中国近海海面风场的时空特征分析
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第３ ２卷 第１期 ２ ０ １ ４年３月
海 洋 学 研 究
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ ＭＡ Ｒ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
ｏ ｌ ． ３ ２ Ｎ ｏ ． １ Ｖ ， Ｍ ａ ｒ． ２ ０ １ ４
］ ： ， ： ／ 郝增周 ， 潘德炉 ， 等． 中国近海海 面 风 场 的 时 空 特 征 分 析 ［ 海 洋 学 研 究， 陈心一 ， １ Ｊ ． ０ １ ４， ３ ２（ １） １ ０ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ２ － － ｊ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ４． ０ １． ０ ０ １． ９ ，ＨＡＯ ， ， ＣＨＥ Ｎ Ｘ ｉ ｎ ｉ ｚ ｌ Ｚ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ Ｐ ＡＮ Ｄ ｅ ｕ ｅ ｔ ａ ｌ ． Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍ ｏ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗ ｉ ｎ ｄ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｏ ｆ ｆ － － － － ｙ ｇ ｙ ｐ ｐ ［ ］ ， （ ） ： ， ： ／ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｊ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍ ａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ２ ０ １ ４， ３ ２ １ １ ０ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ４． ０ １． ０ ０ １． ｓ １ ． ９ － － ｊ
中国近海海面风场的时空特征分析
２ ２ ２ ２ ， ， ， ， 郝增周 ＊１， 潘德炉１， 黄思训３， 龚 芳１， 施东升４ 陈心一１，
（ 卫星海洋环境动力学国家重点实验室 ， 浙江 杭州 ３ 国家海洋局 第二海洋研究所 ， 浙江 杭州 ３ １． １ ０ ０ １ ２； ２． １ ０ ０ １ ２； ） 解放军理工大学 气象海洋学院 ， 吕四海洋环境监测站 ， 江苏 南通 ２ 江苏 南京 ２ ３． １ １ １ ０ １； ４． ２ ６ ２ ４ １
图 １ 多源卫星的观测时段 ｉ ． １ Ｔ ｉ ｍ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｎ ｅ ｒ ｍ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ Ｆ ｔ － ｇ ｇ ｐ
２ ２ （ ｘ ｙ ｋ －ｘ ０） ＋ （ ｋ －ｙ ０） ２ ２ ２ ２ （ ｔ ｔ ｋ－ ０） ２ ２
ｗｋ
＋ ］ ［ Ｒ Ｔ ＝ ） ） （ ） （ （ ｘ －ｘ ＋ ｙ －ｙ ｔ －ｔ ２＋wenku.baidu.com＋ ［ ］ Ｒ Ｔ ２－
ｋ
０
ｋ
０
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０
２
２
