风速数值模式产品在海上安全保障中的释用

论文摘要

随着我国沿海经济的不断发展及“21世纪海上丝绸之路”愿景的实施,各种海上作业活动日益频繁。西太平洋及印度洋广阔的海域拥有复杂多变的天气系统,其伴随海上大风给船舶海上航行和工程作业安全带来越来越多的安全挑战。随着技术的日渐成熟,数值模式产品已逐渐从辅助预报转变为气象保障服务的主体,成为提高天气预报准确率特别是灾害性大风预报预警能力的重要手段。然而实践经验表明,数值预报产品在使用过程中仍需要对模式结果进行修正,以降低系统误差和不确定性,达到最佳的海上安全保障。本文以欧洲中期天气预报中心的数值模式风速预报产品为释用对象,即对模式产品进行解释和应用,结合南海东部陆丰海上作业平台、大连海事大学教学实习船“育鲲”轮和“勘探四号”钻井平台的风速观测数据,对数值模式风速预报产品在我国沿海的释用方法进行相关研究。先后比较了不同的时空插值算法对风速数据预报效果的影响,运用处理速度较快的插值算法对非致密网格模式格点数据进行精细化处理,最后利用陆丰平台风速观测数据、“育鲲”轮风速观测数据和模式预报数据完成数据的读取、业务转化应用、评估、订正、再评估和再订正研究。在卡尔曼滤波递减平均算法订正结果的启发下,动态扩大气候平均态误差的采样窗口获取收敛误差值,在去除稳定的气候平均态误差后进一步改善风速预报的效果,并对不同订正结果进行主观和量化客观的评判。最后经过适用性测试发现其可以有效地提高风速数值模式产品的预报效果,并通过“勘探四号”平台2018年6月一次远距离拖航的实际案例进一步验证数值模式风速预报产品在海上安全保障中的实际价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容及章节安排
• 2 海上大风对海上安全的影响
•   2.1 影响海上安全的海洋环境
•   2.2 引发我国沿海大风的主要天气系统
•     2.2.1 寒潮大风
•     2.2.2 热带气旋
•     2.2.3 温带气旋
•     2.2.4 南海西南季风爆发
•   2.3 我国沿海大风分布特征
•   2.4 大风浪天气对海上安全的影响
•     2.4.1 甲板上浪
•     2.4.2 水与船舶间的砰击
•     2.4.3 螺旋桨飞车加剧
•     2.4.4 主机失速
•     2.4.5 海上工作环境舒适性降低
•   2.5 大风浪天气引发的海难事故
•   2.6 本章小结
• 3 数值模式产品简介及业务转化方案设计
•   3.1 数值模式产品简介
•   3.2 拟采用数值模式风速预报产品
•   3.3 数值模式风速预报产品释用方案选取
•     3.3.1 时间维度插值方法的选取
•     3.3.2 空间维度插值方法的选取
•     3.3.3 预报优劣评判标准的选取
•     3.3.4 数值模式风速预报产品的订正
•   3.4 拟采用技术路线
• 4 针对陆丰平台及育鲲轮的释用研究
•   4.1 数值模式风速预报产品在陆丰平台中的释用
•     4.1.1 陆丰平台简介
•     4.1.2 数据来源
•     4.1.3 数值模式风速预报产品预报效果评价
•     4.1.4 数值模式风速预报产品的订正
•   4.2 数值模式风速预报产品在“育鲲”类船舶中的释用
•     4.2.1 船舶对风速预报的需求
•     4.2.2 育鲲轮观测数据种类
•     4.2.3 “育鲲”轮观测数据的处理
•     4.2.4 数值模式风速预报产品在航运中的释用
• 5 数值模式风速预报产品在平台拖航中的释用案例分析
•   5.1 模式订正结果在拖航中的预警简介
•   5.2 拖航气象条件和气象背景
•   5.3 未命名热带气旋伴随大风对拖航的影响及气象保障过程分析
•   5.4 数值模式风速预报在拖航安全保障中释用的经验分析
•   5.5 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈嘉华

导师: 简俊,门文彬

关键词: 海上安全保障,海上大风,数值模式产品释用,卡尔曼滤波,误差订正

来源: 大连海事大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,安全科学与灾害防治,公路与水路运输

单位: 大连海事大学

分类号: P49;U698

DOI: 10.26989/d.cnki.gdlhu.2019.000531

总页数: 66

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