變分方法在渤海海域ASCAT風(fēng)場(chǎng)訂正中的應(yīng)用

郭玉娣 劉彬賢 梁冬坡

(天津海洋中心氣象臺(tái)， 天津 300074)

引 言

渤海為三面連接內(nèi)陸的內(nèi)海，受陸地和海底地形的影響海上風(fēng)速比沿岸陸地要大，離岸越遠(yuǎn)，風(fēng)速越大。海面風(fēng)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)對(duì)于理解海洋-大氣之間的相互作用以及開(kāi)展海洋、大氣領(lǐng)域的相關(guān)研究尤為重要[1-3]。然而傳統(tǒng)的海面風(fēng)場(chǎng)多來(lái)自浮標(biāo)、船舶、石油平臺(tái)、島嶼等常規(guī)觀測(cè)系統(tǒng)，這些觀測(cè)站數(shù)量少，多離海岸線較近，覆蓋范圍和空間分辨率均難以滿足科研和業(yè)務(wù)需求。

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星可以全天候、高空間分辨率地監(jiān)測(cè)海面[4-6]。ASCAT(advanced scatterometer)是歐洲太空局研制的新型散射計(jì)，能夠同時(shí)探測(cè)海面10 m高度的風(fēng)向和風(fēng)速，近岸ASCAT風(fēng)場(chǎng)空間分辨率為12.5 km×12.5 km，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到了很好的應(yīng)用[7-10]，已經(jīng)成為數(shù)值預(yù)報(bào)模式中海上重要的初始場(chǎng)同化數(shù)據(jù)之一，在海風(fēng)預(yù)報(bào)中具有十分重要的作用。目前國(guó)內(nèi)對(duì)ASCAT數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用多集中于對(duì)比分析ASCAT與海岸線觀測(cè)站之間的差異，研究表明：ASCAT風(fēng)速在較遠(yuǎn)海域的可信度較高，受陸地和地形的影響，在較近的海域風(fēng)場(chǎng)誤差略大[11-14]。目前對(duì)ASCAT數(shù)據(jù)的訂正研究報(bào)道較少，且可用的海上觀測(cè)數(shù)據(jù)較少，多靠近海岸線，代表性較差，沒(méi)有較好的訂正方法將兩種數(shù)據(jù)有效結(jié)合并應(yīng)用到現(xiàn)有的海洋業(yè)務(wù)中[15-16]。此外，對(duì)于渤海這樣的內(nèi)陸海，受陸地和海底地形影響較大，ASCAT數(shù)據(jù)在渤海的誤差大小，精度如何提高，如何同化到模式中提高大風(fēng)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，均值得研究。

本文對(duì)比分析2017年9月—2018年2月海上平臺(tái)自動(dòng)站、海島站、浮標(biāo)站與石油平臺(tái)共計(jì)30個(gè)觀測(cè)站的風(fēng)場(chǎng)與ASCAT風(fēng)場(chǎng)，獲取ASCAT風(fēng)速與風(fēng)向誤差。基于變分方法，利用海面觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)訂正ASCAT風(fēng)場(chǎng)，對(duì)海面觀測(cè)站進(jìn)行逐個(gè)檢驗(yàn)，得到每一個(gè)海面觀測(cè)站的訂正誤差，用來(lái)評(píng)判變分方法在遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海中部和渤海海峽5個(gè)海域的適用性，得到空間分辨率為12.5 km×12.5 km、時(shí)間分辨率為12 h的訂正風(fēng)場(chǎng)。利用變分方法解決海面觀測(cè)數(shù)據(jù)空間分辨率低、ASCAT數(shù)據(jù)誤差大等問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)大風(fēng)過(guò)程分析，探討變分方法在大風(fēng)監(jiān)測(cè)以及數(shù)值模式改進(jìn)方面的優(yōu)勢(shì)。

1 數(shù)據(jù)與分析方法

1.1 數(shù) 據(jù)

表1為30個(gè)海面觀測(cè)站的信息表，并按照其空間位置將渤海海域分為遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海海峽和渤海中部5個(gè)海域，檢驗(yàn)渤海不同海域風(fēng)場(chǎng)訂正效果。文中采用30個(gè)海面觀測(cè)站的逐時(shí)平均風(fēng)場(chǎng)作為觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將其訂正到10 m高度。