（ ） ２ ）中 ， 式（ 下标 ｋ（ １ ｕ ｋ ＝ １， ｅ ｓ ｔ 表示最终获得的估计值 ， …， ２， Ｎ）表示卫星 观 测 数 据 点 ， ｗｋ 表 示 在ｋ 点 的 权 （ ）中 ， 表 重， 式（ ｕ ｘ ｔ ２ ｙ ｋ 表示在ｋ 点的 观 测 值 。 ｋ， ｋ， ｋ） （ 示 ｋ 点的时空坐标 ， 表示在网格点上的时 ｘ ｔ ｙ ０， ０， ０） 空坐标 ； Ｒ 和 Ｔ 分别代表距离影响半径和时间影响半 径， 为了达到空间全覆盖 ， 避 免 过 度 平 滑， 选 取 ６ｈ 和 空影响半径 。 ６ ２ ． ５ｋ ｍ 为时 、 （ ） 以 风向数据来源于 ＮＲ ２ Ｎ Ａ Ｃ Ｅ Ｐ Ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ２ － ｙ 及 Ｅ ＣＭＷＦ （ Ｅ ｕ ｒ ｏ ｅ ａ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｅ ｄ ｉ ｕ ｍ－Ｒ ａ ｎ ｅ ｐ ｇ Ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｓ）的 ＮＷＰ （ Ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ） ， 并且用上述 方 法 将 风 向 插 值 到 融 合 的 风 Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ 。 ） 速网格上 （ 融合流程如图 ２
９］ 利 部分海域的 风 速 显 著 地 逐 年 线 性 递 增 ； 沈 春 等［
用Ｑ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ 散射计风场 资 料 分 析 发 现 在 南 海 冬 季 主要盛行东北风 ， 夏 季 主 要 盛 行 西 南 风， 以及冬季和 夏季风速变化最大中心的分布位置 。 在以往对海面风场的研究中 ， 所用卫星数据的时 空分辨率大多较 低 ， 时 间 序 列 长 度 较 短， 而且多利用 单一卫星资料 。 本文将利用 １ ９ ８ ７ 年 ９ 月 —２ ０ １ ３年９ 月具有较高时 空 分 辨 率 的 多 源 卫 星 网 格 化 融 合 风 场 产品 ， 对中国近 海 的 风 场 时 空 特 征 进 行 分 析 ， 力图提 取出海面风场的变化特征 。
卫星高度计海面 风 、 浪场资料的 Ｅ Ｏ Ｆ 结果分析了南 海风 、 浪场的时 空 分 布 特 征 ， 第一模态结果表现为季 风强盛期的风场特征 ， 第二模态解释了季风转 化 期的 特征 ， 第三模态表现为受制于地形等影响的海盆 尺度
７］ ／ 利用 Ｅ 的特征 ； 赵喜 喜 等 ［ １ ２和 Ｑ Ｒ Ｓ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ 散 －
·２·
海 洋 学 研 究
２卷１期 ３
射计海面风场资料 ， 用Ｅ Ｏ Ｆ 方法对连续 １ ３ａ 的中 国 海海面风场进行 时 空 变 化 特 征 分 析 ， 得 出 了 第 一、 二
８］ 利用 模态分别代表冬 、 夏和春 、 秋振荡类型 ； 郑崇伟 ［
９ ８ ７ 年 ７ 月 —２ ＣＭＰ ０ ０ ９年１ ２月的高时空分辨率 Ｃ １ 风场资料 ， 的 海 对中 国 海 近 ２ 面 风 场 特 征 进 行分 ２ａ 析， 结果表明中国海海面风场有明显的季节变化且大
１ 资料来源
１． １ 多源卫星网格化融合风场数据 本文所用的多源卫星网格化融合风场数据 ， 是由 ） 提 供 的， 具有 Ｃ Ｄ Ｃ（ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｌ ｉ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｄ ａ ｔ ａ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｎ 较高的时间 、 空间 分 辨 率 ， 其 最 高 时 间 分 辨 率 为 ６ｈ， ， 空间分辨率为 ０． 空间覆盖范围 １ ２ ５ ° × ０． ２ ５ ° ８ ０ ° Ｗ～ 时间跨度为１ １ ８ ０ ° Ｅ， ８ ９． ７ ５ ° Ｓ～８ ９． ７ ５ ° Ｎ， ９ ８ ７年７ — 。 