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撰文 / 赵中阔（中国气象局广州热带海洋气象研究所） # G0 M) G9 f" h
本文来自《知识就是力量》杂志 $ V3 ~3 B, C. \& j9 h8 r. o& q
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在中国最大的领海海域——南海，不仅有细腻的沙滩，独具特色的岛屿，还有喜欢搞破坏的台风，也有让人茫然无措的海雾。如何才能摸清南海海洋气象的脾气？就让我们走进海气通量与海浪测量的科学世界。
G: R1 l4 G) {' H! b4 H 海洋天气VS 陆地天气 0 U6 B4 P6 Y# G8 q( y5 k1 C; Z
海洋天气有别于陆地天气的关键在于，海洋的热力动力过程可以影响天气过程。风吹浪打形容大气向大海发力的情形，其实也有大海主动“反击”大气的情形，在风平而浪不静的天气，海洋气象平台的风速观测常常出现风速随高度升高而减弱的情形，但陆地风速几乎不可能发生这种现象。除了这些可见的现象，对天气气候变化更重要的过程往往却不易通过肉眼觉察，如海面温度对大气加热过程，以及海洋与大气之间的水汽、二氧化碳等气体交换的通量过程，要认知这些过程就需要专业设备来助阵。
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登陆台风观测系统示意图 0 t. o% Q0 ~# ]0 G( X" n$ ^
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涡动相关法测量通量原理示意图。某一时刻，涡旋1携带气块1以W1的垂直速度向下运动，接着涡旋2携带气块2以W2的垂直速度向上运动，如果同时还测量每个气块的温度、水汽、二氧化碳等参数，就可计算相应的通量 O; P. @% o S5 n. e( A0 h- J( l# s
洋面观测常用涡动相关通量系统对海气通量进行直接观测计算。基本设备主要包括一个三维超声风速温度计以及一个快速响应红外线气体分析仪，这两种设备利用声学与光学的手段，实现对风速与气体含量的快速测量。基于这些快速测量值，就可计算出各种海气通量。另外，要发展可用于数值天气模式的方法，还需要对平均风速、温度、湿度等进行观测。
; S3 D1 N( |4 Q% { 南海海洋气象观测基地里的“观海神器”
# V+ [* y) Y4 b7 l" G4 S 作为中国目前建成的第一个海洋气象专用观测平台，南海海洋气象观测基地由海岸陆地观测基地，海上观测平台和海岛通量观测塔组成。主要用于近海面大气层与海洋边界层过程及其海洋—大气相互作用过程的观测。 * F# u. S- u" h$ S8 X, w' `6 S
海岸陆地观测基地
' b* N. K: \0 g" O5 o 海岸陆地观测基地海洋环境要素观测主要采用测波浮标，测量近岸海表温度和波高、波向、波周期等海洋环境要素。另外，为弥补浮标单点观测的不足，还采用测波雷达遥感手段，探测近岸5 千米范围内的波浪、表层流等海洋环境参数。 - Y9 Z0 r7 U# L% d* b% I5 k
海上观测平台 2 L- V) w+ n' p/ B/ i, B7 M y
海上观测平台主要包括30米的海-气通量观测和大气边界层特征观测塔、海洋气象要素观测塔及水下海洋要素观测。观测平台水上设备主要进行海气动量、热量和水汽交换等项目的观测，以获取海气相互作用的相关数据。而水下观测设备主要进行海洋边界层结构和海流、海浪等项目的观测。 ! Y) ` ~+ R9 b m% N- N- I. x
借助于科学技术的进步，研究人员改进了海洋与大气动量交换过程在数值模式中的表达形式以及近地面大风、海浪与风暴潮的预报效果，同时也对华南海雾形成机理的认识，改进了海雾的预报效果。这些新的认识与数值预报产品，为华南海岸带灾害性天气的防灾减灾工作提供了有力的科技支撑。
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