廈門大學(xué)海洋科學(xué)導(dǎo)論：氣象部分歡迎來(lái)到廈門大學(xué)海洋科學(xué)導(dǎo)論課程的氣象部分。本課程將帶領(lǐng)大家探索海洋與大氣之間復(fù)雜而迷人的關(guān)系，了解氣象學(xué)在海洋科學(xué)研究中的重要地位與應(yīng)用。我們將從基礎(chǔ)概念出發(fā)，逐步深入研究全球氣候系統(tǒng)、海氣相互作用、臺(tái)風(fēng)形成等專業(yè)知識(shí)，同時(shí)結(jié)合廈門地區(qū)的實(shí)際案例與觀測(cè)數(shù)據(jù)，幫助大家建立系統(tǒng)的海洋氣象科學(xué)認(rèn)知框架。課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)幫助學(xué)生掌握海洋氣象學(xué)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用方法，培養(yǎng)海洋與大氣綜合分析能力，為后續(xù)專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。知識(shí)結(jié)構(gòu)融合傳統(tǒng)氣象學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究成果，覆蓋從基本概念到復(fù)雜系統(tǒng)的完整知識(shí)體系，注重理論與實(shí)踐結(jié)合。學(xué)科關(guān)聯(lián)闡明氣象學(xué)與海洋物理學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、海洋環(huán)境等學(xué)科的緊密聯(lián)系，構(gòu)建完整的海洋科學(xué)認(rèn)知框架。本課程將通過(guò)系統(tǒng)講授、案例分析和實(shí)踐活動(dòng)，幫助同學(xué)們?nèi)胬斫鈿庀髮W(xué)在海洋科學(xué)中的重要作用和應(yīng)用價(jià)值。氣象學(xué)與海洋科學(xué)關(guān)系能量循環(huán)太陽(yáng)輻射為地球提供能量，大氣與海洋作為熱量?jī)?chǔ)存與傳輸系統(tǒng)，共同維持全球能量平衡耦合作用大氣與海洋通過(guò)熱量、水分和動(dòng)量交換緊密耦合，形成復(fù)雜的相互影響機(jī)制氣候調(diào)控海-氣相互作用控制全球氣候系統(tǒng)變化，影響厄爾尼諾等氣候現(xiàn)象研究整合現(xiàn)代海洋科學(xué)研究無(wú)法脫離氣象學(xué)基礎(chǔ)，兩者融合形成海洋氣象學(xué)理解氣象學(xué)與海洋科學(xué)的關(guān)系，是把握全球環(huán)境系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律的關(guān)鍵。海洋占據(jù)地球表面71%的面積，儲(chǔ)存了地球90%以上的熱量，與大氣之間的相互作用是氣候系統(tǒng)的核心驅(qū)動(dòng)力。大氣的基本性質(zhì)大氣成分地球大氣主要由氮?dú)?78%)、氧氣(21%)、氬氣(0.93%)及其他微量氣體組成。溫室氣體如二氧化碳(0.04%)雖含量少但對(duì)氣候影響顯著。海洋區(qū)域大氣中水汽含量通常較高，鹽分氣溶膠濃度也較大。大氣分布大氣層平均厚度約為100公里，但約80%的氣體質(zhì)量集中在離地表16公里范圍內(nèi)。隨高度增加，大氣密度迅速降低，壓強(qiáng)呈指數(shù)遞減。廈門沿海地區(qū)受季風(fēng)影響，大氣特性呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征。大氣作為一種流體，其溫度、壓力和密度等物理性質(zhì)隨時(shí)空分布而變化。近地面大氣平均溫度約15°C，但垂直梯度在不同地區(qū)和季節(jié)差異顯著。了解這些基本性質(zhì)是研究大氣動(dòng)力學(xué)和天氣現(xiàn)象的基礎(chǔ)。大氣層結(jié)構(gòu)熱層80km以上，溫度隨高度上升中間層50-80km，溫度隨高度下降平流層16-50km，臭氧層位于此處對(duì)流層0-16km，大部分天氣現(xiàn)象發(fā)生廈門地區(qū)的大氣層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)典型的亞熱帶特征。對(duì)流層厚度約為12-16公里，夏季較厚，冬季較薄。由于沿海位置，大氣中水汽含量豐富，對(duì)流活動(dòng)頻繁，尤其在夏季形成典型的海陸熱力對(duì)比。平流層中的臭氧層對(duì)于過(guò)濾有害紫外線至關(guān)重要，也影響著海洋表層的光合作用和生物活動(dòng)。不同大氣層之間的相互作用對(duì)全球和區(qū)域氣候都有重要影響。