近海面海气要素融合及其在夜间海上雾区分析中的应用研究

发布时间：2020-07-19 16:54

【摘要】：随着我国气象与海洋多种监测网的建立,监测资料产品迅速增长,如何将种类丰富的海量多源监测资料,通过有效的技术用于我国气象与海洋的研究与预报服务中,正在成为气象与海洋领域的一个热点研究问题。本研究主要探讨对国家自主海洋和气象卫星监测数据,以及沿海海洋自动站海气监测素要的融合,并在我国东部和黄东海域应用,尤其是应用于缺乏常规监测网的东部海域夜间雾区能见度分布。所用数据融合系统为美国NOAA(The National Oceanic and Atmospheric Administration)所属实验室 ESRL(Earth System Research Laboratory)研究开发的 LAPS(Local Analysis and Prediction System)局地分析与预报系统。多源数据来源于不同的监测设备,具有各自的数据格式,不同的时空分辨率、不同的读取顺序等非统一的特性,因此本研究在使用LAPS系统进行数据融合前,对多源数据进行预处理,包括各种原始数据质量控制及数据预处理。此外LAPS系统自身对数据输入也有限定条件,因此本研究将多源数据依据它们的特征与LAPS输入通道进行匹配方案设计。并对经LAPS系统处理输出的融合分析资料,进行了验证,以确定融合产品的合理性与适应性。我国东部海域是经济活动繁忙海域,由于海洋要素自身时间演变特点,例如潮汐活动,它们造成夜间也成为海上工程与航运的活跃工作时间。因此对夜间海上海气要素和特殊天气的预报预警需求增强。海上缺乏台站监测网,更没有加密站,且要素监测项目有限,因此充分利用卫星信息成为研究重点之一。本研究对东部沿海台站以及海洋卫星和气象卫星在黄海和东海海域的近海面气温、海温、湿度、风场、气压等多源要素进行了系列处理,并通过融合与验证,获得相互协调的、规范化、高分辨率的融合要素产品。进一步地通过FY-3A卫星大气温度湿度廓线多要素资料,进行夜间大雾低能见度分布反演计算,经检验效果良好。进一步地通过LAPS系统处理,对比卫星资料、再分析资料、以及卫星与再分析资料融合的三种方案结果,显示将卫星监测资料与FNL再分析资料的融合效果,对单来源资料反演的大雾低能见度分布有较好的改善效果。并且海上大雾低能见度区的分布,得到FY-3A卫星数据与数值模拟产品的互相验证与信息综合,可信度增强。研究方法与处理流程具有实际应用价值及预报预警的参考意义。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P732
【图文】：

系统流程图,系统流程图,资料预处理,融合方法

逦第三章融合方法与资料预处理逦逡逑第三章融合方法与资料预处理逡逑３．１邋ＬＡＰＳ系统框架逡逑美国国家海洋大气管理局ＮＯＡＡ下属ＥＳＲＬ实验室（其前身是ＦＳＬ）研究开发出的一逡逑套局地分析预报系统（Ｌｏｃａｌ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ邋ａｎｄ邋Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋，简称为ＬＡＰＳ）具有算法开源逡逑透明、可移植、可扩充、高效等特性，可利用多源多要素海洋气象数据进行融合分析，逡逑融合结果可作为科学研究和数值模式的初始场。逡逑＇逡逑

分布图,站点,台站,江苏

４．１多源资料预处理逡逑４．１．１海洋自动站预处理逡逑图４－１为我国东部沿海地区海洋自动站分布图，我国黄海和东海海域沿岸共有３９逡逑个海洋观测站，从图４－１中可知，江苏近海部分，即滨海至吕泗２站点间数据不仅缺失逡逑严重，且站点十分稀少，如果不经过反距离插值法进行站点人工添加，则对于融合后的逡逑分析场在江苏海岸线附近区域的误差将会偏离实际，因此，用反距离插值法进行插值。逡逑根据前人总结的经验和再分析资料都显示，江苏近海附近区域的ＳＳＴ是沿经向分布的，逡逑因此江苏沿岸站点在同一经度上，不同玮度上，ＳＳＴ值与附近站点的数值相差不大，因逡逑此用反距离插值法对江苏沿岸进行站点的添加是可行的。图４－２为新的站点图，在实际逡逑操作中发现在１２１°Ｅ，３２．５°Ｎ江苏沿岸海岸线曲折，根据这一区域的人工站实测数据来逡逑看

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【参考文献】