表1 渤海海域觀測(cè)站信息表Table 1 The information of the Bohai Sea observation stations

ASCAT風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)為空間分辨率12.5 km×12.5 km的METOP-A星近海10 m高度風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品。ASCAT選取時(shí)間為2017年9月—2018年2月，海面觀測(cè)站數(shù)據(jù)選取與ASCAT過(guò)境時(shí)間最接近的時(shí)刻。

基于變分方法[17-18]，用海面觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)訂正ASCAT風(fēng)場(chǎng)，得到空間分辨率為12.5 km×12.5 km 的訂正風(fēng)場(chǎng)。訂正前，將風(fēng)向值轉(zhuǎn)換為緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量，訂正風(fēng)速、緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量，共計(jì)3個(gè)變量，為便于統(tǒng)計(jì)誤差，訂正后，再將緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量轉(zhuǎn)換為風(fēng)向。計(jì)算過(guò)程中為檢驗(yàn)變分方法的適用性，將海面觀測(cè)站的風(fēng)速和緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量觀測(cè)值逐一剔除，用變分方法訂正后分別得到各站的風(fēng)速和緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量，比較海面觀測(cè)站的風(fēng)速、緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量與用變分方法訂正所得到的風(fēng)速、緯向風(fēng)分量、經(jīng)向風(fēng)分量，兩者誤差為訂正誤差。

1.2 風(fēng)速訂正

ASCAT風(fēng)速為海平面上空10 m處風(fēng)速，海上平臺(tái)自動(dòng)站、海島站、浮標(biāo)站與海上平臺(tái)受觀測(cè)站多種因素影響，觀測(cè)站離海面高度不一致，因此，將觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)訂正到離海面10 m高度上。

U10=Uz/(Z/10)k。

(1)

式(1)中，U10為海平面上空10 m處風(fēng)速，Uz為海平面上空z高度處風(fēng)速，Z為觀測(cè)站高度，k為風(fēng)速隨高度變化的冪指數(shù)，其大小表示了風(fēng)速垂直切變的強(qiáng)度，一般與下墊面性質(zhì)和大氣層結(jié)狀態(tài)有關(guān)，k取經(jīng)驗(yàn)值0.12[19-20]。

1.3 誤差分析

按照ASCAT風(fēng)場(chǎng)過(guò)境時(shí)間對(duì)逐個(gè)觀測(cè)站的風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)比訂正前后風(fēng)速和風(fēng)向誤差(平均偏差、平均絕對(duì)誤差與均方根誤差)，檢驗(yàn)變分方法對(duì)遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海海峽和渤海中部5個(gè)海域的訂正效果。

考慮到風(fēng)向的圓周性，為避免0°和360°之間的間斷引起風(fēng)向統(tǒng)計(jì)結(jié)果偏離實(shí)際，在對(duì)風(fēng)向進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，先將風(fēng)向進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式如下：

當(dāng)dA-ds>180°時(shí)，dA=dA-360°;

(2)

當(dāng)dA-ds<-180°時(shí)，ds=ds-360°。

(3)

其中，dA為ASCAT風(fēng)向，ds為海面觀測(cè)站風(fēng)向。

2 訂正檢驗(yàn)

基于變分方法，用2017年9月—2018年2月海面觀測(cè)站風(fēng)速和風(fēng)向訂正ASCAT風(fēng)速和風(fēng)向。通過(guò)對(duì)比分析訂正前后的風(fēng)速和風(fēng)向誤差檢驗(yàn)變分方法對(duì)遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海海峽和渤海中部5個(gè)海域的訂正效果。

2.1 風(fēng)速訂正檢驗(yàn)

對(duì)比分析2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)速訂正誤差(平均偏差、平均絕對(duì)誤差與均方根誤差)。由表2訂正前渤海海域風(fēng)速的平均偏差可以看到，ASCAT風(fēng)速比海面觀測(cè)站風(fēng)速偏大，渤海海域風(fēng)速平均偏大3.88 m·s-1，其中渤海灣風(fēng)速值相差較大，平均偏差達(dá)到7.26 m·s-1。訂正前渤海海域風(fēng)速平均絕對(duì)誤差與均方根誤差分別為3.98 m·s-1和4.46 m·s-1，其中，渤海灣的風(fēng)速平均絕對(duì)誤差與均方根誤差較高，分別達(dá)到7.34 m·s-1和7.81 m·s-1；遼東灣風(fēng)速平均絕對(duì)誤差與均方根誤差較低，分別為2.55 m·s-1和3.06 m·s-1。

