台风浪预报中初始场的资料同化研究

我国海岸灾害频发，台风浪预报是涉海领域的一项重要研究课题。本课题旨在通过对SWAN波浪模型的初始场进行资料同化的基础研究，建立较完善的台风浪资料同化数学模型。本课题理论推导'近岸波谱逆向推算深水波谱'的方法，在物理模型验证基础上，创新性地把由此推算的深水波谱资料通过资料同化技术应用于台风浪数学模型中，实现顺序资料同化方法对近岸观测资料均匀性及各向同性的要求；基于台风浪模拟对风场资料的严重依赖性，本研究不仅通过波浪观测资料对初始波浪场进行修正，同时还通过资料同化气象模型更新初始风场，以提升预报风场的质量；为了消减资料同化过程中，因为波浪场与波浪模型不协调而产生的误差解，引入数字低通滤波器，对波浪分析场进行初始化处理，该研究内容在波浪资料同化领域具有一定的前瞻性。课题成果在提升台风浪预报的准确度、发展浅化波谱的逆向应用以及完善波浪资料同化技术等方面，彰显重要的理论研究价值和广阔的应用前景。

我国海岸灾害频发，极端海况的模拟和研究是海洋科学和海洋工程领域一项重要研究课题。本课题建立了资料同化波浪模型，解决了初始化问题，对极端天气下（特别是台风）的波浪场进行模拟预报，结果显示，该模型能够较好的模拟本地和异地的波浪场。该项目对波谱逆向推算、风场同化以及初始化等问题展开了讨论。除去数值模型研究以外，本课题还对极端波浪和极端海况的再分析资料和观测资料进行了研究。研究中发现已有的统计方法并不能很好的预测单个极大波浪的出现，因此我们提出了改进的波高分布公式，并对极端波高的长期分布特性和产生机制进行了研究。气候变化背景下，台风登陆地点和影响强度的长期变化是该项目的另一个研究课题。我们通过分析长期资料，发现侵袭我国沿海的台风频率与ENSO显著相关，而其影响强度（台风暴潮水位）则与全球气温相关。该项目完成了既定的资料同化的研究目标，并较好的拓展了极端波浪和极端海况的变化研究，为进一步改进现有波浪数学模型和开发长期预报模型提供了理论依据。在本课题资助下，申请人以第一作者发表高水平论文7篇，其中6篇SCI检索。