基于ERA-interim再分析資料的ASCAT風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品在南海的精度評(píng)估及南海月平均風(fēng)場(chǎng)特征分析

張凱峰，項(xiàng) 杰，楊 波，周成鈞

基于ERA-interim再分析資料的ASCAT風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品在南海的精度評(píng)估及南海月平均風(fēng)場(chǎng)特征分析

張凱峰，項(xiàng) 杰，楊 波，周成鈞

（解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇南京211101）

利用ERA-interim再分析資料作為參照，統(tǒng)計(jì)分析了南海季風(fēng)盛行時(shí)ASCAT散射計(jì)L2B和L3風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品的誤差特征。結(jié)果表明：季風(fēng)盛行時(shí)，南海中南部大部分海域，ASCAT兩種散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品精度較好，與設(shè)計(jì)精度一致，風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2 m/s，偏差小于1 m/s，風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20°，偏差小于5°，ASCATL2B相對(duì)L3產(chǎn)品表現(xiàn)更好，西南風(fēng)盛行時(shí)，風(fēng)場(chǎng)相關(guān)性強(qiáng)，在0.8以上，ASCAT與ERA-interim一致性好，東北風(fēng)盛行時(shí)，風(fēng)場(chǎng)也具有強(qiáng)相關(guān)，不過在南海東部海域，風(fēng)向相關(guān)性較弱，小于0.7。另外，利用ASCAT L2B分析了南海月平均風(fēng)場(chǎng)分布特征，結(jié)果表明：南海季風(fēng)盛行時(shí)，存在兩個(gè)風(fēng)速大值中心，分別位于南海中南部和臺(tái)灣海峽及巴士海峽一帶，其位置和大小隨時(shí)間而變化。

ASCAT；L2B；L3；ERA-interim；海面風(fēng)場(chǎng)

1 引言

南海地跨熱帶與副熱帶，是我國(guó)最大的海域之一，海洋資源豐富，也是國(guó)際運(yùn)輸?shù)闹匾獏^(qū)域。在氣候上南海具有明顯的熱帶季風(fēng)氣候，是典型的季風(fēng)區(qū)，不過由于其地理位置特殊，天氣變化復(fù)雜，是臺(tái)風(fēng)的多發(fā)地，海上大風(fēng)直接影響著航海和生產(chǎn)，是造成海上災(zāi)難的主要原因之一[1]。海面風(fēng)場(chǎng)是海洋上層運(yùn)動(dòng)，區(qū)域和全球海洋環(huán)流的主要?jiǎng)恿碓?，由風(fēng)引起的海浪、海流等幾乎所有的海水運(yùn)動(dòng)都是海上活動(dòng)不可忽視的，并且在調(diào)節(jié)海氣之間水汽、熱量以及物質(zhì)的交換過程中發(fā)揮著重要的作用[2]。因此，獲得高質(zhì)量的海面風(fēng)場(chǎng)資料具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值，其對(duì)于數(shù)值模式初始場(chǎng)精度的改進(jìn)、臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度的預(yù)報(bào)以及海洋天氣形勢(shì)的分析預(yù)報(bào)具有重要的意義[3-5]。

目前觀測(cè)海面風(fēng)場(chǎng)主要依賴衛(wèi)星遙感，星載微波散射計(jì)成為獲取海面風(fēng)場(chǎng)的重要手段之一，其可以在晝夜晴空和有云的情況下進(jìn)行海面風(fēng)場(chǎng)的觀測(cè)，得到了廣泛應(yīng)用，比如QuikSCAT[4]，近年來，觀測(cè)海面風(fēng)場(chǎng)的散射計(jì)有HY-2A散射計(jì)、OSCAT、QuikSCAT、ASCAT等，其中HY-2A衛(wèi)星搭載的散射計(jì)是國(guó)內(nèi)首顆星載微波散射計(jì)，工作頻率為13.256 GHz[6]，與美國(guó)國(guó)家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）發(fā)射的QuikSCAT散射計(jì)（13.4 GHz）和印度太空研究中心（Indian Space Research Organisation，ISRO）發(fā)射的OceanSat-2衛(wèi)星搭載的散射計(jì)（OSCAT，13.5 GHz）采用的工作波段一致，均為ku波段，受降雨影響較大[7-8]。QuikSCAT由于儀器故障，在2009年11月停止運(yùn)行[9]，OSCAT在2014年運(yùn)行失敗，HY-2A和ASCAT仍在運(yùn)行。

