海洋预报技术及其应用研究.pdfVIP

海洋预报技术及其应用研究

海洋预报，是指依照海洋环境特点值的历史资料和实时观测结果，运用专门设计的物理模型

和数学模型，对必然海域以后时刻内的海洋要素、海洋现象、海洋变异及其可能造成的阻碍，以

必然的文字、图表、声像等形式进行描述和发布。海洋预报包括风暴潮、海浪、海啸、海冰、海

流、海温、盐度、潮汐、海平面转变、厄尔尼诺、水质、海岸侵蚀等。

海洋积聚着庞大能量，这些能量一旦以某种突发的方式释放，那么可能对人类组成超级大的

危害，包括风暴潮、庞大海浪、严峻海冰、海啸、赤潮等突发性较强的灾害；海平面转变、海岸

侵蚀和沿岸土地盐渍化等缓发性海洋灾害。我国沿海地域人口浓密、经济发达，海上各类生产活

动蓬勃进展，但频受海洋灾害攻击，每一年因海洋灾害造成的直接经济损失在100亿元以上。风

暴潮、海浪、赤潮、海水入侵和海岸侵蚀等较为严峻。进行海洋预报能够有效地对海洋灾害进行

预警，有效经济损失和人员伤亡，在经济社会进展当中发挥了重要的作用。

目前人类社会对海洋分析预报的需求包括：海洋业务化预报、台风预报、季节和气候预测、

全世界转变研究、海上航运、渔业、目标漂浮物的跟踪预报、海上搜救、溢油预报、海上执法和

治理、海上石油和天然气作业、海洋旅行等。军事方面，海军对海洋分析预报的需求有：水面舰

艇的航行平安、作战训练、武器装备性能的发挥、保护国家海上权益、海外救援等。海洋预报能

够对国防平安、海洋经济进展、海洋防灾减灾、海上重大活动、海洋权益保护等起到专门好的增

进和强有力的支撑，很多海洋预报的产品对军事活动和国防的平安等也有重要的作用。

海洋预报是一切海上活动的基础。随着海洋数值模拟技术、全世界海洋观测系统和海洋数据

同化方案技术的进展，和社会和军事活动对海洋环境信息的迫切需求，驱动着海洋分析预报技术

的不断进展。

海洋预报的具体内容有：研制深、浅水海浪数值预报模式，研制适合于海洋环境预报的有限

区域海面风场数值预报模式和台风风场数值预报模式，实现中海及临近海域海浪数值预报。研制

高分辨率风暴潮即近岸海浪耦合数值预报模式和典型区域风暴潮漫滩数值预报模式。研制温、流、

冰数值预报模式，实现中国海表层海水温度（SST）业务化数值预报、渤海海冰的中期（周）数

值预报、中国海三维海洋温度、流场的试预报。研制厄尔尼诺的区域和全世界数值预测模式。进

展赤潮卫星遥感跟踪预报、统计预报及数值预报技术。

一、海洋预报技术进展概况

最近几年来，CTD、XBT、卫星高度计资料、Argo温盐剖面数据、高精度融合SST产品、

海冰等海洋观测数据和松弛逼近、最优插值、三维变分和Kalman滤波等海洋数据同化技术的进

展增进了海洋预报的快速进展。随着遥感卫星和互联网的普遍利用，解决了海洋观测数据稀少、

时空散布不均匀的难题，形成了全世界准实时海洋观测系统，提高了海洋预报的准确度。随着人

类开发利用海洋的脚步加速，海洋生态环境预报愈来愈受到重视，海洋环境多学科要素预报和海

洋环境耦合模式开始繁荣进展。海洋模式和海洋预报系统不断完善，至今已经有40多个海洋模

式，无结构三角形网格能够在海峡、海湾和河口等面积狭小的重点海域进行网格加密，提高模式

水平分辨率。在人类社会活动需求的驱动下，依照所关注的预报海域和预报要素，世界各国利用

各类海洋模式通过区域嵌套技术等成立了全世界海洋预报系统、区域嵌套高分辨率海洋预报系统

和针对海湾、河口和内陆湖泊等的多重嵌套高分辨率海洋预报系统。

1.美国海洋预报技术

美国海洋局曾经预测以后海洋预报进展的预测取决于计算处置能力和有效利用新型高速运算

机的能力。通过更新壮大的运算机系统，研究人员能够用不同的水平和垂直分辨率来测试和评判

大范围海洋模块的运行情形。美国海军海洋研究部门开发了模块化海洋数据同化系统

（MODAS），通过提高运算机处置能力和网络通信能力，来不断缩短嵌套式气象海洋全世界/区

域/战术/实时运算系统（GOODA），极大减少了海洋预报的数据处置时刻，为海洋预报应用与

军事战场提供了可能。

随着全世界海洋数据同化实验（ODAS）的成立，美国相关海洋部门设计了关于全世界海洋

观测系统的实验性打算（ARGO），成立了一个全世界的海洋监测体系，以便有能力提供从每一

个季度到连年的转变特点的观看资料。那个全世界观看系统通过从海面到水下漂浮物的配置，能

够以10d为周期不断的返回从水下2