月 ２ ０ １ ３年９月 人 们 开 始 利 用 ＤＭＳ Ｐ Ｆ ０ ８卫星观 １ ９ ８ ７年 ７ 月， 世 年 测海面风速 ， 在２ 纪 代 后 期 到 ０ ０ ０年代早期 ８ ９ 只有 Ｆ ０ ８ 卫星提供数据 ， ０ 年 代 后 期 开 始 有 ３～５ 颗 ９ 目前仍有 ５ 卫星共同观测 ， １ 世纪初发展到 ６～９ 颗 ， ２ 。本文中使用的卫星融 颗卫星提供 风 场 数 据 （ 图 １） 合风速数据包含了多颗卫星的观测结果 ， 包括使用微 ／ 波辐射 计 测 量 风 场 的 ＤＭＳ Ｐ（ Ｓ Ｓ Ｍ Ｉ Ｆ ０ ８、 Ｆ １ ０、 Ｆ １ １、 ／ ， ， Ｆ １ ３、 Ｆ １ ４、 Ｆ １ ５、 Ｆ １ ６、 Ｆ １ ７ 和 Ｆ １ ８） ＲＭＭ ＴＭ Ｉ Ｔ ／Ｗ ／ Ｅ， Ｃ ＡＱＵＡ ＡＭＳ Ｒ－ ｏ ｒ ｉ ｏ ｌ ｉ ｓ ｉ ｎ ｄ Ｓ ＡＴ 以 及 使 用 微 波 但是这些用于风速融 散射计测量风场的 Ｑ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ， 合 的 卫 星 数 据 不 包 含 运 行 时 间 较 短 的 卫 星， 如 Ｓ Ｃ ＡＴ （ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｃ ｅ Ａ ｅ ｎ ｃ Ｎ ｐ ｇ ｙ ／ ） ， 以及欧洲的卫星 ， 如Ｅ １ ２。 Ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ Ｒ Ｓ － 采用时空权重插值法融合 １ ９ ８ ７ 年 ７ 月至今的多 颗美国卫星的风速观测数据 ， 即：
摘 要： 本文利用１ 用经验正交函数方法 ９ ８ ７ 年 ９ 月 —２ ０ １ ３年９月连续２ ６ａ 的 多 源 卫 星 融 合 数 据 ， （ 分析中国近海海面风场变化特征 。 分析结果指出中国近海海面风场的第一模态占总方差贡献 Ｏ Ｆ） Ｅ 揭示了中国近海风场的季节变化特征； 呈现为冬 －夏季风振荡类型 ， 第二模态占总方差贡 的６ ３． ９ ４％ ， 呈现为春 －秋振荡类型 ， 献的 １ 反映 了 冬 季 风 和 夏 季 风 过 渡 时 期 的 变 化 特 征 ； 第三模态占总方 ２． ３ ５％ ， 呈现出近似半年周期的波动 ， 差贡献的 ３． 体现了中国近海风场季节内变化的特征 。 ４ ９％ ， 关键词 ： 中国近海 ； 多源卫星 ； 海面风场 ； Ｏ Ｆ Ｅ ） 中图分类号 ： ９ ０ １ ７ ３ ２ 文献标识码 ： ０ ０ １ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ０ １ ０ ０ １ ０ Ｐ Ａ 文章编号 ： １ － － － ： ／ ９ Ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ １ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ４． ０ １． ０ ０ １ － ｊ 测来获取具有 较 长 时 间 序 列 和 较 大 空 间 范 围 的 海 面 风场 资 料 。 在 卫 星 资 料 反 演 海 面 风 场 方 面 ， 钟剑
） ） ； 基金项目 ： 中法海洋卫星项目资助 （ 国家重点基础研究发展计划项目资助 （ ０ １ ２ Ｂ ＡＨ ３ ２ Ｂ ０ １ Ｆ Ｏ Ｓ ＡＴ ｒ ｏ ｅ ｃ ｔ Ｃ ２ ｐ ｊ ： ， 作者简介 ： 男， 江苏常州市人 ， 陈心一 （ 主要从事海洋遥感方面的研究 。Ｅ－ｍ ９ ８ ９－ ） ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｘ ０ ２ ０ ６＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ １ ｙ ： 郝增周 ， 副研究员 ， ａ ｉ ｌ ｈ ｚ ｘ ８ ０＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ Ｅ－ｍ ＊ 通讯作者 ： ｙ