結(jié)合訂正后的風(fēng)速平均偏差看，渤海海域的平均偏差約為1 m·s-1,除渤海灣以外，其他海域風(fēng)速平均偏差為-0.04～0.5 m·s-1，訂正效果較為顯著。渤海灣的風(fēng)度訂正后平均偏差為4.06 m·s-1，與訂正前平均偏差相比，精度提高超過(guò)3 m·s-1。從訂正后的風(fēng)速平均絕對(duì)誤差和均方根誤差可以看到，渤海海峽誤差最小，均小于1.7 m·s-1，渤海灣偏差最大，均大于5 m·s-1。

表2 2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)速訂正誤差對(duì)比(單位：m·s-1)Table 2 Comparison of ASCAT wind velocity errors from Sep 2017 to Feb 2018(unit:m·s-1)

2.2 風(fēng)向訂正檢驗(yàn)

利用緯向風(fēng)分量和經(jīng)向風(fēng)分量，計(jì)算得到風(fēng)向角度，按照風(fēng)的8個(gè)方位分析渤海海域ASCAT與海面觀測(cè)站風(fēng)向的誤差。表3為2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)向訂正誤差，從訂正前平均偏差可以看到，8個(gè)方位的平均偏差為-30°～30°，其中北風(fēng)、東北風(fēng)、東風(fēng)和東南風(fēng)為正，表明對(duì)這4個(gè)方位ASCAT風(fēng)向相對(duì)實(shí)際海面觀測(cè)風(fēng)向進(jìn)行了相應(yīng)角度的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；南風(fēng)、西南風(fēng)、西風(fēng)和西北風(fēng)為負(fù)，表明對(duì)這4個(gè)方位ASCAT風(fēng)向相對(duì)實(shí)際海面觀測(cè)風(fēng)向進(jìn)行了相應(yīng)角度的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。對(duì)比訂正前平均偏差大小可以看到，東北風(fēng)和西北風(fēng)的風(fēng)向偏差較大，對(duì)東北風(fēng)ASCAT風(fēng)向相對(duì)實(shí)際風(fēng)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)約30°，對(duì)西北風(fēng)ASCAT風(fēng)向相比實(shí)際風(fēng)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)約30°；東風(fēng)偏差較小，平均偏差僅為1.68°。從訂正前平均絕對(duì)誤差和均方根誤差的結(jié)果看，西北風(fēng)的平均絕對(duì)誤差和均方根誤差最大，其他方位誤差相差不大。綜上所述，訂正前西北風(fēng)和東北風(fēng)的偏差較大，均在30°左右，前者為ASCAT風(fēng)向相對(duì)海面觀測(cè)站風(fēng)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后者為ASCAT風(fēng)向相對(duì)海面觀測(cè)站風(fēng)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，其他方位偏差不大。

訂正后的風(fēng)向平均偏差為-7°～4°，與訂正前的平均偏差相比，訂正后的風(fēng)向得到很大改善，各方位偏差均在10°以內(nèi)。訂正后的平均絕對(duì)誤差為3°～9°，均方根誤差為4°～11°，相較其他方位，西北風(fēng)平均絕對(duì)誤差和均方根誤差較大，東北風(fēng)平均絕對(duì)誤差和均方根誤差較小。

另外，分別對(duì)2017年9月—2018年2月遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海海峽和渤海中部5個(gè)海域ASCAT風(fēng)向?qū)?yīng)的8個(gè)方位的平均偏差統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海海峽和渤海中部的風(fēng)向平均偏差范圍分別為-24°～32°,-51°～32°,-41°～50°,-17°～33°和-10°～30°，其中，遼東灣、渤海灣、萊州灣和渤海中部在西北風(fēng)和東北風(fēng)2個(gè)方位的平均偏差較大，渤海海峽在南風(fēng)方位的平均偏差較大。對(duì)風(fēng)向的訂正結(jié)果檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，訂正后遼東灣、渤海灣、萊州灣、渤海海峽和渤海中部的風(fēng)向平均偏差范圍分別為-4°～6°,-3°～-2°,-1°～1°,0°～4°和-1°～2°，對(duì)比訂正前后的誤差發(fā)現(xiàn)，變分方法降低了ASCAT風(fēng)向誤差。