ASCAT是2006年10月19日歐空局發(fā)射的氣象衛(wèi)星Metop-A上搭載的散射計(jì)，衛(wèi)星軌道為太陽(yáng)同步軌道，時(shí)間分辨率為每日兩次，升降軌時(shí)間分別為13時(shí)（世界時(shí)，下同）和01時(shí)，ASCAT工作頻率為5.25 GHz，為C波段，受云雨影響較小[10]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)ASCAT散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品的質(zhì)量做過相關(guān)的評(píng)估檢驗(yàn)，證明ASCAT風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品精度較高[11-14]，而在我國(guó)南海海域進(jìn)行散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)檢驗(yàn)的研究主要是QuikSCAT[15]，對(duì)ASCAT風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品的研究相對(duì)較少，本文基于2013年1月1日—12月31日ERA-interim再分析風(fēng)場(chǎng)資料，研究ASCAT兩種風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品（L2B，L3）在南海的精度，并且利用ASCAT-L2B分析南海月平均風(fēng)場(chǎng)分布特征。

2 資料

2.1 ERA-interim再分析風(fēng)場(chǎng)

ERA-interim是歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）向全球提供的最新的大氣數(shù)值預(yù)報(bào)再分析資料，其使用了最新的4D-Var同化方法，本文利用ERA-interim 10 m處的再分析風(fēng)場(chǎng)資料，時(shí)間分辨率為6 h，每天4次（00時(shí)，06時(shí)，12時(shí)，18時(shí)），空間分辨率為0.25°×0.25°，變量包括10 m處的風(fēng)速分量U10、V10，覆蓋全球[16]。Dee等[17]指出由于技術(shù)原因，ERA-interim資料并沒有同化ASCAT散射計(jì)資料，因此利用ERA-Interim對(duì)ASCAT進(jìn)行評(píng)估保證了資料的相對(duì)獨(dú)立。

2.2 ASCAT風(fēng)場(chǎng)

本文采用的ASCAT風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品包括ASCAT L2B分辨率為25 km的軌道刈幅數(shù)據(jù)（國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心提供）和L3空間分辨率為0.25°×0.25°的網(wǎng)格化產(chǎn)品，其中L3產(chǎn)品變量包括風(fēng)速、風(fēng)向、降雨標(biāo)識(shí)（http://www.remss.com/missions/ascat），L2B與L3產(chǎn)品中，風(fēng)向0°表示風(fēng)自南向北吹（即南風(fēng)），并按順時(shí)針風(fēng)向增加，在文中計(jì)算風(fēng)向時(shí)，風(fēng)向0°表示風(fēng)自西向東吹，按逆時(shí)針風(fēng)向增加，再分析資料與散射計(jì)風(fēng)向均以此為標(biāo)準(zhǔn)。

3 方法

首先對(duì)散射計(jì)和ERA-interim風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品進(jìn)行時(shí)間和空間上的匹配。圖1為ASCAT與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)對(duì)比流程圖，ASCAT L3與ERA-interim為格點(diǎn)資料，而ASCAT L2B為軌道數(shù)據(jù)，首先利用Zeng等[18]提出的時(shí)間-空間插值算法將軌道數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，時(shí)空插值公式如下：