３］ 对星载微波 散 射 计 资 料 反 演 海 面 风 场 的 国 内 外 等［ ４］ 利用 Ｑ 研究进展进 行 了 评 述 ； 张 亮 等［ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ 卫 ， 星散射计的近实时资料 结合二维变分同化方法 进 行
０ 引言
海面风场是海洋上层运动的主要动力来源 ， 与海
１］ 。在海洋动力 洋中几乎所有的 海 水 运 动 直 接 相 关 ［
收稿日期 ： ０ １ ０ ２ ０ １ ４ １ ７ ０ １ ４ １ ９ ２ ２ － － － － 修回日期 ：
结合正则化方法 ， 分别有效调整了高度计风速 资 料在 无辐散和有辐散 ２ 种情形下的背景风场 。 在提取海面风场的时空变化特征方面 ， 也有许多
６］ ／ 利 用 ５ａ 的 Ｔ 学者进行了相关 研 究 。 齐 义 泉 等 ［ Ｐ
学过程中 ， 它不 仅 是 形 成 海 面 波 浪 的 直 接 动 力 ， 而且
２］ 。海面风场能够调 是区域和全球海 洋 环 流 的 动 力 ［
风向的模糊去除 ， 并用广义变分最佳分析方法 进 行风
５］ 利用 变 分 场调整 ， 反演得到了中速风场 ； 姜祝辉 等 ［
节海洋大气之间 的 热 量 、 水 汽 和 物 质 交 换， 维持区域 与全球的气候 ， 更是气象预报的必要参数 。 我国 东 邻 太 平 洋 ， 地 处 东 亚 季 风 区， 气候差异显 著， 经常受到台 风 等 气 象 灾 害 的 侵 袭 ， 海面风场的变 化对沿海地区 有 很 大 影 响 。 由 于 海 面 风 场 的 变 化 非 常快 ， 要研究得 到 它 的 变 化 规 律 比 较 困 难 ， 所以对中 国近海海面风场 进 行 研 究 ， 了 解 其 变 化 特 征， 对海上 航行 、 海洋工程 、 海洋渔业 、 防灾减灾等具有非常重要 的意义 。 随着卫星遥感技术的发展 ， 目前主要通过卫星观
海 洋 学 研 究
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ ＭＡ Ｒ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ
ｏ ｌ ． ３ ２ Ｎ ｏ ． １ Ｖ ， Ｍ ａ ｒ． ２ ０ １ ４
］ ： ， ： ／ 郝增周 ， 潘德炉 ， 等． 中国近海海 面 风 场 的 时 空 特 征 分 析 ［ 海 洋 学 研 究， 陈心一 ， １ Ｊ ． ０ １ ４， ３ ２（ １） １ ０ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ２ － － ｊ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ４． ０ １． ０ ０ １． ９ ，ＨＡＯ ， ， ＣＨＥ Ｎ Ｘ ｉ ｎ ｉ ｚ ｌ Ｚ ｅ ｎ ｈ ｏ ｕ Ｐ ＡＮ Ｄ ｅ ｕ ｅ ｔ ａ ｌ ． Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍ ｏ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗ ｉ ｎ ｄ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｏ ｆ ｆ － － － － ｙ ｇ ｙ ｐ ｐ ［ ］ ， （ ） ： ， ： ／ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｊ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍ ａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ２ ０ １ ４， ３ ２ １ １ ０ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ４． ０ １． ０ ０ １． ｓ １ ． ９ － － ｊ