表3 2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)向訂正誤差對(duì)比(單位：(°))Table 3 Comparison of ASCAT wind direction errors from Sep 2017 to Feb 2018(unit:(°))

綜上所述，ASCAT風(fēng)速的平均偏差從大到小依次為渤海灣、渤海海峽、萊州灣、渤海中部和遼東灣；ASCAT風(fēng)向的平均偏差從大到小依次為萊州灣、渤海灣、遼東灣、渤海海峽和渤海中部，可見(jiàn)渤海灣的風(fēng)速偏差最大，萊州灣的風(fēng)向偏差最大。通過(guò)對(duì)逐個(gè)觀測(cè)站的訂正結(jié)果檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，變分方法訂正后，ASCAT風(fēng)速和風(fēng)向誤差均明顯降低，可見(jiàn)變分方法可以有效減小風(fēng)速和風(fēng)向誤差，可用于渤海風(fēng)場(chǎng)訂正且訂正效果較好，尤其是對(duì)誤差較大的渤海灣訂正更為重要。

3 訂正結(jié)果

圖1為2017年9月—2018年2月渤海海面觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)分布，其中紅色圓點(diǎn)為風(fēng)速大小，圓點(diǎn)越大表示風(fēng)速越大，箭頭為風(fēng)向，彩色線條為等深線。從風(fēng)速分布上看，渤海風(fēng)速與離岸距離成正比，離岸越遠(yuǎn)風(fēng)速越大。對(duì)應(yīng)等深線分布發(fā)現(xiàn)遼東灣、渤海灣和萊州灣灣內(nèi)等深線均小于10 m，屬于淺海灣，海表易受海底地形的影響，海表粗糙度高，摩擦系數(shù)大，風(fēng)速值??；其他海域等深線均在30 m以上，海面開(kāi)闊，海表不受海底地形影響，摩擦系數(shù)小，風(fēng)速值大。因此，渤海中部的風(fēng)速值較大，遼東灣、渤海灣和萊州灣3個(gè)灣內(nèi)風(fēng)速較小。從風(fēng)向分布上看，2017年9月—2018年2月渤海海域風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，除萊州灣以外，各海域風(fēng)向較為一致。

圖1 2017年9月—2018年2月渤海海上觀測(cè)站及風(fēng)場(chǎng)分布Fig.1 Stations and wind observations in the Bohai Sea from Sep 2017 to Feb 2018

圖2為2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)場(chǎng)與訂正風(fēng)場(chǎng)的對(duì)比分布。ASCAT的風(fēng)速呈北高南低的分布特征，風(fēng)速基本在7 m·s-1以上，高值區(qū)分布在遼東灣東側(cè)，最大風(fēng)速超過(guò)10 m·s-1；低值區(qū)分布在萊州灣，最小風(fēng)速小于7 m·s-1；渤海中部風(fēng)速約為7 m·s-1，渤海灣南北側(cè)與中部風(fēng)速分布不均勻；遼東灣東側(cè)風(fēng)速大于西側(cè)；渤海中部和渤海海峽分布較一致，均為7 m·s-1。2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)向除萊州灣為西風(fēng)以外，其他海域?yàn)槲鞅憋L(fēng)。

訂正后的風(fēng)速高值區(qū)集中分布在渤海中部與遼東灣交界處，風(fēng)速均為7 m·s-1，低值區(qū)分布在渤海灣和萊州灣，風(fēng)速值低于3 m·s-1?？梢?jiàn)風(fēng)速分布與離岸距離相關(guān)，離岸越近風(fēng)速值越小。與ASCAT風(fēng)速對(duì)比，訂正場(chǎng)風(fēng)速均偏小，且在分布上相差較大，尤其是渤海灣的風(fēng)速分布。2017年9月—2018年2月訂正后風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。

圖2 2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)場(chǎng)(a)與訂正風(fēng)場(chǎng)(b)分布Fig.2 Distribution of ASCAT(a) and the corrected wind field(b) from Sep 2017 to Feb 2018