大氣壓強(qiáng)與測(cè)量1013.25標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(hPa)海平面處的平均氣壓值1005-1020廈門年變化范圍(hPa)冬季高、夏季低的季節(jié)性規(guī)律950臺(tái)風(fēng)中心氣壓(hPa)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)中心最低氣壓可達(dá)大氣壓強(qiáng)是單位面積上大氣柱的重力，常用百帕(hPa)或毫巴(mb)表示。氣壓場(chǎng)的分布與變化是天氣系統(tǒng)發(fā)展的重要指標(biāo)，也是風(fēng)場(chǎng)形成的直接動(dòng)力來(lái)源。在廈門地區(qū)，氣壓的年際變化呈現(xiàn)冬季高、夏季低的特點(diǎn)，這與季風(fēng)系統(tǒng)有直接關(guān)系。臺(tái)風(fēng)期間，氣壓驟降是重要的預(yù)警信號(hào)。氣壓測(cè)量主要通過(guò)水銀氣壓計(jì)和高精度電子氣壓計(jì)完成，現(xiàn)代氣象站已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化氣壓監(jiān)測(cè)。溫度的時(shí)空分布廈門平均溫度(°C)全國(guó)平均溫度(°C)廈門地處北緯24度的亞熱帶海洋性氣候區(qū)，年平均溫度約為21°C，具有冬暖夏熱的特點(diǎn)。與內(nèi)陸城市相比，廈門的溫度季節(jié)性變化較為平緩，這主要得益于海洋的熱調(diào)節(jié)作用。地表溫度受太陽(yáng)輻射、地理位置、海陸分布等因素影響，在時(shí)間和空間上呈現(xiàn)不同的分布規(guī)律。高空溫度隨高度上升而降低，在對(duì)流層中平均每上升1公里下降約6.5°C。廈門的夏季高溫多出現(xiàn)在7-8月，最高氣溫可達(dá)38°C左右。濕度與蒸發(fā)水汽來(lái)源海洋表面大量蒸發(fā)提供水汽濕度形成水汽在空氣中的含量決定濕度云霧凝結(jié)溫度下降導(dǎo)致水汽凝結(jié)形成云霧降水形成水汽進(jìn)一步凝結(jié)形成降水濕度是空氣中水汽含量的量度，分為相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度。相對(duì)濕度表示空氣中實(shí)際水汽含量與該溫度下飽和水汽含量的百分比，廈門年平均相對(duì)濕度達(dá)80%左右，明顯高于內(nèi)陸城市。蒸發(fā)是水汽進(jìn)入大氣的主要途徑，受溫度、風(fēng)速、氣壓等因素影響。廈門沿海區(qū)域年蒸發(fā)量約為1200-1500毫米，海面蒸發(fā)是陸地的1.5倍左右。海面蒸發(fā)的潛熱傳輸是大氣能量平衡的重要組成部分，也是臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的能量來(lái)源。風(fēng)的產(chǎn)生與基本原理氣壓梯度力由高壓指向低壓的推動(dòng)力，是風(fēng)形成的基本動(dòng)力地轉(zhuǎn)偏向力地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的虛擬力，北半球使風(fēng)向右偏轉(zhuǎn)摩擦力地表與大氣間的摩擦，減弱風(fēng)速并改變風(fēng)向風(fēng)是空氣的水平運(yùn)動(dòng)，其形成主要由氣壓差異引起。當(dāng)氣壓分布不均勻時(shí)，氣壓梯度力推動(dòng)空氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，形成風(fēng)。在大尺度天氣系統(tǒng)中，氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力三者達(dá)到平衡，決定風(fēng)的方向和速度。在廈門這樣的沿海地區(qū)，局地環(huán)流如海陸風(fēng)十分明顯。白天陸地升溫快，形成熱低壓，海面上空為冷高壓，產(chǎn)生海風(fēng)；夜間則相反，形成陸風(fēng)。這種日變化規(guī)律對(duì)沿海地區(qū)的天氣和環(huán)境有顯著影響。風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)與測(cè)繪技術(shù)傳統(tǒng)儀器觀測(cè)風(fēng)速表(機(jī)械式、熱線式)風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)向風(fēng)速儀探空氣球釋放觀測(cè)遠(yuǎn)程遙感技術(shù)多普勒雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星遙感海面風(fēng)場(chǎng)氣象激光雷達(dá)(LIDAR)數(shù)據(jù)處理方法風(fēng)場(chǎng)矢量分析與可視化多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)風(fēng)場(chǎng)再分析與同化現(xiàn)代風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)已從傳統(tǒng)單點(diǎn)測(cè)量發(fā)展到多維立體觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。