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中国气象局南海(博贺)海洋气象野外科学试验基地
发布时间:2024年03月05日 来源:中国气象报社 分享:

  中国气象局南海(博贺)海洋气象野外科学试验基地(以下简称“基地”)成立于2018年1月,学科方向为海洋气象。

  基地基于实测数据,围绕海气界面过程与海气通量参数化、台风边界层特征及其影响因子进行了细致的研究,研究成果在多个国际知名杂志上发表。

  基于总体应力是湍流与涌浪诱发应力矢量和的事实,基地人员分析波向与平均风向不一致情况下的总体风应力。发现涌浪对总体风应力的大小和方向都有影响,取决于湍流应力和涌浪波向之间的夹角;涌浪诱发应力可向上,或向下,涌浪诱发应力可达到总体风应力的32%左右,并使风速廓线对数律发生改变。

  台风期间由于强降水的影响,过去对强风边界层过程的认识极少。基地人员利用冷空气期间的海上强风数据,进一步证实了强风边界层上层大尺度涡旋与强风阵性关系及其对海气通量的影响,这一过程可用“TOP-DOWN理论”解释。

  基于华南沿海五个台风中的六次飞机探测三维风数据(20-Hz),基地人员直接计算了湍动通量和湍流动能(e),估算了湍流涡流、垂直涡流扩散率(K)和垂直湍流混合长度尺度的水平尺度,发现动量通量和湍流动能随风速增加而增加;K在风速达到40 m·s-1前,K随着风速的增加而呈指数率增加,而垂直混合长度几乎保持100米不变。在数值模型中,在台风眼墙流入层顶部附近观察到的强湍流混合应引起重视。

  基于基地海上平台观测资料,基地人员分析了台风登陆过程边界层结构和湍流特征,发现在台风外围,海上潜热通量高于季风活跃期。当接近台风中心时,在降水和飞沫的作用下,海气界面会形成稳定层结,同时,台风大风形成的滚涡结构会将热量通量向下输送,导致总体向上的热量通量减小。

  基地针对海洋气象灾害频发、海洋经济和航线集中地的华南近海区域,构建了华南近海海洋气象精细化数值预报模式系统,提供了精细的风、浪、潮等业务预报产品,其输出的海洋气象模式预报产品在实际重大海洋气象灾害过程,如强台风以及琼州海峡持续性浓雾预报中发挥重要作用。

  建立华南近海海洋气象模式系统。其核心模式华南近岸海浪模式、广东风暴潮模式和华南沿海海雾模式等通过了广东省气象局业务准入,模式输出的海浪、风暴潮、海雾等预报产品不仅在广东省内应用,同时推广到海南省气象局,其中海雾预报推广到国家气象中心应用。

  基于基地数据,研发海洋气象数值系统中动量通量参数化方案。针对近海浅水区和华南海岸复杂地形,研究结果表明,涌浪诱发风应力可达到总风应力32%,并使风速廓线对数律发生改变;台风过程中垂直涡流扩散率随着风速呈指数率增加,而垂直混合长度几乎保持100米不变,在台风眼墙流入层顶部附近观测到强湍流混合。基于上述成果,研发的动量参数化方案应用到华南近海海洋气象精细化数值预报模式系统中,改进了模式系统中风暴潮数值预报效果。

  研发基于集合同化的海气耦合同化技术,改进华南近海海洋气象数值预报模式风浪初值,研发卫星探测海面风、浪资料的观测算子,通过风浪耦合同化,获得风、浪分析场数据。

  优化海洋气象数值预报模式系统中物理过程参数化方案。基于观测数据,针对强风和海雾等海洋灾害性天气过程,优化模式系统中适合华南沿强风和海雾辐射及微物理过程参数化方案。

  (责任编辑:张明禄)

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