式中：

式中：uk是空間尺度范圍內(nèi)點(diǎn)(xk,yk)在時(shí)刻tk的風(fēng)速分量大小，根據(jù)分量可以計(jì)算插值后的風(fēng)向大小，uestimate是插值到網(wǎng)格點(diǎn)上的風(fēng)速大小，wk是空間尺度范圍內(nèi)點(diǎn)(xk,yk)的權(quán)重大小。(2)式表明對(duì)于某一網(wǎng)格點(diǎn)上的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，假設(shè)在某一格點(diǎn)A(x0,y0)某一時(shí)刻t0沒有風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，選擇空間尺度D和時(shí)間尺度T，利用A點(diǎn)周圍空間和時(shí)間尺度范圍內(nèi)的N個(gè)點(diǎn)上的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性組合得到所求網(wǎng)格點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。劉宇昕等[19]運(yùn)用該方法實(shí)現(xiàn)了ASCAT散射計(jì)與NCEP模式數(shù)據(jù)的融合，馮倩[20]利用時(shí)空插值法對(duì)散射計(jì)軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化處理，并且將結(jié)果與運(yùn)用Kriging插值算法所得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果比較接近，偏差只有0.2 m/s，而傳統(tǒng)網(wǎng)格平均插值算法與Kriging插值結(jié)果偏差較大，為2 m/s，因此通過時(shí)空插值方法對(duì)散射計(jì)軌道數(shù)進(jìn)行網(wǎng)格化，所得結(jié)果精度較高。本文需要將分辨率為25 km的ASCAT-L2B軌道數(shù)據(jù)插值到再分析資料時(shí)刻的分辨率為0.25°規(guī)則網(wǎng)格點(diǎn)上，為了防止插值后數(shù)據(jù)過度平滑，并且保證插值點(diǎn)附近待插值點(diǎn)的樣本量，空間尺度選擇插值點(diǎn)附近1°范圍內(nèi)的點(diǎn)，由于ASCAT掃過南海海域的時(shí)間分別為13時(shí)和01時(shí)，因此將散射計(jì)數(shù)據(jù)插值到00時(shí)與12時(shí)，選取插值點(diǎn)兩側(cè)前后3 h的觀測(cè)值，即時(shí)間尺度T取3 h。

為了定量分析散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品的偏差特征，我們通過以下幾個(gè)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。定義A為ASCAT風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，B為再分析風(fēng)場(chǎng)資料，N為匹配樣本量。

土壤取樣：共兩次，試驗(yàn)前大棚土壤均勻布點(diǎn)16點(diǎn)，土鉆取0-20 cm土壤，組成混合樣。試驗(yàn)收獲后，每小區(qū)鉆取5點(diǎn)0-20 cm組成混合樣。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)后測(cè)定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀。

圖1 ASCAT與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)對(duì)比流程圖

平均值（Mean）：

平均偏差（Bias）：

標(biāo)準(zhǔn)偏差（Standard Deviation，SD）：

相關(guān)系數(shù)（R）：

4 ASCAT海面風(fēng)的精度評(píng)估

南海處于熱帶地區(qū)，熱帶海洋性季風(fēng)氣候非常明顯，對(duì)于南海海面風(fēng)場(chǎng)的研究，QuikSCAT散射計(jì)資料得到了廣泛的應(yīng)用，張德天等[21]利用QuikSCAT/NCEP研究了1999—2009年中國(guó)海面風(fēng)場(chǎng)的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)在春季、秋季風(fēng)速大值中心位于臺(tái)灣海峽，夏季位于南海西南部海域，即108°E， 10°N附近，冬季大值區(qū)位于臺(tái)灣海峽、東沙群島一帶，風(fēng)向具有明顯的季節(jié)特征，劉春霞等[15]利用QuikSCAT月平均風(fēng)場(chǎng)資料分析了南海海面風(fēng)場(chǎng)的月平均分布特征，發(fā)現(xiàn)風(fēng)向也具有明顯的季節(jié)變化，南海存在兩個(gè)平均風(fēng)速大值中心，位于南海西南部108°E，10°N附近的大值中心從10月至次年3月盛行東北風(fēng)，6月至8月盛行西南風(fēng)，位于臺(tái)灣、巴士海峽附近的大值中心從10月持續(xù)到次年3月。王慧鵬等[22]等利用QuikSCAT月平均風(fēng)場(chǎng)資料分析了南海海面風(fēng)場(chǎng)的月平均分布特征，發(fā)現(xiàn)在南海4、5、9月是季風(fēng)轉(zhuǎn)換季節(jié)，10月到次年3月盛行東北風(fēng)，6月到8月盛行西南風(fēng)，季風(fēng)特征明顯，且在季風(fēng)盛行時(shí)，存在兩個(gè)平均風(fēng)速大值中心，與劉春霞等的研究一致，而利用ASCAT研究南海海面風(fēng)場(chǎng)的分布較少，本節(jié)基于ERA-interim資料，分析南海季風(fēng)盛行期間ASCAT兩種風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品的偏差特征。