對(duì)比訂正前后風(fēng)場(chǎng)分布可見(jiàn)，變分方法使ASCAT風(fēng)場(chǎng)與海面觀測(cè)風(fēng)場(chǎng)更為接近，尤其對(duì)渤海灣地區(qū)的訂正效果最為明顯，可以很好地將海面觀測(cè)站數(shù)據(jù)與衛(wèi)星面數(shù)據(jù)相結(jié)合，能為海洋模式提供更準(zhǔn)確的初始場(chǎng)信息。

圖3為2017年9月—2018年2月訂正場(chǎng)風(fēng)速與ASCAT風(fēng)速偏差場(chǎng)，表現(xiàn)為負(fù)偏差，即ASCAT風(fēng)場(chǎng)比訂正場(chǎng)風(fēng)速大。從偏差空間分布看，渤海灣偏差最大，超過(guò)-5 m·s-1，其次是萊州灣和渤海海峽，風(fēng)速偏差為-3 m·s-1，渤海中部偏遼東灣一側(cè)風(fēng)速偏差較小，約為-1 m·s-1，其他海域約為-2～-3 m·s-1?？梢?jiàn)偏差較大的海域主要分布在渤海灣北側(cè)，其他淺海灣和渤海海峽次之，渤海中部最小。從整體訂正效果看，對(duì)渤海灣的訂正較為明顯，較大程度修正了渤海灣的風(fēng)場(chǎng)信息?？紤]渤海灣離岸較近且受岸邊地形的影響較大，ASCAT風(fēng)場(chǎng)在反演風(fēng)場(chǎng)信息時(shí)受到較大干擾，因此,ASCAT風(fēng)速比觀測(cè)值大，而渤海中部海面比較開(kāi)闊，離岸較遠(yuǎn)，ASCAT風(fēng)場(chǎng)能夠較準(zhǔn)確地反映其風(fēng)場(chǎng)信息。

圖3 2017年9月—2018年2月訂正場(chǎng)風(fēng)速與ASCAT風(fēng)速偏差(單位：m·s-1)Fig.3 Deviation of wind velocity between the corrected and ASCAT from Sep 2017 to Feb 2018(unit:m·s-1)

4 個(gè)例訂正

渤海海域于2017年12月17—20日出現(xiàn)一次大風(fēng)過(guò)程，風(fēng)向以北到西北風(fēng)為主，平均風(fēng)力7～8級(jí)，陣風(fēng)9級(jí)。12月18日01：00(世界時(shí)，下同)自遼東灣向渤海中部先后出現(xiàn)7級(jí)以上大風(fēng)，18日15：00最大平均風(fēng)速出現(xiàn)在渤海中部觀測(cè)站蓬萊25號(hào)，平均風(fēng)速達(dá)到18.9 m·s-1。圖4為2017年12月17—20日蓬萊25號(hào)風(fēng)速時(shí)序圖。由圖4可以看到，蓬萊25號(hào)于18日00：00—06：00風(fēng)速逐漸增大，07：00有所降低，08：00開(kāi)始逐級(jí)增大，11：00出現(xiàn)7級(jí)大風(fēng)，13：00 出現(xiàn)8級(jí)大風(fēng)，15：00達(dá)到最大，16：00減小為7級(jí)大風(fēng)，20：00風(fēng)量減小到5級(jí)以下。

圖4 2017年12月17日—20日觀測(cè)站蓬萊25號(hào)風(fēng)速Fig.4 Wind velocity at Penglai-25 Station from 17 Dec to 20 Dec in 2017

從12月18日13：00 6級(jí)以上大風(fēng)實(shí)況分布(圖5)可以看到，除渤海沿岸、萊州灣和渤海海峽以外，渤海其他海域均出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng)，遼東灣和渤海中部個(gè)別站平均風(fēng)力在8級(jí)以上，風(fēng)向以北到西北風(fēng)為主，其中，遼東灣的旅大10號(hào)出現(xiàn)8級(jí)大風(fēng)，風(fēng)向?yàn)闁|北。

