洋科学与工程学院山东青岛266590 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 上海市海洋管理事务中心上海200050

利用ECMWF ORAS4重构数据,分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Nino的不同响应特征。南海SLA在两类El Nino期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Nino,南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降,... 详细信息

利用ECMWF ORAS4重构数据,分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Nino的不同响应特征。南海SLA在两类El Nino期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Nino,南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降,最低可达-2 cm,并在次年开始上升,至次年冬季可达2 cm。空间分布上,在发展年秋、冬季,除越南东南部海域存在一个正异常中心外,在南海绝大部分海域,SLA均表现为显著的负异常;从次年春季开始,SLA负异常减弱,而越南东南部的正异常开始发展,直至冬季南海大部分海域以正异常为主。对于中部型El Nino,南海SLA在整个El Nino发展和衰退期间均表现为显著负异常,异常值始终维持在-2 cm左右,并且在空间上表现为全海盆一致的负异常模态。相比于传统的经验正交分解(EOF),季节EOF(S-EOF)能够更好地刻画南海SLA在两类El Nino期间的时空演变特征,S-EOF的第一模态表现为中部型El Nino模态,而第二模态更多地表现为南海SLA在东部型El Nino期间的演变特征。南海海平面在两类El Nino期间的不同变化主要是由于海峡通道处的热量平流输运异常所产生的热比容效应导致的,但是比容海平面的贡献主要集中在南海内区和南海东部等深水海域,对于南海西部等近岸海域,海平面的变化机制还有待进一步深入研究。

关键词：东部型El Nino 中部型El Nino 南海海平面比容海平面

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基于CMIP6模式的热带太平洋海表温度增暖初步评估

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海洋科学进展 2021年第2期39卷 221-230页

作者：张馨尤刘琳张美琪段永亮杨洋杨光李奎平王辉武自然资源部第一海洋研究所海洋与气候研究中心山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

热带太平洋是影响全球气候系统的重要区域,热带太平洋海表温度(SST)的长期变化趋势模拟是国际研究领域关注的热点。基于12个参加第六期国际耦合模式比较计划(CMIP6)的模式结果,本研究对1950年至1999年间多模式模拟得到的热带太平洋SST... 详细信息

热带太平洋是影响全球气候系统的重要区域,热带太平洋海表温度(SST)的长期变化趋势模拟是国际研究领域关注的热点。基于12个参加第六期国际耦合模式比较计划(CMIP6)的模式结果,本研究对1950年至1999年间多模式模拟得到的热带太平洋SST增暖现象进行了初步评估。结果表明,不同模式对热带太平洋SST增暖的模拟能力差别较大,特别在赤道东太平洋区域,部分模式模拟得到了偏强的SST降温趋势,与实际观测中的SST增温趋势相反,多模式集合平均结果给出了中部型厄尔尼诺事件的增温趋势。通过引入SST增暖变率分析方法,本研究对多模式模拟的热带太平洋SST在过去50 a中的增暖内在变化进行了进一步评估,结果表明目前各模式对热带太平洋SST增暖变率模拟偏弱,空间分布差异较大。

关键词：太平洋 CMIP6 SST 变化趋势变率

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南海及邻近海峡垂向位移负荷潮和自吸-负荷潮

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海洋学报 2022年第7期44卷 17-24页

作者：徐晓庆魏泽勋滕飞方国洪国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410073 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

本文采用Green函数方法,基于高分辨率南海海潮模型、DTU10全球海洋潮汐模型以及Gutenberg-Bullen A地球模型计算了南海及邻近海峡的负荷潮。结果表明,M_(2)垂向位移负荷潮振幅最大值出现在台湾海峡,其值超过18 mm;另一个极大值区出现在... 详细信息

本文采用Green函数方法,基于高分辨率南海海潮模型、DTU10全球海洋潮汐模型以及Gutenberg-Bullen A地球模型计算了南海及邻近海峡的负荷潮。结果表明,M_(2)垂向位移负荷潮振幅最大值出现在台湾海峡,其值超过18 mm;另一个极大值区出现在加里曼丹岛西北外海,其值超过14 mm。K_(1)和O_(1)垂向位移负荷潮振幅在南海南部最大,分别超过18 mm和14 mm;另一个极大值区出现在北部湾,振幅超过8 mm。在研究海区内,全日潮的垂向位移负荷潮不出现无潮点。自吸−负荷潮分布特征与垂向位移负荷潮相近,其振幅大约是垂向位移负荷潮的1.2~1.7倍,其位相与垂向位移负荷潮基本上相反。M_(2)自吸−负荷潮最大振幅值也出现台湾海峡和加里曼丹岛西北外海,其值分别超过24 mm和18 mm。