4.1 平均偏差分布特征

圖2和圖3分別為西南季風(fēng)（6—8月）和東北季風(fēng)（10月—次年3月）盛行時(shí)ASCAT（L2B和L3）與ERA-interim海面風(fēng)場(chǎng)的平均偏差分布圖?？梢钥闯觯珹SCAT兩種產(chǎn)品風(fēng)場(chǎng)與再分析風(fēng)場(chǎng)平均偏差分布比較一致，南海大部分海域，ASCAT風(fēng)速的平均偏差在-1～1 m/s之間，風(fēng)向偏差在-5°～5°之間。西南風(fēng)盛行時(shí)，位于108°E，10°N附近的風(fēng)速大值區(qū)，風(fēng)速風(fēng)向平均偏差均較小，風(fēng)速在0.5 m/s左右，風(fēng)向偏差在5°附近，且風(fēng)速在該大值中心附近出現(xiàn)負(fù)的偏差，散射計(jì)風(fēng)速偏??；東北風(fēng)盛行時(shí)，在南海東北部，即臺(tái)灣海峽以及巴士海峽東北風(fēng)大值區(qū)，平均偏差明顯偏大，在2 m/s以上，說明在這一帶ASCAT（L2B和L3）相對(duì)于再分析風(fēng)場(chǎng)偏大，而在西南風(fēng)盛行時(shí)由于該區(qū)域大值中心消失，從圖中可以看出在該區(qū)域平均偏差較小且部分區(qū)域散射計(jì)風(fēng)速偏小，在巴士海峽以及南海西部部分區(qū)域風(fēng)向偏差較大，可能由于季風(fēng)盛行時(shí)島嶼的影響引起的。從平均偏差的分布情況來看，平均偏差低值覆蓋區(qū)域ASCAT L2B產(chǎn)品相對(duì)ASCAT L3明顯偏大，即二級(jí)產(chǎn)品相對(duì)較好。

圖2 西南季風(fēng)盛行時(shí)，ASCAT（L2B、L3）與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)平均偏差分布

圖3 東北季風(fēng)盛行時(shí)，ASCAT（L2B、L3）與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)平均偏差分布

圖4 西南季風(fēng)盛行時(shí)，ASCAT（L2B、L3）與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)偏差分布

圖5東北季風(fēng)盛行時(shí)，ASCAT（L2B、L3）與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)偏差分布

圖4 與圖5為標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）分布圖。南海大部分海域標(biāo)準(zhǔn)偏差風(fēng)速在2 m/s以內(nèi)，風(fēng)向小于20°，與設(shè)計(jì)精度一致，西南風(fēng)盛行時(shí)，L3標(biāo)準(zhǔn)偏差分布與L2B整體分布形式一致，不過比較散亂，L2B風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)偏差分布均勻，且低值覆蓋范圍大，108°E，10° N西南季風(fēng)大值區(qū)域一帶，部分海域標(biāo)準(zhǔn)偏差風(fēng)速小于1 m/s，風(fēng)向在10°附近，而在南海東北部臺(tái)灣海峽以及巴士海峽附近和海南島周圍部分區(qū)域，ASCAT風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差在2 m/s以上，近海岸線一帶，ASCAT L3產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)偏差甚至大于3 m/s，且紅色區(qū)域即標(biāo)準(zhǔn)偏差高值區(qū)范圍明顯大于ASCAT L2B。東北風(fēng)盛行時(shí)，L2B與L3差異較小，標(biāo)準(zhǔn)偏差空間分布基本一致，在臺(tái)灣海峽和巴士海峽一帶的風(fēng)速大值區(qū)域，風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差偏大，在2.5 m/s以上，風(fēng)速精度較差。

4.3 相關(guān)系數(shù)分布特征

圖6與圖7為相關(guān)系數(shù)分布圖。ASCAT散射計(jì)（L2B與L3）與ERA-interim再分析資料風(fēng)速風(fēng)向相關(guān)系數(shù)空間分布基本一致，但風(fēng)速相關(guān)性強(qiáng)的區(qū)域L2B覆蓋范圍大，L2B產(chǎn)品表現(xiàn)更好，而風(fēng)向兩種產(chǎn)品差異較小。西南季風(fēng)盛行時(shí)，海南島和臺(tái)灣島周圍風(fēng)速相關(guān)性偏弱，中南部海域相關(guān)系數(shù)在0.8以上，風(fēng)向相關(guān)性均較強(qiáng)，大部分海域相關(guān)系數(shù)在0.8以上，即ASCAT兩種產(chǎn)品的風(fēng)向與再分析資料風(fēng)向一致性高。東北季風(fēng)盛行時(shí)，風(fēng)速?gòu)?qiáng)相關(guān)的海域呈東北西南走向，108°E，10°N風(fēng)速大值區(qū)位于相關(guān)性強(qiáng)的區(qū)域，在南海東部風(fēng)向相關(guān)性偏小，相關(guān)系數(shù)小于0.7。