ASCAT風(fēng)場(chǎng)(圖6a)顯示2017年12月18日13：00除萊州灣以外，渤海海域均出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng)，其中遼東灣、渤海中部和渤海海峽均出現(xiàn)7級(jí)大風(fēng)，遼東灣和渤海灣北側(cè)小部分海域出現(xiàn)8級(jí)大風(fēng)，風(fēng)向以北到西北風(fēng)為主。訂正場(chǎng)(圖6b)顯示，12月18日13：00渤海沿岸和萊州灣均未出現(xiàn)大風(fēng)，其中遼東灣南部、渤海中部、渤海海峽和渤海灣東南部出現(xiàn)6級(jí)以上大風(fēng)，遼東灣和渤海中部最大風(fēng)力達(dá)到8級(jí)以上。對(duì)比ASCAT與訂正場(chǎng)風(fēng)速發(fā)現(xiàn)，ASCAT觀測(cè)到的渤海沿岸風(fēng)速較觀測(cè)風(fēng)速偏大，且在渤海灣北側(cè)出現(xiàn)極端風(fēng)速值，其他海域風(fēng)速分布較為均勻，訂正場(chǎng)風(fēng)速?gòu)慕断蚝Ｓ蛑虚g增大，并刻畫(huà)出大風(fēng)區(qū)；對(duì)比風(fēng)向，ASCAT在渤海灣以北風(fēng)為主，訂正后以西北風(fēng)為主，其他海域風(fēng)向基本一致。

圖5 2017年12月18日13：00 6級(jí)以上大風(fēng)實(shí)況分布Fig.5 Distribution of wind above level 6 at 1300 UTC 18 Dec 2017

圖6 2017年12月18日13：00 ASCAT(a)和訂正場(chǎng)(b)風(fēng)場(chǎng)分布Fig.6 Wind field of ASCAT(a) and the corrected(b) in the Bohai Sea at 1300 UTC 18 Dec 2017

從個(gè)例分析結(jié)果看，利用變分方法訂正后的風(fēng)場(chǎng)可以更準(zhǔn)確地反映沿岸和小區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)特征，可以準(zhǔn)確獲取大風(fēng)極值區(qū)?；谧兎址椒ǎ行ЫY(jié)合ASCAT風(fēng)場(chǎng)和海上觀測(cè)數(shù)據(jù)，能夠精細(xì)化地反映風(fēng)場(chǎng)分布特征，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大風(fēng)變化過(guò)程。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)ASCAT風(fēng)場(chǎng)與海面觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)誤差和變分方法訂正結(jié)果分析，得到以下主要結(jié)論：

1) ASCAT風(fēng)場(chǎng)與海面觀測(cè)站風(fēng)場(chǎng)的誤差分析表明:2017年9月—2018年2月渤海海域風(fēng)速平均偏差約為4 m·s-1，其中渤海灣的風(fēng)速平均偏差較大，渤海中部的風(fēng)速平均偏差較?。徊澈：Ｓ蝻L(fēng)向平均偏差為-30°～30°，其中萊州灣的風(fēng)向平均偏差較大，渤海中部的風(fēng)向平均偏差較小，可見(jiàn)ASCAT風(fēng)場(chǎng)在渤海各海域的可信度均有待提高。

2) 利用變分方法訂正后，2017年9月—2018年2月ASCAT風(fēng)速與觀測(cè)站風(fēng)速的平均偏差減小到約1 m·s-1，風(fēng)向的平均偏差范圍減小為-7°～4°，表明變分方法對(duì)ASCAT風(fēng)場(chǎng)誤差的改進(jìn)效果理想。

3) 對(duì)訂正風(fēng)場(chǎng)分析表明：變分方法使ASCAT風(fēng)場(chǎng)與實(shí)際風(fēng)場(chǎng)更接近，尤其對(duì)渤海灣海域的訂正效果最為明顯。變分方法將海面觀測(cè)站的點(diǎn)數(shù)據(jù)與ASCAT面數(shù)據(jù)相結(jié)合，一方面降低了ASCAT風(fēng)場(chǎng)誤差，另一方面解決了海面觀測(cè)數(shù)據(jù)分辨率低的問(wèn)題，可有效發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。

4) 個(gè)例分析表明：變分方法訂正后，風(fēng)場(chǎng)可以很好地反映沿岸風(fēng)場(chǎng)信息和大風(fēng)過(guò)程中的風(fēng)速極值區(qū)，并能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大風(fēng)變化過(guò)程。