关键词：南海及邻近海峡垂向位移负荷潮自吸-负荷潮

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两代耦合海浪的地球系统模式FIO-ESM全球碳循环过程发展

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 777-790页

作者：宋振亚鲍颖乔方利自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266071

自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是自主研发的、以耦合海浪模式为特色的地球系统模式,包括物理气候模式和全球碳循环模式。该模式从第一代版本FIO-ESM v1.0发展到第二代版本FIO-ESM v2.0,其物理气候模式和全球碳循环模式... 详细信息

自然资源部第一海洋研究所地球系统模式FIO-ESM是自主研发的、以耦合海浪模式为特色的地球系统模式,包括物理气候模式和全球碳循环模式。该模式从第一代版本FIO-ESM v1.0发展到第二代版本FIO-ESM v2.0,其物理气候模式和全球碳循环模式都取得了改进与提升。FIO-ESM v2.0全球碳循环模式的海洋碳循环模式由v1.0的营养盐驱动模型升级为NPZD(Nutrient-Phytoplankton-Zooplankton-Detritus)型的海洋生态动力学碳循环模型,陆地碳循环模型由v1.0的简单的光能利用率模型升级为考虑碳氮相互作用的碳氮(CN)耦合模型;大气碳循环模型仍为CO_(2)的传输过程,考虑了化石燃料排放、土地利用排放等人为CO_(2)排放量。在物理过程参数化方案方面,FIO-ESM v2.0全球碳循环过程在考虑浪致混合作用对生物地球化学参数的作用的基础上,增加了海表面温度的日变化过程对海-气CO_(2)通量的影响。已有数值模拟试验结果表明,FIO-ESM v2.0在考虑了更加复杂的碳循环过程后仍具有较好的全球碳循环模拟能力,为进一步开展海洋与全球碳循环研究提供了更有力的支撑工具,从而更好地服务于国家的双碳目标。

关键词： FIO-ESM 全球碳循环海洋碳循环模式陆地碳循环模式

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浪致混合对2016年北太平洋海表温度季节性预测的影响

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海洋学报 2019年第3期41卷 52-61页

作者：赵一丁尹训强宋亚娟乔方利中国海洋大学海洋与大气科学学院山东青岛266100 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266071 自然资源部海洋环境科学和数值模拟重点实验室山东青岛266061

上层海洋通过海气交换影响大气-海洋耦合系统,海浪引起的垂向混合影响上层海洋结构,从而在气候预测过程中发挥着重要的作用。本文基于国家海洋局第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM),以2016年为例,分别开展了耦合和关闭海浪模式情况下... 详细信息

上层海洋通过海气交换影响大气-海洋耦合系统,海浪引起的垂向混合影响上层海洋结构,从而在气候预测过程中发挥着重要的作用。本文基于国家海洋局第一海洋研究所地球系统模式(FIO-ESM),以2016年为例,分别开展了耦合和关闭海浪模式情况下的短期气候预测实验,分析浪致混合对北太平洋海表温度(SST)季节性预测的影响。通过对模式预测的SST异常(SSTA)进行定量评估发现,浪致混合能够显著降低北太平洋高纬度海区预测误差,在(45°N,150°E)附近海区SSTA改善可达1℃,气候模式能够更好地预测SSTA的经向分布特征,特别是能够准确地反映25°～45°N海区SSTA分布特征。通过分析有浪和无浪两个实验的热收支贡献发现,垂向混合是导致上层海洋温度差异的主导影响因子。海浪通过改变垂向混合,使2016年北太平洋SST在高纬度海区大幅降低,在低纬度海区略有升高,最终提升了模式对北太平洋SST的季节性预测能力。

关键词：季节性预测北太平洋海表温度浪致混合气候模式

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全球垂向位移负荷潮模式在渤海、黄海、东海及周边区域的准确度评估

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海洋学报 2022年第12期44卷 19-30页

作者：徐晓庆魏泽勋滕飞孙俊川高秀敏方国洪国防科技大学气象海洋学院湖南长沙410073 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