中国近海海面风场的时空特征分析
２ ２ ２ ２ ， ， ， ， 郝增周 ＊１， 潘德炉１， 黄思训３， 龚 芳１， 施东升４ 陈心一１，
（ 卫星海洋环境动力学国家重点实验室 ， 浙江 杭州 ３ 国家海洋局 第二海洋研究所 ， 浙江 杭州 ３ １． １ ０ ０ １ ２； ２． １ ０ ０ １ ２； ） 解放军理工大学 气象海洋学院 ， 吕四海洋环境监测站 ， 江苏 南通 ２ 江苏 南京 ２ ３． １ １ １ ０ １； ４． ２ ６ ２ ４ １
图 １ 多源卫星的观测时段 ｉ ． １ Ｔ ｉ ｍ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｎ ｅ ｒ ｍ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｌ ｅ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ Ｆ ｔ － ｇ ｇ ｐ
２ ２ （ ｘ ｙ ｋ －ｘ ０） ＋ （ ｋ －ｙ ０） ２ ２ ２ ２ （ ｔ ｔ ｋ－ ０） ２ ２
ｗｋ
＋ ］ ［ Ｒ Ｔ ＝ ） ） （ ） （ （ ｘ －ｘ ＋ ｙ －ｙ ｔ －ｔ ２＋wenku.baidu.com＋ ［ ］ Ｒ Ｔ ２－
ｋ
０
ｋ
０
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０
２
２
（ ） ２ ）中 ， 式（ 下标 ｋ（ １ ｕ ｋ ＝ １， ｅ ｓ ｔ 表示最终获得的估计值 ， …， ２， Ｎ）表示卫星 观 测 数 据 点 ， ｗｋ 表 示 在ｋ 点 的 权 （ ）中 ， 表 重， 式（ ｕ ｘ ｔ ２ ｙ ｋ 表示在ｋ 点的 观 测 值 。 ｋ， ｋ， ｋ） （ 示 ｋ 点的时空坐标 ， 表示在网格点上的时 ｘ ｔ ｙ ０， ０， ０） 空坐标 ； Ｒ 和 Ｔ 分别代表距离影响半径和时间影响半 径， 为了达到空间全覆盖 ， 避 免 过 度 平 滑， 选 取 ６ｈ 和 空影响半径 。 ６ ２ ． ５ｋ ｍ 为时 、 （ ） 以 风向数据来源于 ＮＲ ２ Ｎ Ａ Ｃ Ｅ Ｐ Ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ２ － ｙ 及 Ｅ ＣＭＷＦ （ Ｅ ｕ ｒ ｏ ｅ ａ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｅ ｄ ｉ ｕ ｍ－Ｒ ａ ｎ ｅ ｐ ｇ Ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｓ）的 ＮＷＰ （ Ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ ） ， 并且用上述 方 法 将 风 向 插 值 到 融 合 的 风 Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ 。 ） 速网格上 （ 融合流程如图 ２
９］ 利 部分海域的 风 速 显 著 地 逐 年 线 性 递 增 ； 沈 春 等［
用Ｑ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ 散射计风场 资 料 分 析 发 现 在 南 海 冬 季 主要盛行东北风 ， 夏 季 主 要 盛 行 西 南 风， 以及冬季和 夏季风速变化最大中心的分布位置 。 在以往对海面风场的研究中 ， 所用卫星数据的时 空分辨率大多较 低 ， 时 间 序 列 长 度 较 短， 而且多利用 单一卫星资料 。 本文将利用 １ ９ ８ ７ 年 ９ 月 —２ ０ １ ３年９ 月具有较高时 空 分 辨 率 的 多 源 卫 星 网 格 化 融 合 风 场 产品 ， 对中国近 海 的 风 场 时 空 特 征 进 行 分 析 ， 力图提 取出海面风场的变化特征 。
