博贺海洋气象科学试验基地
博贺海洋气象科学试验基地主要是由三部分构成,一是在大陆上的海岸陆地观测基地,二是在近海的海上气象观测平台,三是在海岛上的通量观测塔。

博贺海洋气象科学试验基地


Marine Meteorological Science Experiment Base (MMSEB) at Bohe of ITMM, CMA

基本概况

海-气界面通量交换是海-气相互作用的关键环节,海-气界面通量的观测研究是认识和了解海洋与大气相互作用的一种主要途径,是大气科学和海洋科学共同关注的研究领域。

在中央级科学事业单位修缮购置专项经费的支持下,中国5A彩票网广州热带海洋气象研究所在我国南海北部建立了博贺海洋气象科学试验基地,建设了包括:近海边界层垂直观测系统、海气通量观测系统、海洋环境要素观测系统、基本气象要素观测系统在内的海洋气象综合观测系统。依托该试验基地优势科研条件,确定了以华南地区海洋灾害性天气为研究对象,通过加强针对华南海岸带地区气象灾害的监测与观测,开展各种海洋灾害性天气的演变过程和形成机制的分析研究,不断提高各种海洋灾害性天气的预警预报能力的战略定位。

气候背景
南海气候关键区海气相互作用研究

亚洲季风区以及热带西太平洋地区海气相互作用的强信号都会对华南地区天气系统有较大影响。尽管亚洲季风异常复杂,但海-陆-气相互作用一直是亚洲季风系统动力学中核心科学问题之一,也是制约季风年际和年代际变化的最重要因素。因而加强海气相互作用的研究,尤其是海气界面通量交换的研究,对提高南海季风预测、认识东亚季风在南海建立的机制、探究南海季风爆发与海气相互作用都有重要作用。

南海台风研究


1951-2000台风活动频次
长期以来,南海台风状况下海气界面通量交换,一直是南海台风研究中一个极为基本而有重要的问题,它涉及到复杂的海洋—大气之间的相互联系与反馈机制,会强烈的影响上层海洋与大气边界层结构,进而影响大气环流与海洋环流,导致南海台风的突变。基于海气界面通量观测,逐步开展对我国南海台风状况下海-气界面动量、热量、水汽的输送特征的研究,对深入理解台风发生发展的机理,提高热带气旋及其他重大海洋气象灾害的预报能力都有重要意义。

 

设备布局


博贺海洋气象科学试验基地
北纬21°27ˊ, 东经111°18ˊ, 莲头岭半岛的中部,博贺海洋气象科学试验基地便坐落在这里。该岛从大陆海岸线向西南方向凸出,海岸线非常平直,无地形阻挡,非常有利于对各种海洋气象要素的观测。

以建设国家级野外科学试验基地和为海洋气象业务提供支撑为目标,博贺海洋气象科学试验基地围绕海岸带海-陆-气相互作用、海岸带大气边界层结构特征、热带海洋灾害性天气系统机理、热带季风多时空尺度演变及致灾机制等领域,逐步建立了海洋气象观测平台、海岛铁塔、海上浮标、近海气象综合监测网络。

基地目前已经安装的主要探测设备包括:边界层风廓线仪、微波辐射计、波浪浮标、波浪探测仪、辐射计、自动气象站、能见度仪、超声风温仪、二氧化碳和水汽分析仪等,开展边界层垂直风、温、湿廓线,近岸波浪、表层流、海温等要素,边界层海气动量、热量、水汽交换及湍流输送等方面观测。

 

建设历程

自2005年起,在财政部修缮购置专项的支持下,博贺海洋气象科学试验基地开始建设。2006-2012年期间,中国5A彩票网广州热带海洋气象研究所共申请修购专项资金7525万元,其中,用于房屋修缮经费共195万元,基础设施改造经费1340万元,仪器设备购置经费5990万元。

