海洋预报技术及其应用研究解析

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1、海洋预报技术及其应用研究海洋预报，是指根据海洋环境特征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，对一定海域未来时间内的海洋要素、海洋现象、海洋变异及其可能造成的影响，以一定的文字、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、海平面变化、厄尔尼诺、水质、海岸侵蚀等。海洋积聚着巨大能量，这些能量一旦以某种突发的方式释放，则可能对人类构成非常大的危害，包括风暴潮、巨大海浪、严重海冰、海啸、赤潮等突发性较强的灾害；海平面变化、海岸侵蚀以及沿岸土地盐渍化等缓发性海洋灾害。我国沿海地区人口稠密、经济发达，海

2、上各类生产活动蓬勃发展，但频受海洋灾害袭击，每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重。进行海洋预报可以有效地对海洋灾害进行预警，有效经济损失和人员伤亡，在经济社会发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、全球变化研究、海上航运、渔业、目标漂浮物的跟踪预报、海上搜救、溢油预报、海上执法和管理、海上石油和天然气作业、海洋旅游等。军事方面，海军对海洋分析预报的需求有：水面舰艇的航行安全、作战训练、武器装备性能的发挥、维护国家海上权益、海外救援等。海洋

3、预报可以对国防安全、海洋经济发展、海洋防灾减灾、海上重大活动、海洋权益维护等起到很好的促进和强有力的支撑，很多海洋预报的产品对军事活动和国防的安全等也有重要的作用。海洋预报是一切海上活动的基础。随着海洋数值模拟技术、全球海洋观测系统和海洋数据同化方案技术的发展，以及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发展。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，实现中海及邻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

4、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球数值预测模式。发展赤潮卫星遥感跟踪预报、统计预报及数值预报技术。一、海洋预报技术发展概况近年来，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发展促进了海洋预报的快速发展。随着遥感卫星和互联网的广泛使用，解决了海洋观测数据稀少、时空分布不均匀的难题，形成了全球准实时海洋观测系统，提

5、高了海洋预报的准确度。随着人类开发利用海洋的脚步加快，海洋生态环境预报越来越受到重视，海洋环境多学科要素预报和海洋环境耦合模式开始繁荣发展。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，无结构三角形网格可以在海峡、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，根据所关注的预报海域和预报要素，世界各国使用各种海洋模式通过区域嵌套技术等建立了全球海洋预报系统、区域嵌套高分辨率海洋预报系统以及针对海湾、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未来海洋预报发展的预测取

6、决于计算处理能力和有效利用新型高速计算机的能力。通过更新强大的计算机系统，研究人员能够用不同的水平和垂直分辨率来测试和评价大范围海洋模块的运行情况。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），通过提高计算机处理能力和网络通信能力，来不断缩短嵌套式气象海洋全球/区域/战术/实时运算系统（GOODA），极大减少了海洋预报的数据处理时间，为海洋预报应用与军事战场提供了可能。随着全球海洋数据同化试验（ODAS）的建立，美国相关海洋部门设计了关于全球海洋观测系统的实验性计划（ARGO），建立了一个全球的海洋监测体系，以便有能力提供从每个季度到多年的变化特

7、征的观察资料。这个全球观察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2000米深处到海平面的温度和盐度剖面数据。这些漂浮物在全球海洋的预期分布是在经度和纬度上都是每三度一个，获取的信息通常在少于12小时内个返给数字化海洋气象中心。美国海洋预报模式发展主要体现在促进大范围和小尺度海洋模式的发展，提高全球海洋应用性预报在实时性和分辨率等方面。美国主要海洋预报模式见表１。美国主要使用其共同开发的NEMO模式建立的海洋预报系统的HYCOM、ROMS和POM等海洋环流模式；使用HYCOM模式建立的海洋预报系统的HYCOM/NCODA系统和RTOFS

8、系统；涡旋