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基于数据同化的南海北部中尺度涡可预报性研究
许大志
Subtype博士
Thesis Advisor朱江  
2012
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Degree Discipline物理海洋学
KeywordHycom模式 集合最优插值(Enoi) 南海 平均动力高度(Mdt) 海面高度异常 中尺度涡 可预报性
Abstract南海是一个中尺度涡十分活跃的海域,南海中尺度涡的演变(例如产生、发展和消亡)不仅对南海海洋环境场的时空分布,而且对我国南方地区天气和气候的异常变化均有重要影响。本文利用基于混合坐标海洋环流模式(HYCOM)和集合最优插值(EnOI)同化方法构建的中国近海海洋数据同化系统,同化卫星遥感海面高度异常(SLA)和海面温度(SST)信息,并结合实测数据(如SLA、SST、XBT、CTD及卫星跟踪表面漂流浮标等)对该系统进行检验和评估,指出平均动力高度(MDT)对同化SLA的影响,在此基础上,进一步探讨南海北部中尺度涡的演变及其移动路径的可预报性。 首先,利用中国近海海洋数据同化系统,进行一对为期3年(2004年1月~2006年12月)的同化和非同化(即模拟)数值试验。试验结果与前人的研究结果(含观测结果)比较分析表明,该区域模式能较真实地模拟出中国近海的环流结构及其季节变化,再现出该海域温盐结构的空间分布及其季节尺度上的演变特征。同化结果与多种观测结果比较分析表明,同化SLA和SST对模拟结果具有积极的作用,同时同化能够改善模式对中尺度涡的模拟能力。多组7天预报试验结果表明,该系统预报7天后SST的均方根误差(RMSE)保持在0.5~0.7°C之间,比惯性预报的RMSE低0.2°C左右,该系统还能较准确地预报出南海北部的升温和降温过程;同样的,该系统也能预报出南海中尺度涡的发展演变过程。 其次,本文从理论分析和同化试验两个方面研究了中国近海海洋数据同化系统中平均动力高度(MDT)对同化SLA的影响。理论推导表明,即使假设海洋模式为一个线性模式,MDT的误差在整个同化过程中还是会影响SLA分析场。选取3个基于不同方法构建的MDT并结合中国近海海洋数据同化系统进行了3个为期一年(2003年7月1日~2004年6月30日)的SLA同化试验。试验结果表明,SLA分析场对选取的MDT非常敏感,如在南海中部及菲律宾岛周围海域,采用不同MDT的同化结果差异非常明显。为此,本文进一步利用迭代订正法构建了一个新的南海海域的MDT,比较分析结果表明,利用新的MDT同化后的结果与观测结果间的RMSE明显减小,而其相关系数则大幅增加。此外,新的MDT对南海海域次表层热力结构的模拟也有显著的改善。 最后,本文重点对南海北部两个典型的反气旋涡(AE1和AE2)的可预报性进行研究。通过同化结果与观测结果的比较分析可知,同化SLA和SST后,系统能较好地再现出AE1的生成和发展过程以及AE2的发展变化过程,但对它们衰减和消失过程的刻画却不够理想,特别是当中尺度涡的强度较弱时(中心与最外围闭合SLA的差值小于8 cm)。总的来说,在南海北部,当中尺度涡的强度较强时(大于8 cm),中国近海海洋数据同化系统能够较好地再现并预报出其发展演变趋势及其移动路径
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/16132
Collection学位论文(博士)
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GB/T 7714
许大志. 基于数据同化的南海北部中尺度涡可预报性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2012.
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