GTS的温盐资料在BCC_GODAS中的同化结果分析

分析了从GTS(全球无线通讯系统)获得的2002-2007年海洋温盐观测资料在国家气候中心第2代全球海洋资料同化系统(BCC_GODAS 2.0)中的同化结果。与SODA(简易海洋同化数据)资料的比较表明:GTS中的海洋温盐资料同化对模式温盐场的改进之处主要表现在混合层暖区的范围和中心强度、温跃层中温度槽脊的深度、温跃层附近的温度梯度以及盐度高、低值区的范围和中心强度等方面,同化后全球温盐场的均方根误差得到一定程度的降低。挑选位于不同海区的单点温盐廓线与ARGO(地转海洋学实时观测阵)观测作了进一步比较,结果表明:大多数情况下,同化后温盐廓线的均方根误差得到明显降低,模拟的温盐垂向分布特征也更为准确。与TAO(热带大气海洋观测网)资料的比较也同样表明:同化后的温盐场特征会得到一定程度改善。     

南海北部集合卡曼滤波同化SST试验

基于POM(Princeton Ocean Model)建立一个南海北部集合卡曼滤波的同化模式,主要用于卫星海表面温度的同化.模式的平均水平分辨率为5km,垂向分层为20层;侧边界条件嵌套到一个大范围的南海海洋模式,在同化方案上采用一个均方根集合卡曼滤波算法,避免观测的扰动;适当引入局地化算子,消除样本在空间上的虚假相关,同时增加集合样本的自由度.该同化试验同化了2008年夏季6月到7月的GHRSST(Global High-Resolution Sea Surface Temperature),然后采用2008年夏季SCOPE(Northern South China Sea Coastal Oceanographic Process Experiment)航次的温、盐数据对同化结果进行评估.结果表明,相对于未同化模式模拟结果,同化模式温度的改善比较明显,表现在加强了南海北部的上升流,校正了海表温度的偏差,改善了温度的垂向分布.由于集合卡曼滤波是一种多变量调整的同化方法,同化SST不仅能改善表层与次表层的温度分布,而且对流场和盐度的调整也比较明显.     

基于一维变分算法的红外高光谱(IASI)卫星遥感大气温湿廓线研究

大气温湿度廓线是大气重要参数,在数值天气预报及天气预警中具有重要的应用价值。为获得高精度的大气温度与水汽混合比廓线数据,研究了基于Metop-A/IASI红外高光谱资料的大气温度与水汽混合比廓线变分反演方法。利用IASI高光谱传感器温度和水汽探测通道资料,结合CRTM模式和WRF模式预报技术,使用一维变分方法,研究了卫星资料质量控制、背景误差协方差本地化、观测误差协方差计算等方法,构建了大气温度及水汽混合比廓线变分反演系统,并在北京、青岛、沈阳3个地区开展了反演试验。以探空为标准的反演结果对比显示,使用WRF模式预报值作为背景场,温度的平均误差绝对值小于0.6 K,均方根误差为0.89 K;水汽混合比的平均误差绝对值小于0.021 g/kg,均方根误差为0.02 g/kg。试验结果表明:基于一维变分方法,可以利用Metop-A/IASI红外高光谱资料进行大气温度与水汽混合比廓线高精度探测。     

GTSPP资料在BCC海洋资料同化系统中的同化效果分析

介绍了国家气候中心第二代海洋资料同化系统(BCC_GODAS2.0)所用的模式和同化方案,并设计了两个试验对同化系统的效果和稳定性进行检验:一个是加入GTSPP资料的1990—2008年19 a的同化试验,另一个是同时段内不加任何资料的模拟试验。利用OISST和SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据集对试验结果进行评估。评估结果表明,加入GTSPP资料的同化结果可以有效改进原模式对温度和盐度的模拟。在表层,整个海洋的温度和盐度场误差都有所减小,其中热带太平洋的改进效果最为明显;此外,同化结果能更好地反映Nino3和Nino4区海表温度的时间演变。垂直层次上的修正效果也很明显,在200 m左右的混合层效果改进最好,温度的均方根误差可减小1.5℃,盐度的均方根误差可减小0.6 psu。     

海洋环流模式中卫星遥感资料同化的应用进展

物理海洋研究长久以来一直受到观测资料不足的制约，然而这一状况随着现代观测技术的迅猛发展得到了很大的改善。卫星遥感技术的发展提供了覆盖全球的、连续、实时的卫星观测数据，这是其他任何资料都无法比拟的。这些数据大部分难以直接运用来改善气候预测或数值模拟分析，然而资料同化技术的出现和发展改善了这一情况。     