卫星高度计海面 风 、 浪场资料的 Ｅ Ｏ Ｆ 结果分析了南 海风 、 浪场的时 空 分 布 特 征 ， 第一模态结果表现为季 风强盛期的风场特征 ， 第二模态解释了季风转 化 期的 特征 ， 第三模态表现为受制于地形等影响的海盆 尺度
７］ ／ 利用 Ｅ 的特征 ； 赵喜 喜 等 ［ １ ２和 Ｑ Ｒ Ｓ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ 散 －
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海 洋 学 研 究
２卷１期 ３
射计海面风场资料 ， 用Ｅ Ｏ Ｆ 方法对连续 １ ３ａ 的中 国 海海面风场进行 时 空 变 化 特 征 分 析 ， 得 出 了 第 一、 二
８］ 利用 模态分别代表冬 、 夏和春 、 秋振荡类型 ； 郑崇伟 ［
９ ８ ７ 年 ７ 月 —２ ＣＭＰ ０ ０ ９年１ ２月的高时空分辨率 Ｃ １ 风场资料 ， 的 海 对中 国 海 近 ２ 面 风 场 特 征 进 行分 ２ａ 析， 结果表明中国海海面风场有明显的季节变化且大
１ 资料来源
１． １ 多源卫星网格化融合风场数据 本文所用的多源卫星网格化融合风场数据 ， 是由 ） 提 供 的， 具有 Ｃ Ｄ Ｃ（ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｌ ｉ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｄ ａ ｔ ａ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｎ 较高的时间 、 空间 分 辨 率 ， 其 最 高 时 间 分 辨 率 为 ６ｈ， ， 空间分辨率为 ０． 空间覆盖范围 １ ２ ５ ° × ０． ２ ５ ° ８ ０ ° Ｗ～ 时间跨度为１ １ ８ ０ ° Ｅ， ８ ９． ７ ５ ° Ｓ～８ ９． ７ ５ ° Ｎ， ９ ８ ７年７ — 。 月 ２ ０ １ ３年９月 人 们 开 始 利 用 ＤＭＳ Ｐ Ｆ ０ ８卫星观 １ ９ ８ ７年 ７ 月， 世 年 测海面风速 ， 在２ 纪 代 后 期 到 ０ ０ ０年代早期 ８ ９ 只有 Ｆ ０ ８ 卫星提供数据 ， ０ 年 代 后 期 开 始 有 ３～５ 颗 ９ 目前仍有 ５ 卫星共同观测 ， １ 世纪初发展到 ６～９ 颗 ， ２ 。本文中使用的卫星融 颗卫星提供 风 场 数 据 （ 图 １） 合风速数据包含了多颗卫星的观测结果 ， 包括使用微 ／ 波辐射 计 测 量 风 场 的 ＤＭＳ Ｐ（ Ｓ Ｓ Ｍ Ｉ Ｆ ０ ８、 Ｆ １ ０、 Ｆ １ １、 ／ ， ， Ｆ １ ３、 Ｆ １ ４、 Ｆ １ ５、 Ｆ １ ６、 Ｆ １ ７ 和 Ｆ １ ８） ＲＭＭ ＴＭ Ｉ Ｔ ／Ｗ ／ Ｅ， Ｃ ＡＱＵＡ ＡＭＳ Ｒ－ ｏ ｒ ｉ ｏ ｌ ｉ ｓ ｉ ｎ ｄ Ｓ ＡＴ 以 及 使 用 微 波 但是这些用于风速融 散射计测量风场的 Ｑ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ， 合 的 卫 星 数 据 不 包 含 运 行 时 间 较 短 的 卫 星， 如 Ｓ Ｃ ＡＴ （ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ａ ｃ ｅ Ａ ｅ ｎ ｃ Ｎ ｐ ｇ ｙ ／ ） ， 以及欧洲的卫星 ， 如Ｅ １ ２。 Ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ Ｒ Ｓ － 采用时空权重插值法融合 １ ９ ８ ７ 年 ７ 月至今的多 颗美国卫星的风速观测数据 ， 即：