總體來說，季風(fēng)盛行時(shí)，南海大部分海域，散射計(jì)兩種風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品精度較好，與設(shè)計(jì)精度一致，西南季風(fēng)盛行時(shí)，ASCATL2B產(chǎn)品表現(xiàn)更好，東北季風(fēng)盛行時(shí)，L2B風(fēng)速表現(xiàn)較好，而兩種產(chǎn)品相對(duì)再分析資料的風(fēng)向差異較小。

5 南海ASCAT-L2B月平均風(fēng)場(chǎng)分析

圖6 西南季風(fēng)盛行時(shí)，ASCAT（L2B、L3）與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)相關(guān)系數(shù)分布

圖7 東北季風(fēng)盛行時(shí)，ASCAT（L2B、L3）與ERA-interim風(fēng)場(chǎng)相關(guān)系數(shù)分布

根據(jù)第3節(jié)誤差統(tǒng)計(jì)特征可知，ASCATL2B風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品表現(xiàn)更好，本節(jié)利用ASCATL2B分析南海海面風(fēng)場(chǎng)的月平均分布特征。圖8顯示了南海各月平均風(fēng)場(chǎng)的分布，1月南海盛行東北風(fēng)，在臺(tái)灣海峽和巴士海峽以及108°E，10°N附近為風(fēng)速大值區(qū)，最大平均風(fēng)速在10 m/s以上，2月與1月風(fēng)場(chǎng)基本一致，東北風(fēng)大值中心仍然存在，不過相對(duì)1月份，風(fēng)速略微偏小。3月，南海大部分地區(qū)受東北風(fēng)影響，不過，在海南島附近出現(xiàn)了偏東風(fēng)，風(fēng)速大值中心仍然存在，但中心風(fēng)速明顯減小，臺(tái)灣海峽以及巴士海峽最大值在9 m/s左右，而108°E，10°N附近的大值中心風(fēng)速在7 m/s左右。4月，南海西北部出現(xiàn)東南風(fēng)，南部仍然受東北風(fēng)控制，臺(tái)灣附近的大值中心仍然存在。5月南海大部分地區(qū)為偏南風(fēng)，風(fēng)速大值中心不是很明顯，108°E，10°N附近風(fēng)速大值區(qū)已經(jīng)消失。6到8月份，西南季風(fēng)爆發(fā)，南海主要受西南風(fēng)的影響，且108°E，10°N附近大值中心重新出現(xiàn)，最大平均風(fēng)速?gòu)?月份的7 m/s增加到8月份的9 m/s，范圍也逐漸擴(kuò)大。8月，南海中部風(fēng)速都比較大，臺(tái)灣附近的大值中心不太明顯。9月，南海北部出現(xiàn)偏東風(fēng)，并向南推進(jìn)，10月，南海北部受東北風(fēng)控制，此前南海東北部消失的大值中心開始變得明顯，而南海南部風(fēng)向較亂，風(fēng)速也很小，至11月份，整個(gè)南海均在東北風(fēng)的控制下，108°E，10°N附近大值區(qū)已經(jīng)消失，臺(tái)灣巴士海峽一帶大值區(qū)范圍變大。12月與1月風(fēng)場(chǎng)類似，盛行東北風(fēng)，明顯存在兩個(gè)大值中心，中心風(fēng)速都比較大，在12 m/s左右。

綜上所述，11月—次年3月份，整個(gè)南海盛行東北風(fēng)；6—8月為西南風(fēng)，其他月份為季風(fēng)轉(zhuǎn)換季節(jié)。在季風(fēng)盛行期間，存在兩個(gè)風(fēng)速大值中心，東北季風(fēng)盛行時(shí)，即11月—次年3月，南海東北部存在一個(gè)風(fēng)速大值區(qū)，風(fēng)速在12月達(dá)到最大并持續(xù)到2月份，之后最大風(fēng)速逐漸減小，范圍也逐漸縮?。晃挥?08°E，10°N附近的大值中心，在4、5、10月不太明顯之外，在12月—次年3月為東北風(fēng)大值中心，而西南季風(fēng)爆發(fā)期間，該地區(qū)大值中心又轉(zhuǎn)為受西南風(fēng)影響，在8月份平均風(fēng)速達(dá)到最大值9 m/s，范圍也達(dá)到最大，這與劉春霞等[9]以及張德天等[21]的研究結(jié)果基本一致。