廈門氣象局設(shè)有完善的自動(dòng)氣象站網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面風(fēng)場(chǎng)變化。高空風(fēng)場(chǎng)則通過(guò)探空氣球和風(fēng)廓線雷達(dá)獲取，為天氣預(yù)報(bào)和科學(xué)研究提供重要數(shù)據(jù)支持。衛(wèi)星遙感在海洋風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。散射計(jì)和微波輻射計(jì)可以獲取大范圍海面風(fēng)場(chǎng)信息，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)觀測(cè)手段在海洋區(qū)域的不足。廈門大學(xué)海洋氣象團(tuán)隊(duì)也開展了多種平臺(tái)協(xié)同觀測(cè)研究，提高了近海風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)精度。全球風(fēng)帶與環(huán)流系統(tǒng)1信風(fēng)帶(0°-30°)也稱貿(mào)易風(fēng)，穩(wěn)定的東北風(fēng)(北半球)和東南風(fēng)(南半球)，由副熱帶高壓吹向赤道低壓帶2西風(fēng)帶(30°-60°)溫帶地區(qū)盛行西風(fēng)，氣流波動(dòng)大，鋒面系統(tǒng)和溫帶氣旋活躍，是影響廈門的主要大尺度氣流3極地東風(fēng)帶(60°-90°)兩極高壓向中緯度吹出的東風(fēng)，溫度低，影響范圍有限全球大氣環(huán)流系統(tǒng)由哈德萊環(huán)流(低緯)、費(fèi)雷爾環(huán)流(中緯)和極地環(huán)流(高緯)三個(gè)環(huán)流圈組成。這種環(huán)流格局的形成主要由太陽(yáng)輻射不均和地球自轉(zhuǎn)共同造成。廈門地處北緯24度，位于副熱帶和熱帶交界處，主要受西風(fēng)帶南部和信風(fēng)帶北部的交替影響。全球風(fēng)帶的季節(jié)性移動(dòng)導(dǎo)致了廈門顯著的季風(fēng)特征，也是臺(tái)風(fēng)路徑選擇的重要因素。隨著全球變暖，傳統(tǒng)風(fēng)帶格局正在發(fā)生微妙變化，對(duì)廈門局地氣候產(chǎn)生潛在影響。季風(fēng)系統(tǒng)冬季季風(fēng)每年10月至次年4月，冷高壓控制下的偏北風(fēng)為主導(dǎo)。源自西伯利亞的冷空氣南下，為廈門帶來(lái)干冷天氣。平均氣溫降至13-17°C，降水明顯減少，相對(duì)濕度降低，天氣晴朗穩(wěn)定。夏季季風(fēng)每年5月至9月，印度洋和太平洋暖濕氣流北上，為廈門帶來(lái)高溫多雨天氣。平均氣溫升至25-29°C，降水集中，濕度增大，常有雷暴天氣。西太平洋副熱帶高壓控制下，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)增多。廈門季風(fēng)特點(diǎn)廈門季風(fēng)轉(zhuǎn)換期出現(xiàn)在4-5月和9-10月。夏季風(fēng)期間，廈門呈現(xiàn)典型的海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候特征。近年觀測(cè)顯示，季風(fēng)建立和撤退時(shí)間有延遲趨勢(shì)，可能與全球氣候變化有關(guān)。熱帶氣旋與臺(tái)風(fēng)形成條件臺(tái)風(fēng)形成需滿足三個(gè)必要條件：海水溫度大于26°C、地轉(zhuǎn)力足夠強(qiáng)(距離赤道至少5°以上)、大氣垂直風(fēng)切變較小。西北太平洋是全球臺(tái)風(fēng)生成最多的海域，每年6-10月是廈門臺(tái)風(fēng)活躍期。結(jié)構(gòu)特征臺(tái)風(fēng)呈圓形結(jié)構(gòu)，由眼區(qū)、眼墻區(qū)和螺旋雨帶組成。中心氣壓低，最低可達(dá)900百帕以下，風(fēng)速可超過(guò)50米/秒。臺(tái)風(fēng)眼處為下沉氣流，天氣晴朗；眼墻區(qū)上升氣流最強(qiáng)，風(fēng)雨最猛烈。廈門影響廈門平均每年受2-3個(gè)臺(tái)風(fēng)直接或間接影響。