论文部分内容阅读
高频地波雷达是一种观测海表流速、海浪以及海表风场的仪器。其通过在岸基向离岸几十至几百公里的海域发射并接收电磁波，反演海表流等信息。高频地波雷达观测系统对于近海海洋环境的实时数值同化与数值预报有着重要的作用。本研究利用基于区域海洋模式(ROMS)的三维变分同化(3DVAR)系统，将中国科学院南海海洋研究所设立在粤西沿岸的双站（博贺站和斗龙站）高频地波雷达表层海流观测数据同时或单独同化进模式中，并进行了相关的数值同化试验。 本研究首先将双站高频地波雷达表层海流观测数据同化进模式中。结果表明，同化双站高频地波雷达表层海流观测能显著改善模式对表层海流的模拟。同化后海表流场纬向分量与经向分量的均方根误差在台风(201508，鲸鱼)前分别减少了48.0％和34.5％，在台风期间则分别减少了20.4％和36.4％。同化高分辨率的高频地波雷达表层海流观测数据能够很好地弥补模式在模拟海洋小尺度结构方面能力的缺陷，从而为模式继续向前积分提供一个较优的初始场。另外，针对“观测资料覆盖率”和“同化间隔”两个影响因子的敏感性试验结果表明:1）当观测覆盖率大于40％时，不同的观测覆盖率的同化效果几乎无差别。模式背景误差协方差能够很好地弥补高频地波雷达在空间上的缺测信息;2）同化效果的持续性受到同化间隔的影响。过频繁的同化会造成模式初始场动力不平衡加剧，使得同化效果的持续性变差，而过大的同化间隔则会使同化效果在下一次同化到来前消失。当同化间隔取6小时或12小时时，同化效果的持续性达到最优。此时，同化对模式预报改善持续的时长为4～6小时。 此外，本研究还尝试了将单站高频地波雷达表层径向流观测数据同化进模式中。同化结果表明，在台风前，同化单站高频地波雷达表层径向流观测数据能够显著地减少模式海表流场径向分量的均方根误差，且基本保持切向分量的均方根误差不变。而在台风期间，模式海表流场径向流分量的均方根误差虽然在同化后有所减少，但切向分量的均方根误差却增大了。这可能是模式对海表流场模拟能力的降低以及观测区域海表流场的剧烈变化导致的。