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最新研究揭示东中国海海浪气候及极值分布

东中国海海浪N年一遇有效波高空间分布,左列来自卫星高度计(TOPEX/POSEIDON),中列为大气再分析数据(ERA-Interim),右列为海浪模式结果(W

东中国海海浪N年一遇有效波高空间分布,左列来自卫星高度计(TOPEX/POSEIDON),中列为大气再分析数据(ERA-Interim),右列为海浪模式结果(WW3)

(36500365uux.cn报道)据EurekAlert!:海浪既是灾害也是能源。最近一项研究揭示了东中国海海浪气候及极值分布,相关海浪图对于区域海洋环境保障与资源开发具有重要意义。

研究相关的论文题为:“Climate and extrema of ocean waves in the East China Sea”,近期在线出版于 Science China Earth Sciences(《中国科学:地球科学》英文版),由浙江大学宋金宝教授担任通讯作者撰写。研究者利用最新水平的海浪模式,开展东中国海海浪后报试验,揭示了东中国海海浪气候与极值分布。

海浪的气候与极值研究需要长时间的数据积累,因此相关研究颇具挑战性。获取海浪数据的最好方法是借助浮标进行现场观测。然而,浮标现场观测费钱费力,获取长时间数据非常困难,因此东中国海的浮标现场观测非常稀少。即便如此,随着卫星高度计的发射成功,刻画海浪的重要参量有效波高已有20余年的观测积累,同时,同化卫星高度计资料的大气再分析产品也经历了数次更新。因此,海浪的气候与极值分析已具备一定的数据基础。

然而,边缘海特别是东中国海海浪气候与极值研究仍然存在瓶颈,主要表现为卫星高度计的跨轨道空间分辨率过于粗糙,对于边缘海研究而言存在明显不足,于是卫星高度计及大气再分析产品所表征的东中国海海浪气候与极值需要重新审视。相比较而言,卫星反演的海表面风场通常具有较高的分辨率,于是直接使用海表面风场驱动海浪数值模式是当前获取长时间海浪数据的有效途径。对于东中国海而言,此前的研究仍然没有综合考虑卫星高度计、大气再分析产品和海浪模式后报结果,以研究东中国海海浪气候与极值的空间分布。

该项研究使用第三代海浪模式对1988至2002年的北太平洋海浪进行后报,并分析其中的东中国海海浪结果。研究首次进行了多源数据的比对,展示了当前卫星高度计资料用于东中国海海浪气候与极值研究的不足,证实了大气再分析产品的东中国海海浪气候与极值和卫星高度计产品吻合一致,并发现海浪模式后报结果所表征的东中国海海浪极值与大气再分析产品(或卫星高度计资料)之间的空间型差异(图1)。

论文第一作者国家海洋局第二海洋研究所何海伦副研究员认为,虽然东中国海海浪气候与极值研究需要更多的浮标现场观测数据进行验证,但是文中所表述的海浪模式后报结果与大气再分析产品(或卫星高度计资料)的差异值得科学研究者和工程应用人员的重视。进一步,大气再分析产品同样使用第三代海浪模式,但其同化了卫星高度计资料,使得大气再分析产品更接近卫星高度计资料。然而,卫星高度计资料并非准确无误,于是海浪模式是否需要同化卫星高度计资料仍然值得商榷。

这一研究结果无疑给出东中国海海浪研究更深入的观察。它不仅对于区域海浪研究具有重要的科学意义,而且对于海洋环境保障及资源开发利用具有一定的应用价值。

该项研究得到了国家自然科学基金(Nos. 41476021, 41576013 & 41321004),国家高技术研究发展计划(No. 2013AA122803)和全球变化与海气相互作用专项(No. GASI-IPOVAI-04)资助。

更多详情请阅原文:

He H L, Song J B, Bai Y F, Xu Y, Wang J J, Bi F. 2018. Climate and extrema of ocean waves in the East China Sea. Science China Earth Sciences, 61,
https://doi.org/10.1007/s11430-017-9156-7
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCES/doi/10.1007/s11430-017-9156-7?slug=abstract https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11430-017-9156-7




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