远洋气象导航监测及预警数据平台
1.需要解决的:
21世纪,人类进入了大规模开发利用海洋的时期。海洋在国家经济发展格局和对外开放中的作用更加重要。当前中国已经成为航运最大市场,海运业蓬勃发展,取得了显著的成绩。然而船舶在航行中往往会受到海洋、大气等环境因素的影响,对航行安全和航行经济都有较大的影响。远洋气象导航的目的就是保证远洋航行船舶的安全和经济省时,有效帮助船舶管理人应对可能影响经营效益的潜在风险。目前,中国的远洋气象导航大多依赖日本、美国的气象导航公司,除去支付高昂的费用外,还需将船舶的动态、载货信息等报告给对方,这对国家安全构成威胁。
上海市生态气象和卫星遥感中心充分调研分析海运需求,利用单位在数值天气预报、数值海浪预报、数值海流预报以及卫星遥感监测等方面的科研技术,为远洋气象导航提供基础的海洋、气象监测预测数据支撑,用于满足远洋航行船舶的最佳航线选择和危险天气规避。预测包含了气象预报和海洋预报两个方面。气象预报重点关注温度场、气压场、风场、湿度场以及台风路径和强度等要素预报。海洋预报重点关注风浪/涌浪的浪高、周期、方向以及海流流速、海水温度、海水盐度和水位等要素预报。卫星监测重点关注洋面风、海上大雾、海冰和冰山等要素监测。
2.关键技术:
海流预报技术:以NEMO模式为基础,结合径流、潮汐影响,引入匹配区域天气模式的大气预报作为气象强迫。建立的9km高分辨率海流预报模型。
海浪预报技术:选择合理的初始条件、输入及耗散项、非线性波与波间相互作用项、传播过程、水深和岛屿对海浪的影响,建立高分辨率的全球海浪数值预报系统;综合利用浮标站点及卫星高度计观测资料,通过统计参数及空间检验,分析海浪场季节性及区域性特征,定量验证高分辨率的全球海浪数值预报有效波高产品预报可靠性。
船舶追随预报:建立以船舶为中心,覆盖周边20°范围的高分辨率天气预报。
海雾监测技术:采用新一代静止气象卫星的圆盘数据,结合CIMISS地面观测站资料,在分析大雾遥感光谱特征和结构特征的基础上,建立适合遥感波谱特性的白天及夜间大雾监测算法模型,提高非观测站点大雾象元识别的可靠性。
卫星监测技术:基于多源卫星组网的海气动力环境参数高定量化、高精细化测量与反演技术,获取影响船舶航行的洋面风场、海雾、海上强对流、海冰、海面高度、海表温度、有效波高、波浪谱等海洋动力环境要素及海洋生态突发事件的多频次、大范围观测,为海洋防灾减灾和海上航行安全保障提供时空连续的高精度监测信息。
图1 上海市生态气象和卫星遥感中心海洋数据服务-框架结构
图2 上海市生态气象和卫星遥感中心海洋数据服务-海流产品示意
图3 上海市生态气象和卫星遥感中心海洋数据服务-海浪产品示意
图4 上海市生态气象和卫星遥感中心海洋数据服务-海冰监测
3.成果证明
4.已有基础
计算资源:拥有高性能集群6套,超过1万3千核心,计算能力约500万亿次,超过2.2PB的海量存储系统。
卫星接收设备:风云三号气象卫星接收装置、风云四号科研实验卫星HRIT数据接收装置、葵花8号卫星接收装置、X/L极轨卫星接收系统。