南海多尺度资料同化系统及多年高分辨率再分析产品

主要完成人:彭世球、曾学智、王东晓、齐义泉、陈荣裕

主要完成单位:中国科学院南海海洋研究所

成果奖项情况:2016年海洋科学技术奖二等奖

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项目基于区域海洋模式系统ROMS(Regional Oceanic Modeling System),结合多尺度三维变分同化方法构建南海区域的多尺度三维变分同化系统。该系统能有效地同时同化多种类型的观测数据,包括海表高度、海表温度、海表盐度、海表流及温盐剖面资料。针对不同类型的观测数据空间分布存在差异,其包含的信息的空间尺度明显不同这一特点,我们提出多尺度的概念,即在同化不同类型的观测资料时采用不同尺度的背景误差协方差矩阵及代价函数。另外,由于南海及西北太平洋水体性质存在明显差异,计算背景误差协方差矩阵时也进行分区计算。在此基础上,利用此同化系统同化包括多源卫星观测的海表高度异常(SLA)、卫星观测及船舶观测的海表温度资料,以及来自Argo、WOD及南海海洋研究所航次观测的温盐剖面等历史观测资料,产生了一套多年(1992-2011)高分辨率格点化的南海及邻近海域海表高度和三维温盐流资料集,称为南海海洋再分析产品(A reanalysis dataset of the South China Sea,REDOS)。对REDOS的初步检验,包括与独立的温盐剖面资料、卫星观测的海表高度、验潮站水位观测、漂流浮标观测的海流信息、漂流浮标轨迹及其它再分析产品等资料的对比,均表明了REDOS基本能够再现南海的海洋状态及相关的海洋过程和现象,而且是目前为止南海区域分辨率最高、偏差最小的一套再分析资料。
      南海海洋再分析产品是一套具有高时空分辨率的、具有自主知识产权的再分析资料,填补了我国南海区域高时空分辨率再分析资料的空白,为南海物理海洋学的研究提供了基础数据集,对南海物理海洋学相关的研究具有推进作用,另外也为我国南海区域的渔业生产及海军舰船的水下环境保障提供参考数据,具有重要的科学意义和应用价值。目前,REDOS已经移交到海军海洋水文气象中心,用于国防建设和军事任务决策服务, 对于海洋权益维护和国家安全起到积极的促进作用。另外,该同化产品也在国家气候中心气候预测业务中使用,为该中心开展对南海台风、季风等相关天气气候预测业务提供必需的海洋资料,有利于预测水平的提高。
主要技术指标:
1. 同化系统应具有同时同化多种不同来源不同变量观测资料的能力;
2. 再分析产品的时间长度不少于10年;
3. 再分析产品的水平分辨率不小于1/10度,垂向最大的数据不小于1000米。
4. 再分析产品应包含海表高度、温度、盐度及流场等基础的海洋物理变量,其中温度、盐度及流场与观测资料的平均均方根偏差控制在0.10°C、0.25psu及0.20m/s以内。

南海物理海洋学数据集SCSPOD14

主要完成人:曾丽丽、王东晓、陈举、王卫强、陈荣裕

主要完成单位:中国科学院南海海洋研究所

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海洋科学的很多重要进展都与现场观测资料密切相关。在南海,除了国际World Ocean Database (WOD)数据集和Argo观测系统,中国科学院南海海洋研究所是我国唯一专注于南海区域海洋学研究的国家级研究机构,自1970年代以来实施了大量的科考航次,积累了丰富的观测数据。Zeng等(2016b)在收集WOD、Argo浮标等开放数据的基础上,融入大量中国科学院南海海洋研究所实施的实测数据,经多重严格的质量控制,汇集了51392个温盐廓线。经过网格化处理及平滑处理等步骤,建立了包含南海气候态平均的温盐和温跃层/混合层深度/障碍层厚度的格点化数据集SCSPOD14。该数据集的建立为分析南海区域的热力学过程,水团的时空变化以及南海海盆尺度和中尺度海洋结构特征提供观测基础。文章一经发表(Zeng et al, 2016),即被作为亮点文章在杂志网站首页推荐,同时也得到了国内《大气科学进展》杂志的大力推荐。