本研究利用渤海、黄海、东海及周边区域21个GPS站的调和常数资料,对5个全球垂向位移负荷潮模式(FES2014、EOT11a、GOT4.10c、GOT4.8和NAO.99b)在渤海、黄海、东海及周边区域的准确度进行了评估。结果表明,在渤海、黄海、东海及周边区域... 详细信息

本研究利用渤海、黄海、东海及周边区域21个GPS站的调和常数资料,对5个全球垂向位移负荷潮模式(FES2014、EOT11a、GOT4.10c、GOT4.8和NAO.99b)在渤海、黄海、东海及周边区域的准确度进行了评估。结果表明,在渤海、黄海、东海及周边区域,对于M_(2)分潮,FES2014和EOT11a模式结果准确度相对较高;对于S_(2)分潮,NAO.99b和EOT11a模式结果准确度相对较高;对于K_(1)分潮,EOT11a和FES2014模式结果准确度相对较高;对于O_(1)分潮,EOT11a和GOT4.8模式结果准确度相对较高;对于N_(2)分潮,EOT11a和FES2014模式结果准确度相对较高;对于K_(2)分潮,NAO.99b和FES2014模式结果准确度相对较高;对于P_(1)分潮,EOT11a和GOT4.8模式结果准确度相对较高;对于Q_(1)分潮,FES2014和EOT11a模式结果准确度相对较高。除此之外,本文还简单分析了渤海、黄海、东海及周边区域8个主要分潮的垂向位移负荷潮分布特征。

关键词：准确度评估垂向位移负荷潮模式渤海、黄海、东海及周边区域 GPS站

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黄海暖流抵近青岛近海分支的确认及形态结构特征

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中国科学：地球科学 2019年第7期49卷 1103-1115页

作者：熊学军胡筱敏郭延良于龙陈亮薛宇欢中国海洋大学海洋与大气学院海洋学系青岛266100 自然资源部第一海洋研究所青岛266061 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛海洋科学与技术试点国家实验室青岛266237

针对冬季南黄海西部海区,基于准同步大面调查资料、近底式潜标持续观测资料和海面风场产品,在对其可靠性、准确性进行把握性分析处理的基础上,经过图像分辨率选择试验,确定能代表该资料基本分辨特征的各类图像的最低识别分辨率,在确保... 详细信息

针对冬季南黄海西部海区,基于准同步大面调查资料、近底式潜标持续观测资料和海面风场产品,在对其可靠性、准确性进行把握性分析处理的基础上,经过图像分辨率选择试验,确定能代表该资料基本分辨特征的各类图像的最低识别分辨率,在确保不遗失必要特征信息的前提下进行图件绘制,从而在确认存在自黄海暖流抵近青岛近海暖水舌的基础上,发现了与其相适配的更能代表黄海暖流水分支路径的高盐水舌结构,证明这样的暖水舌可以用来表征黄海暖流抵近青岛近海的分支,从而为利用海表大数据进行该分支高时空分辨率拓展提供了依据.该暖盐水舌均呈现"后部显著、中部分叉、颈部收缩、顶部膨胀"的形态结构,其形成原因是黄海暖流主段前端发生多时相分支、及其抵近青岛近海分支跨越了鲁北沿岸流鲁东南续流西南向路径的结果,为黄海暖流抵近青岛近海暖盐水舌的一种时相特征.敏感性、代表性站位的近底式潜标观测分析也证明存在自黄海暖流朝向青岛近海的流动,且呈概率性事件表现为冷空气过境前期由下到上逐渐减小和过境后期由上到下比较一致的西北向流,具有随天气过程变化的准周期性,是渤海、黄海冬季风条件下囤积在口门区的黄海暖流水,在西北风较显著的偏北风吹刮和鲁北沿岸流鲁东南续流阻塞性作用下,对南黄海西部凸腹型海区的补偿性输运,其中的强西北风引发的补偿流在逆风时就开始发生,强减水与强补偿引起显著的余水位振荡.同时,黄海暖流向青岛近海分支的确认,为青岛地区"降温时间短、回暖速度快"的冬暖特征提供了海洋学依据.本研究也可以拓展至整个渤海、黄海以及大陆边缘有一定封闭性的海盆,作为季风海盆动力学的基本内容.

关键词：黄海暖流抵近青岛近海分支高盐水舌强西北风条件下的补偿流鲁北沿岸流鲁东南续流存在性确认及形态结构

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