  • 2005年,制定试验基地建设方案;
  • 2006年,购置海气界面通量、近海海洋要素、海岸带大气垂直观测系统;
  • 2007年,购置风廓线雷达、浮标观测系统;
  • 2008年,建设铁塔梯度观测系统;
  • 2009年,建设海岛自动站观测系统;
  • 2011年,海洋气象观测平台供电设施改造;
  • 2012年,海面强风观测系统;
  •  ……


博贺海洋气象科学试验基地建设前

博贺海洋气象科学试验基地建设后

 

主要探测设备简介

博贺海洋气象科学试验基地海上气象观测平台


博贺海洋气象科学试验基地海上气象观测平台
安装在茂名博贺港南面约6公里的海床上的观测平台,总高度53米,上部为25米钢塔,下部由重力式基础、钢管支撑和三角平台组成,主要包括30米左右的海-气通量观测和大气边界层特征观测塔、10米海洋气象要素观测塔及水下海洋要素观测。平台海水深度约为17米,观测点受陆地下垫面的影响较小,可有效获取具较好代表性的海气边界层、近海海洋观测数据。

海洋气象观测平台是海洋气象科学试验基地的一个重要组成部分,主要用于开展南海北部海气通量、海洋要素、气象垂直要素等方面的观测,是了解台风、暴雨、海浪和海雾等灾害性天气过程中海气相互作用特征的重要手段。目前已经开展了对垂直梯度风、动量、水汽通量等的观测。

2008年9月24日,强台风黑格比正面袭击平台,在风速已经达到设计标准极限的情况下,平台的主要构件性能指标却没有受到破坏,经受住了考验。

2008年10月9日,中国5A彩票网广州热带海洋研究所组织专家对海洋气象观测平台进行了现场验收,我国第一个海洋气象观测平台的建成并投入观测。

边界层垂直观测系统

由两台边界层风廓线雷达组成(住友电工LQ-7、四创电子LLX802),美国RADIOMETRICS MP3000 25通道微波辐射计,并配备了中科院大气物理研究所生产的GPS探空和系留探空系统,以此获取海岸带复杂下垫面区域上大气边界层的动力、热力结构。为了方便台风等灾害性天气观测,建设了移动大气垂直探测系统。

 

  GPS探空02

海-陆-气界面通量观测系统

100米铁塔(距陆地约4公里的荒岛上):配备了7层风速传感器和3层温湿度传感器,主要开展海-陆-气界面通量的梯度观测和风能观测。

海洋气象平台(海岸线以外6km、水深达到10m以上的海洋上):25米大塔配备美国CAMPBEL CSAT3三维超声风速温度仪、LI-COR 7500水汽和二氧化碳脉动仪二台、同时进行风、温、湿四层梯度的观测,主要进行海-陆-气界面物质通量(水汽、碳通量)及热量、动量通量等参量的观测。

 

辐射与能量平衡观测系统

与海-陆-气界面通量观测系统相结合,在陆地、海上各安装荷兰Kipp-zone CNR1净辐射仪一台,土壤温度(4层)、土壤湿度(4层)、土壤热通量(1层)和海表温度等观测设备,获取各种下垫面条件长、短波辐射(向上、向下)和,确定海-陆-气相互作用过程中各种能量收支与平衡。

 
能见度与常规气象要素观测

美国Belfort M6000能见度仪一台,芬兰Vaisala MAWS201自动站一台,主要进行近海能见度与常规风、温、湿、压和降水六要素。

 

近海波浪观测系统

布设了山东省科学院海洋仪器仪表研究所10米大型波浪浮标遥测系统和WaMoS II海浪探测仪,主要开展近海波浪状况、海表温度、表层流观测。

投放成功

移动观测系统

包括移动式车载边界层风廓线雷达、涡动相关系统、雨滴谱仪、GPS探空在内的移动观测系统,主要用于对华南海雾、广东登陆热带气旋的近地层观测。自2009年起,开展了多次海雾观测,对11个登陆热带气旋开展的追踪观测。

  P1000499

 