摘 要： 本文利用１ 用经验正交函数方法 ９ ８ ７ 年 ９ 月 —２ ０ １ ３年９月连续２ ６ａ 的 多 源 卫 星 融 合 数 据 ， （ 分析中国近海海面风场变化特征 。 分析结果指出中国近海海面风场的第一模态占总方差贡献 Ｏ Ｆ） Ｅ 揭示了中国近海风场的季节变化特征； 呈现为冬 －夏季风振荡类型 ， 第二模态占总方差贡 的６ ３． ９ ４％ ， 呈现为春 －秋振荡类型 ， 献的 １ 反映 了 冬 季 风 和 夏 季 风 过 渡 时 期 的 变 化 特 征 ； 第三模态占总方 ２． ３ ５％ ， 呈现出近似半年周期的波动 ， 差贡献的 ３． 体现了中国近海风场季节内变化的特征 。 ４ ９％ ， 关键词 ： 中国近海 ； 多源卫星 ； 海面风场 ； Ｏ Ｆ Ｅ ） 中图分类号 ： ９ ０ １ ７ ３ ２ 文献标识码 ： ０ ０ １ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ０ １ ０ ０ １ ０ Ｐ Ａ 文章编号 ： １ － － － ： ／ ９ Ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ １ ０ ９ Ｘ． ２ ０ １ ４． ０ １． ０ ０ １ － ｊ 测来获取具有 较 长 时 间 序 列 和 较 大 空 间 范 围 的 海 面 风场 资 料 。 在 卫 星 资 料 反 演 海 面 风 场 方 面 ， 钟剑
） ） ； 基金项目 ： 中法海洋卫星项目资助 （ 国家重点基础研究发展计划项目资助 （ ０ １ ２ Ｂ ＡＨ ３ ２ Ｂ ０ １ Ｆ Ｏ Ｓ ＡＴ ｒ ｏ ｅ ｃ ｔ Ｃ ２ ｐ ｊ ： ， 作者简介 ： 男， 江苏常州市人 ， 陈心一 （ 主要从事海洋遥感方面的研究 。Ｅ－ｍ ９ ８ ９－ ） ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｘ ０ ２ ０ ６＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ １ ｙ ： 郝增周 ， 副研究员 ， ａ ｉ ｌ ｈ ｚ ｘ ８ ０＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ Ｅ－ｍ ＊ 通讯作者 ： ｙ
３］ 对星载微波 散 射 计 资 料 反 演 海 面 风 场 的 国 内 外 等［ ４］ 利用 Ｑ 研究进展进 行 了 评 述 ； 张 亮 等［ ｕ ｉ ｋ Ｓ Ｃ ＡＴ 卫 ， 星散射计的近实时资料 结合二维变分同化方法 进 行
０ 引言
海面风场是海洋上层运动的主要动力来源 ， 与海
１］ 。在海洋动力 洋中几乎所有的 海 水 运 动 直 接 相 关 ［
收稿日期 ： ０ １ ０ ２ ０ １ ４ １ ７ ０ １ ４ １ ９ ２ ２ － － － － 修回日期 ：
结合正则化方法 ， 分别有效调整了高度计风速 资 料在 无辐散和有辐散 ２ 种情形下的背景风场 。 在提取海面风场的时空变化特征方面 ， 也有许多
６］ ／ 利 用 ５ａ 的 Ｔ 学者进行了相关 研 究 。 齐 义 泉 等 ［ Ｐ
学过程中 ， 它不 仅 是 形 成 海 面 波 浪 的 直 接 动 力 ， 而且
２］ 。海面风场能够调 是区域和全球海 洋 环 流 的 动 力 ［
风向的模糊去除 ， 并用广义变分最佳分析方法 进 行风
５］ 利用 变 分 场调整 ， 反演得到了中速风场 ； 姜祝辉 等 ［
节海洋大气之间 的 热 量 、 水 汽 和 物 质 交 换， 维持区域 与全球的气候 ， 更是气象预报的必要参数 。 我国 东 邻 太 平 洋 ， 地 处 东 亚 季 风 区， 气候差异显 著， 经常受到台 风 等 气 象 灾 害 的 侵 袭 ， 海面风场的变 化对沿海地区 有 很 大 影 响 。 由 于 海 面 风 场 的 变 化 非 常快 ， 要研究得 到 它 的 变 化 规 律 比 较 困 难 ， 所以对中 国近海海面风场 进 行 研 究 ， 了 解 其 变 化 特 征， 对海上 航行 、 海洋工程 、 海洋渔业 、 防灾减灾等具有非常重要 的意义 。 随着卫星遥感技术的发展 ， 目前主要通过卫星观