卫星遥感海表温度资料和高度计资料的变分同化

利用国家气候中心正在发展的第二代全球海洋资料同化系统(BCC_GODAS2.0),针对多变量同化的协调性问题,发展了一种基于三维变分框架(3DVAR)下的高度计和海表温度(SST)相互约束的同化方法。该方法使海面高度和SST资料在同一个动力约束关系下进行同化。在一般方法中,海面高度和SST观测项是代价函数中2个独立的观测项,海面高度项引入动力高度计算公式,海表温度项用统计关系进行垂向投影。在代价函数的实际求解的计算过程中,虽然其总体积分效应受海面高度观测的约束,但整个水柱中各层温盐分析变量的调整是无序的。针对这个问题,文章提出一种新的同化方案。该方案将SST的观测项并入海面高度观测项中,海面高度的一部分,确切说是上层海洋部分,由SST决定,因此至少在SST的统计关系能影响到深度的上层海洋,在代价函数的求解过程中,温盐的调整是受较强的统计关系约束的,而这种统计关系的有效性已经在很多SST的同化试验中被其他学者广泛应用并证明。利用该方法,对1993—1997年的AVHRR卫星遥感海表温度资料进行变分同化试验,用TAO、OISST和SODA数据集进行检验证明,通过对卫星遥感资料的同化能够有效改进对海洋温度和盐度的估...     

从GTS获得的海洋温、盐资料在BCC海洋同化系统中的质量控制及同化结果初步分析

介绍了从全球电信系统(GTS)上获得的海洋温度、盐度观测资料在中国国家气候中心(BCC)新一代海洋同化系统中的应用情况。通过资料的质量控制判断温、盐观测的重复记录、观测深度、地形、极端值、气候变率、层结、空间差异,有效地过滤了错误的或不可靠的观测信息。质量控制后,将温、盐观测资料加入同化系统,有效地改进了模块化全球海洋环流模式MOM4中的全球热带、副热带海洋,尤其是太平洋地区的多年平均海表温度、盐度场分布特征;此外,同化温、盐资料对南北半球中纬度地区的海表温度分布特征也有明显的改进。对比同化前后的均方根误差(RMSE)发现,同化后大部分海区,尤其是热带海洋的海表温度/盐度的均方根误差明显降低,降幅通常在0.1—1.0℃/psu,模拟与观测的海表温、盐分布特征也更为接近。进一步分析指出,同化明显地改善了模式对Nino3、Nino4区海温时间演变特征的模拟,同化后的Nino3海温与最优插值海表温度的差异减小,但其通常在上半年改进较多(差值绝对值多在0.5℃左右),而在下半年则改进较少(差值绝对值常达1℃左右);Nino4区的海温特征则改进明显,其与最优插值海表温度的差值绝对值通常都控制在0.5℃以下。     

参加2007年AOGS会议总结

亚洲一大洋洲地球科学学会（AOGS）是由亚洲、大洋洲以及部分北美和欧洲的地球科学科技工作者组成的国际学术组织，会员超过1000人。其宗旨是为从事地球科学研究工作的组织和个人提供合作和交流的平台。亚洲一大洋洲地球科学学会第4届年会（AOGS 2007 Asia Oceania Geosci—ences     

基于三层嵌套网格的珠江口冬季盐度层化的数值模拟

运用三层嵌套网格的ROMS模式较好地模拟了2009年冬季珠江口的主要水动力过程和盐度分布。结果表明,珠江口盐度层化具有明显的潮周期变化特征,涨潮时表底层盐度差较小,层化较弱;落潮时层化较强。利用势能异常变化平衡方程分析影响层化的贡献项,结果表明势能异常的平流项和应变项是影响珠江口势能异常变化的主要因素。     

短中期降水温度天气过程区域分布的研究

运用旋转主分量方法对分布于全国621个站点的候降水量和2214个站的逐日最高最低气温进行分析。得到4个季节的降水气温主特征模态及其相对应的时间变率。分析结果表明，该方法所分解得到的特征模态较好地反映了全国不同区域降水温度演变的差别，依据各模态的相关系数将全国划分为不同的降水温度天气区。最后。获得表征全国不同天气特点的252个代表站，这些站的资料可作为提高要素客观预报、扩展服务领域的基本资料。