综合观测试验

依托973计划课题“台风登陆过程外场科学试验(2009CB421501)”,国家自然科学基金项目“华南海雾边界层过程的观测研究”、“南海夏季风期间华南沿海大气边界层高度的观测试验研究”、“海气相互作用对南海热带气旋近海突然加强或减弱的影响”、“强风条件下近海浅水区海—气动量通量特征研究”,公益性气象行业专项“华南海岸带灾害性天气背景下的海气交换特征与参数化研究”、“南海热带云团活动及其强风的监测和预报5A彩票网”、“华南季风强降水外场试验与研究”等项目观测研究需求,先后开展了对登陆热带气旋、华南海雾、南海热带云团、海上强风、海岸带强对流、仪器对比等一系列观测工作。

台风灿都2台风灿都2
台风移动观测试验

 

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西沙热带云团降水观测试验

 


2013年季风强降水试验
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海雾观测试验

 

02
对比观测试验1

对比观测试验2

 


2013年南澳岛强风观测试验
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强风、阵风观测试验

 

对科研业务支撑

主要科研成果
依托973项目的观测研究进展

Ø  优化海-气动量拖曳系数参数化方案

针对拖曳系数达到峰值时对应的阈值风速,在深水情况下会显著高于浅水情形,提出了一种考虑水深的海-气拖曳系数参数化方案并进行了敏感性实验,结果显示这种方案可以改善台风海面风速与路径的预报。

 

Ø  获得近海风浪统计关系

统计结果指出,当风速小于20m/s时,有效波高随着风速增大而增大,而当风速超过25m/s时,有效波高增大很少,甚至呈现平缓趋势。这与海面的拖曳系数不再增大甚至减少有着相同的趋势,也就是说在强风速条件下,海浪浪高增大缓慢可能是海面拖曳系数不再增大的原因之一。

 

依托海雾研究项目的进展

对比分析了两种平流冷却雾的边界层条件和垂直结构特征,探讨了两种平流冷却海雾在物理机制上存在的差异。结果显示:(1)平流冷却雾的边界层条件存在明显的水汽、风速、稳定度和辐射条件的差异;(2)冷海雾的演变受到辐射条件的控制;而暖海雾主要取决于低层风速与风切变的强度。

 

主要业务工作

2012年,“冬春季广东沿海海雾区域预报系统”、“南海区域海浪数值模式”、“广东风暴潮数值模式”等3项成果进入了广东省5A彩票网科研成果业务化试运行阶段(粤气预函〔2012〕38号)。

 

领导关怀


2009年7月4日
中国5A彩票网郑国光局长视察试验基地

2009年1月12日
中国5A彩票网矫梅燕副局长视察试验基地

 


2010年7月19日
中国5A彩票网宇如聪副局长视察试验基地

2011年2月16日
中国5A彩票网科技司罗云峰司长视察试验基

 


2007年7月25日
广东省5A彩票网余勇视察试验基地

2008年5月1日
广东省5A彩票网梁建茵副局长视察试验基地

 


2007年8月14日
中国气象报彭莹辉视察试验基地

 

对外交流合作


2009年2月13日
中国科学院吴国雄院士访问试验基地

2007年3月21日
中国科学院周秀骥院士访问试验基地

 


2011年1月20日 中国科学院曾庆存院士访问试验基地

 


2009年9月1日 夏威夷大学Bin Wang教授
参加海洋气象联合开放实验室第一次学术研讨会

2008年9月3日
国家海洋环境预报中心周明煜研究员访问试验基地

 


2013年3月19日 香港天文台 陈营华先生
一行2人访问试验基地

2012年4月10日 国家海洋局第一海洋研究所
副所长乔方利研究员来访,讨论利用
博贺海洋气象科学试验基地开展合作观测研究事宜

 


2010年6月28日
国家信息中心李国平教授访问试验基地

2013年3月29日
国家卫星海洋应用中心宋清涛研究员访问试验基地

 


2012年12月28日
中国5A彩票网乌鲁木齐沙漠气象研究所何清研究员一行访问试验基地

2011年1月10日
山东省5A彩票网访问试验基地