2016年"莫蘭蒂"臺(tái)風(fēng)是近50年來(lái)登陸廈門最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)，最大風(fēng)速達(dá)到48米/秒，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。氣候變化可能導(dǎo)致未來(lái)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增加，但頻次變化尚不確定。降水及其形成方式層狀云降水大范圍均勻的穩(wěn)定性降水，強(qiáng)度較弱但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，常見于溫帶氣旋和鋒面系統(tǒng)。廈門冬春季常見此類降水，降水強(qiáng)度一般在5mm/h以下。對(duì)流性降水局地強(qiáng)對(duì)流形成的短時(shí)強(qiáng)降水，常伴有雷電。廈門夏季午后常有熱對(duì)流降水，強(qiáng)度可達(dá)30-50mm/h，但范圍小，持續(xù)時(shí)間短。地形性降水氣流受地形抬升形成的降水。廈門市區(qū)西北部山區(qū)迎風(fēng)坡降水明顯增多，年降水量比市區(qū)多10-15%。臺(tái)風(fēng)降水臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的強(qiáng)降水，范圍大、強(qiáng)度強(qiáng)。廈門歷史單日最大降水量356mm出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)"卡努"(2017年)期間。廈門年平均降水量約1200mm，降水集中在5-9月，占全年降水的70%以上。降水的微物理過(guò)程包括凝結(jié)、碰并增長(zhǎng)和冰晶過(guò)程，不同的天氣系統(tǒng)產(chǎn)生不同類型的降水。全球變暖背景下，廈門極端降水事件有增加趨勢(shì)，防洪減災(zāi)壓力增大。海洋氣象觀測(cè)技術(shù)船舶觀測(cè)利用商業(yè)船舶、科考船和漁船進(jìn)行海上氣象觀測(cè)，是最傳統(tǒng)的海洋氣象數(shù)據(jù)來(lái)源。全球約有7000艘船舶參與氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，提供海溫、氣溫、氣壓、風(fēng)場(chǎng)等基本數(shù)據(jù)。廈門大學(xué)擁有"嘉庚號(hào)"等科考船，定期開展南海和臺(tái)灣海峽觀測(cè)。浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)固定式和漂流式海洋氣象浮標(biāo)是現(xiàn)代海洋觀測(cè)的骨干。全球布設(shè)有超過(guò)1500個(gè)氣象海洋浮標(biāo)，廈門近海設(shè)有10個(gè)固定觀測(cè)浮標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海面氣象要素和海洋參數(shù)，數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星或無(wú)線通訊傳輸至數(shù)據(jù)中心。衛(wèi)星遙感氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星提供大范圍、高時(shí)空分辨率的海氣參數(shù)。風(fēng)云系列、MODIS、海洋一號(hào)等衛(wèi)星可監(jiān)測(cè)海溫、海面高度、海冰、風(fēng)場(chǎng)等參數(shù)。廈門海域被多顆衛(wèi)星覆蓋，數(shù)據(jù)應(yīng)用于科研和業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中?，F(xiàn)代海洋氣象觀測(cè)已形成天-空-海立體觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，各種平臺(tái)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為海洋科學(xué)研究提供全方位數(shù)據(jù)支持。廈門大學(xué)積極參與國(guó)家和國(guó)際海洋觀測(cè)計(jì)劃，致力于提高區(qū)域觀測(cè)能力和數(shù)據(jù)質(zhì)量。廈門大學(xué)氣象觀測(cè)基地廈門大學(xué)建有完善的海洋氣象觀測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，包括校園自動(dòng)氣象站、翔安海洋站、近海觀測(cè)浮標(biāo)網(wǎng)和移動(dòng)觀測(cè)平臺(tái)。這些設(shè)施不僅服務(wù)于教學(xué)和科研，也為地方氣象部門提供數(shù)據(jù)支持。