圖8 南海各月平均風(fēng)場(chǎng)分布圖（陰影表示風(fēng)速大小，單位：m/s；箭頭表示風(fēng)向）

6 結(jié)論

本文主要分析了ASCAT風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品在南海的精度以及月平均風(fēng)場(chǎng)分布特征，具體如下：

（1）利用ERA-Interim再分析海面風(fēng)場(chǎng)資料對(duì)ASCAT兩種反演海面風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品進(jìn)行了誤差分析，得出季風(fēng)盛行時(shí)，南海中南部大部分海域，ASCAT兩種散射計(jì)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品精度較好，與設(shè)計(jì)精度一致，風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2 m/s，平均偏差在-1～1 m/s之間，風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20°，平均偏差在-5°～5°之間，ASCAT L2B相對(duì)L3產(chǎn)品表現(xiàn)更好，低值覆蓋范圍大。西南風(fēng)盛行時(shí)，風(fēng)場(chǎng)相關(guān)性強(qiáng)，在0.8以上，ASCAT與ERA-interim一致性好；東北風(fēng)盛行時(shí)，風(fēng)場(chǎng)也具有強(qiáng)相關(guān)，不過在南海東部海域，風(fēng)向相關(guān)性較弱，小于0.7，而且在臺(tái)灣海峽和巴士海峽一帶，散射計(jì)反演風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品較差，風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差甚至達(dá)到3 m/s，可能是由于散射計(jì)反演風(fēng)場(chǎng)時(shí)受島嶼影響引起的；

（2）利用ASCAT-L2B資料對(duì)南海的風(fēng)場(chǎng)月平均分布特征進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：南海季風(fēng)隨季節(jié)變化，11月—次年3月，南海盛行東北風(fēng)，6至8月為西南風(fēng)，其他月份為季風(fēng)轉(zhuǎn)換季節(jié)。季風(fēng)盛行期間，存在兩個(gè)風(fēng)速大值中心，位于臺(tái)灣海峽巴士海峽的東北風(fēng)大值中心從10月份持續(xù)到次年2月份，而南部108°E，10°N附近的大值中心不僅在東北風(fēng)盛行時(shí)存在，而且隨著西南季風(fēng)爆發(fā)，該海域又轉(zhuǎn)換為西南風(fēng)大值中心，大小和位置隨時(shí)間變化。

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Validation of ASCAT satellite scatterometer winds based on ERA-interim and monthly mean wind field over the South China Sea

ZHANG Kai-feng，XIANG Jie，YANG Bo，ZHOU Cheng-jun
(Institute of Meteorology and Oceanography,PLA University of Science and Technology,Nanjing 211101 China)

Based on the ERA-Interim surface wind analysis generated at the European Center for Medium Range Weather forecasts,the errors characteristics of two ASCAT wind field products Level2B and Level3 are analyzed when the monsoon is prevailing in the South China Sea.The results show that：ASCAT wind field products perform well which meet the accuracy requirement in the most areas of the South China Sea.The standard deviation of ASCAT wind speed and direction is less than 2m/s and 20°,and the bias is less than 1m/s and 5°, respectively,while the ASCAT L2B is better.When the southwest is prevailing,the ASCAT wind field have a good consistency and large correlation which is higher than 0.8 with the ERA-interim,and when it is northeast, the correlation is also good,while in the east of the South China Sea,the correlation rate is less than 0.7.Besides, the ASCAT L2B are used to the climatic characteristics of the South China Sea.It is shown that there are two average wind speed value centers:one is located at the central south 108°E,10°N of South China Sea,while the other is near the Taiwan and Bashi Strait whose site and intensity change with time.

ASCAT;L2B;L3;ERA-interim;surface wind

P732

A

1003-0239（2017）02-0027-10

10.11737/j.issn.1003-0239.2017.02.004

2016-06-29；

2016-09-05。

國(guó)家自然科學(xué)基金（41275113）；“全球變化與海氣相互作用”專項(xiàng)（GASI-02-PAC-YGST02，GASI-02-SCS-YGST02）。

張凱峰（1994-），男，碩士在讀，從事南海海面風(fēng)場(chǎng)融合研究。E-mail:15380426538@163.com