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辛宝恒对“渤海近海风场推算模式”创建过程的回顾和展望

已有 2195 次阅读 2015-7-24 10:27 |个人分类:科学教育|系统分类:科研笔记| 模式, 大风, 渤海, 推算

通过对亲身主持参与“渤海近海风场推算模式”创建过程的回顾,展望当今该模式被人们所认可、接纳并投入到海上实际大风预报业务中应用情景,心中倍感愉悦和自豪。同时,悠然产生出要进一步提高海上大风预报研究水平的勇气和信心。通过这种现身的回顾和展望,祈盼对后人有志之士能有所启迪、有所借鉴以达到传承发扬光大之目的。

笔者对渤海大风预报的研究始于70年代初期,止于90年代中期。在80年代后期给出了一种利用陆地站测风推算“渤海近海风场的模式”。使用塘沽站代表沿岸陆地站,渤海7号观测平台代表近海站。对于所给出的推算模式,我们采用分两步逼进的做法。首先使用Hsu{1981}的动力推算模式为基值;其次。使用历史海、陆大风对比观测资料,用最小二乘法模拟出不同季节、风向下由于海陆下垫面热力性质差异对风速订正值。最后,基值与热力订正值叠加而得到总推算值。笔者分两步叠加做法的风场推算模式,在当时具有一定的新意。在海上经常缺乏观测资料情况下给出的推算模式,具有一定的实际意义。

该渤海风场推算模式的创建具有以下特点;一是较好的借鉴和吸收了美国国家海洋和大气管理局{NOAA}Hsu{1981}的“海上风场推算模式”给出的边界层大气运动控制方程具体解法和步骤。二是我们在此基础上,针对渤海西海岸这一既定的地形、地貌推算出海、陆边界层的不同高度,海、陆下垫面不同的阻力系数等参数,而重新确定出渤海西海岸边界层大气运动控制方程的解。除此之外,我们还考虑到当风场掠过海岸线时;风场不仅受到海、陆下垫面粗糙度不同对风场产生的动力影响,还会受到由于海、陆下垫面热力性质随日变化、季节变化等所造成的差异的热力影响。海陆下垫面热力性质差异对风场产生的影响,是绝对不可忽视的重大“祸源”。特别是在秋冬季夜间,大陆是冷源,海洋是热源的差异更加加剧。当风场掠过海岸线由冷源跨入热源区域时,就会加剧锋生的作用。往往会诱发突发性大风过程的产生,弄得始料不及,是一些“海难事故”产生的根源。

正是这种既考虑动力又考虑热力影响两步做法“渤海近海风场推算模式”,较好的反映出风场掠过海岸线时真实的物理过程。通过检验,该两步做法的风场推算值,甚至很好的模拟出海上风场的日变化趋势。

1992年上海市气象局徐家良最早参照渤海风场推算模式的两步做法,建立起了“长江口外风速的近似推算模式”。在讨论一节中指出,“本文提出的在不同季节、风力等级下利用沿岸陆地站测风推算近岸海上风速的模式与辛宝恒等提出的根据不同季节、风向下类似的渤海近海风场的近似推算模式相比较,历史拟合准确率约高5%。据统计表明,其原因是不同风力等级下的海陆风速值差异远高于不同风向下的比值”。

1995年南通市气象局任遵海等发文“江面风与陆地风的对比观测结果及其分析”指出,“天津市气象科学研究所辛宝恒等,在1984年秋冬经过中尺度观测试验,得出渤海海岸三站平均的边界层高度963m及其相关方程。辛宝恒等应用于以上两式及相关数据应用于渤海近海风场推算而获得成功。渤海近海海域与长江口江域可视为基本相当。本文直接加以引用,得出江面风场推算模式”。

2008年浙江省气象科学研究所朱持则等发文“远望号风力观测资料对风场的动力热力实验”,指出,“检验了Hsu等动力计算模拟和辛宝恒等的热力订正方法。修订了东海北部海域计算参数的经验值。得到了动力模型推算比值廓线。确定出不同时次的热力方程。结果表明,由陆上资料可以很好的推算海上的风速,其有一定的实际应用价值”还指出,“辛宝恒等{1987}在Hsu的动力模型基础上,将热力性质差异形成的不同温度层结,对风场产生的热力影响作了进一步的研究。指出,在弱风条件下热力作用的重要性。并模拟出了不同季节、风向下渤海区海陆风比值的显著的日变化趋势”。

2007年天津市气象科学研究所何群英等发文“利用渤海风场推算模式对中尺度风场预报订正实验”指出,“辛宝恒研究了一种在既考虑动力有考虑热力影响情况下,由塘沽站测风推算其东南方大约50Km处7号平台的风场的近似模式。在考虑下垫面动力影响时,使用了Hsu的推算模式。并对该模式进行了一些调整和改进。在考虑下垫面热力对风场产生的影响时,由于不同季节、不同风向下海陆的风速差值不同,所以对资料采取距平处理分析方法,分别建立统计相关方程。从而得出对海风的估值。”还指出,辛宝恒根据对多年海陆风速对比分析,对一些参数进行了修订,得出海面边界层高度为620m,沿岸边界层高度为1014m,陆地阻力系数为0.0075等,辛宝恒的方法正确的反映了渤海海陆风场的特征…”。

2011年天津市气象台杨晓君等发文“海面风场订正对风暴潮数值模拟的影响”。指出,“Hsu在1981年提出由陆地站测风推算海上风场推算模式,辛宝恒在其基础上提出渤海近海风场一种近似推算模式…”。使得渤海风暴潮数值模拟实验,准确度有着明显提高。

“渤海近海风场推算模式“的创建,已过去28个年头了,改进还不断在继续,应用还不断在拓展…。

 

 



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