不同天气系统影响下块体法计算海气通量的误差估计与船基海气通量计算

发布时间：2020-06-12 15:36

【摘要】： 本文利用2006年3月-5月南海茂名海上观测平台的海气通量观测资料,结合NCEP再分析资料和FNL再分析资料,分析了基于相似理论设计的通量软件COARE 3.0(块体法)在不同天气系统影响下计算海气热通量的特点,以及相对于涡动相关法的相对误差估计。并利用“908专项”中获取的北部湾夏季航次的海洋气象和大气边界层观测数据,设计了涡动相关法在计算船基湍流观测数据中的订正处理方法。并将该方法用于北黄海和南黄海两个海域4个季节的海气通量计算中,得到了相对合理的计算结果。主要结论如下： (1)研究发现,对于固定的海上观测平台,使用COARE 3.0和常规海洋气象观测计算海气通量时需要考虑天气尺度系统对小尺度湍流涡旋的影响,针对不同的天气系统背景进行适当的订正：海气通量观测点处于高压后部、低压前部,或是低压控制区域,925hPa层的上升运动较强,风向主要从海面吹向陆地时,使用COARE 3.0计算的结果偏小与涡动相关法得出结果的相对误差潜热通量约为95.8%；感热通量约为205.8%。观测站处于高压内部、高压脊等较明显的高压控制区域,且平均气温偏低,925hPa层存在弱的下沉运动,从海面吹向陆地的风不明显时,使用COARE 3.0计算的结果明显偏大。与涡动相关法得出的结果相比,相对误差潜热通量约为275.6%；感热通量约为156%。观测时段内,使用COARE 3.0计算的月平均潜热通量相对误差范围在2.5%-43%之间,呈现出相对误差有随风速增大而减小的趋势；感热通量的相对误差范围在13%-69%之间,相对误差呈现随海气温差增大而增大的趋势。 (2)对于船基通量观测的处理,充分考虑了不同海区涌浪对船体摆动造成的影响,设计了根据不同的涌浪频率相应进行w方向风速的滤波,经处理后的用于涡动相关法计算的湍流通量与经过订正后的块体法结果相比,得到了比较合理的结果。在风速大、涌浪大的特殊情况下,直接使用涡动相关法计算通量的误差比较大。剔除这些记录后,采用涡动相关法计算的结果与采用COARE 3.0软件和常规气象观测计算的通量在不同天气系统条件下适当订正的结果基本相当,祛除涌浪对船体影响后的船基通量观测记录可以用来估计海区的通量。 (3)祛除涌浪影响后的扰动风速用于涡动相关法计算海气通量的处理方法应用于908调查中黄海南、北两个区域的船基海气通量计算,发现黄海区域的通量存在明显的季节差异,并且南北两个海区的通量特征存在明显的差异。
【图文】：

气通量,茂名

本文所用的固定观测平台资料是从位于南海茂名的海洋气象海上观测平台取的直接实测资料。该海洋气象观测平台是广州热带海洋气象研究所在国家财部、科技部和广东省气象局大力支持下提高基础科研能力的重要举措，既是建海岸带海一陆一气相互作用综合观测系统的重要组成部分，也纳入了广东省电白家气候观象台“二站一平台”体系建设中。海洋气象观测平台的建成，为研究海北部海岸带海一陆一气相互作用以及近海台风、海岸带暴雨和海雾等海洋灾害气发挥了关键作用，对提高科技创新能力有重要意义。该海洋气象观测平台(图1)总高度53m，上部为25m钢塔，下部由重力式础、支撑钢管和三角平台组成。平台安装在东经111“23’26”、北纬21。6’24”，也就是茂名博贺港南约6km的海床上，海水深度约为17m，观测点受地下垫面的影响较小，可有效获取具有代表性的海气边界层、近海海洋观测数。

海气通量,观测仪器

图2.船一堪海气通量观测仪器Fig2Air-seaheatfluxobservationinstrulncntonboardtheshiP其他研究资料本文还选取了美国国家环境预测中心及国家大气研究中心(NcEP/NcAR)提空间分辨率为2.50义2.50，包括海平面高度场日平均再分析资料，以及FNL析资料中的6hour间隔的925hPa垂直速度场资料，时间范围是2006年3一5月31日。本文研究所用的方法
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P732

【参考文献】