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利用卫星高度计和数值模拟研究我国东南沿岸风暴潮

李晓辉   2018-06-11

       近日我室硕士研究生李晓辉(现已考取北京航空航天大学博士生)在国际著名期刊Remote Sensing上发表了关于风暴潮卫星观测和数值模拟的文章,通讯作者为加拿大渔业海洋局韩国奇研究员和实验室杨劲松研究员。

       随着卫星高度计的测高精度与卫星定轨精度的不断提高以及数据处理方法的改进与成熟,卫星高度计数据的应用领域越来越广泛,而卫星高度计在近岸的研究和应用均处于探索阶段。风暴潮带来的灾害日趋严重,这对防灾和减灾方面的研究有了更高的要求,所以十分有必要加强风暴潮观测和预测能力。针对台风“赛斯”,我们利用T/P沿轨数据研究风暴潮最大增水(Figure 1)。同时基于FVCOM模型,建立了适用于我国海域的天文潮—风暴潮耦合模型。通过数值模拟,研究了天文潮、风暴潮和天文潮—风暴潮耦合等要素对风暴潮增水的影响。基于涵盖了点、线、面三个层次的验潮站、高度计数据和模式数据,详细分析和探讨了风暴潮的形成机制。结果表明,风场对风暴潮增水影响较大,重建的风场有利于风暴潮增水的模拟。利用高度计数据进行校准后的风暴潮模型结果的均方根误差从0.15 m 降到0.10 m,并且与验潮站数据也十分吻合,几乎同一时刻达到最大增水(1.01 m)。进一步研究表明,天文潮—风暴潮的相互作用为最大增水贡献了34%;并且本次风暴潮产生了开尔文波,沿着近岸向西南传播(Figure 2)。总的来说,卫星高度计数据可对风暴潮的数值模型进行校准,从而提高风暴潮模拟的效率和精度。

引用:Li, X., G. Han, J. Yang, D. Chen, G. Zheng and N. Chen. Using Satellite Altimetry to Calibrate the Simulation of Typhoon Seth Storm Surge off Southeast China. Remote Sensing, 2018, 10(4): 657.

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Figure 1. Altimetric sea surface height anomalies along Track 88 observed by T/P. Blue: Cycle 76 during Typhoon Seth. Red: Cycle 75. Black: Cycle 77. CTOH, Centre for Topographic studies of the Ocean and Hydrosphere.

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Figure 2. (a–f) show temporal change of the model non-tidal sea surface height anomalies and the forcing wind fields at 03:00, 04:00, 05:00, 06:00, 07:00 and 08:00 on 10 October.