海洋所建成東中國海海洋動(dòng)力環(huán)境四維變分同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)
日前,中科院海洋環(huán)流與波動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尹寶樹課題組基于ROMS模式四維變分同化方法,建成了東中國海海洋動(dòng)力環(huán)境四維變分同化預(yù)報(bào)系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運(yùn)行。
在中科院海洋所海洋大數(shù)據(jù)中心支持下,實(shí)現(xiàn)了預(yù)報(bào)結(jié)果交互式展示和預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的下載(訪問地址:https://4dvars.apps.iocasdata.com/)。該系統(tǒng)采用了新的含潮同化方法,實(shí)時(shí)同化近?,F(xiàn)場觀測及遙感觀測資料,顯著改善了海洋中尺度過程的短臨預(yù)報(bào)能力。同化的數(shù)據(jù)包括中國科學(xué)院近海觀測研究網(wǎng)絡(luò)(OMORN)黃海-東海海洋觀測站的浮標(biāo)觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星觀測的海表面溫度、海表面高度、Argo浮標(biāo)等多種海洋觀測數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)的建立是基于研究團(tuán)隊(duì)最近發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Ocean Modelling上的研究成果。在該成果中,研究團(tuán)隊(duì)采用了新的含潮同化方法,評(píng)估了同化不同觀測資料對(duì)模擬技巧的影響,并闡述了同化對(duì)動(dòng)力過程的影響及機(jī)制。除業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)同化的數(shù)據(jù)外,團(tuán)隊(duì)還同化了OSCAR海流分析場和漂流浮標(biāo)的歷史數(shù)據(jù),驗(yàn)證了系統(tǒng)同化海流觀測數(shù)據(jù)的能力。

東中國海四維變分同化動(dòng)力環(huán)境業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)
以往的研究中,海洋模式在同化中往往不包含潮汐或者在同化中濾掉潮汐,這樣的方法在潮汐強(qiáng)迫較強(qiáng)的近岸區(qū)域有其局限性。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)之一即是實(shí)現(xiàn)了東海陸架上含潮同化。由于潮汐和中尺度過程在時(shí)間尺度和振幅上的巨大差異,二者不能同時(shí)同化。研究團(tuán)隊(duì)濾掉觀測中的潮汐,將其用模式模擬的潮汐替代,從而只訂正中尺度信號(hào),保持潮汐信號(hào)不變。研究結(jié)果顯示,在暖季東海陸架上,在同化中包含潮汐可以減小海表面溫度和溫躍層以下的溫度預(yù)報(bào)偏差。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn):潮汐強(qiáng)迫的缺失,會(huì)導(dǎo)致海洋混合層層結(jié)加強(qiáng),海底混合減弱,從而使得熱量積聚于海洋上層,造成溫度預(yù)報(bào)的偏差?;诎殡S模式,研究團(tuán)隊(duì)定量評(píng)估了同化對(duì)黑潮流量及黑潮入侵的影響,發(fā)現(xiàn)觀測影響在黑潮流量的計(jì)算斷面附近最大,沿著黑潮路徑有大值分布區(qū)。借助于伴隨模式,研究團(tuán)隊(duì)闡明了觀測影響的物理機(jī)制,查明觀測影響受模式預(yù)報(bào)技巧、波動(dòng)傳播路徑、背景誤差協(xié)方差和觀測誤差協(xié)方差的設(shè)置等多種因素影響。這一成果深化了對(duì)同化如何影響模式動(dòng)力過程的理解。
論文第一作者為在讀博士生何志偉,通訊作者為楊德周研究員。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。
論文信息如下:
He, Z., Yang, D., Wang, Y., & Yin, B. (2022). Impact of 4D-Var data assimilation on modelling of the East China Sea dynamics. Ocean Modelling, 176, 102044. doi: https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2022.102044
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1463500322000750?via%3Dihub
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