學(xué)校與福建省氣象局、國(guó)家海洋局廈門預(yù)報(bào)臺(tái)等單位保持密切合作，共同開展臺(tái)風(fēng)、暴雨、海霧等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)警研究。近年來(lái)，平臺(tái)建設(shè)不斷完善，已成為東南沿海重要的海洋氣象教學(xué)科研基地。氣象數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用數(shù)據(jù)收集從氣象站、浮標(biāo)、衛(wèi)星等多源獲取原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理質(zhì)量控制、插補(bǔ)缺失、校正偏差、標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)分析時(shí)間序列分析、空間統(tǒng)計(jì)、趨勢(shì)檢驗(yàn)可視化圖表、等值線圖、風(fēng)場(chǎng)圖等直觀展示模式應(yīng)用作為模式輸入或驗(yàn)證，提高預(yù)報(bào)能力2010-2023年廈門風(fēng)場(chǎng)、降水趨勢(shì)分析顯示，廈門年平均風(fēng)速呈微弱下降趨勢(shì)，從4.3米/秒降至4.1米/秒；而極端降水事件頻率增加了約15%，單日最大降水量記錄在2017年被刷新。現(xiàn)代氣象數(shù)據(jù)分析越來(lái)越依賴大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能方法。廈門大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了針對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)的深度學(xué)習(xí)算法，準(zhǔn)確率比傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法提高18%。同時(shí)，數(shù)據(jù)同化技術(shù)的應(yīng)用使模式預(yù)報(bào)能力顯著提升，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。地球氣候系統(tǒng)組成大氣圈包圍地球的氣體層，是氣候系統(tǒng)最活躍的組成部分氣象過(guò)程時(shí)間尺度短，變化最快直接影響人類日常生活海洋圈覆蓋地球71%表面的水體，是氣候系統(tǒng)的主要調(diào)節(jié)器熱容量大，溫度變化緩慢海流輸送熱量，影響全球氣候冰凍圈地球表面的冰川、永久凍土和海冰高反照率，影響地球能量平衡對(duì)氣候變化響應(yīng)敏感巖石圈地球表面的陸地、山脈和地形影響大氣環(huán)流和降水分布提供氣候記錄(地質(zhì)證據(jù))生物圈地球上所有生物及其活動(dòng)影響碳循環(huán)和溫室氣體平衡改變地表特性和能量交換廈門及周邊氣候系統(tǒng)以海洋和大氣交互作用為主導(dǎo)。亞熱帶季風(fēng)環(huán)流是區(qū)域氣候的顯著特征，閩南沿海的復(fù)雜地形結(jié)構(gòu)也對(duì)局地氣候有明顯調(diào)節(jié)作用。海-氣界面過(guò)程熱量交換海-氣界面的熱量交換主要包括四種形式：太陽(yáng)短波輻射、長(zhǎng)波輻射、感熱交換和潛熱交換。廈門海域夏季海表溫度可達(dá)28-30°C，冬季降至15-18°C。熱帶和亞熱帶海域是地球獲取熱量的主要區(qū)域，通過(guò)海洋和大氣環(huán)流向兩極輸送熱量。動(dòng)量交換風(fēng)對(duì)海面的摩擦作用產(chǎn)生動(dòng)量交換，是海浪和海流形成的主要?jiǎng)恿?。通過(guò)風(fēng)應(yīng)力的計(jì)算可以定量評(píng)估這種交換。廈門沿海夏季盛行東南風(fēng)，冬季盛行東北風(fēng)，風(fēng)應(yīng)力的季節(jié)差異導(dǎo)致近岸流場(chǎng)的顯著變化。水分交換蒸發(fā)、降水和徑流構(gòu)成海-氣水分交換的主要途徑。廈門海域年蒸發(fā)量約1400毫米，降水回到海洋約1200毫米，存在凈蒸發(fā)。這種差異通過(guò)大氣環(huán)流和河流徑流保持平衡。海面蒸發(fā)冷卻效應(yīng)可使海表溫度降低0.2-0.5°C/天。海-氣界面過(guò)程是連接海洋和大氣兩大系統(tǒng)的紐帶，對(duì)全球能量平衡和水循環(huán)至關(guān)重要。廈門大學(xué)海洋學(xué)院建立了界面通量觀測(cè)系統(tǒng)，對(duì)這些過(guò)程進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和研究，為理解區(qū)域氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。南方濤動(dòng)與厄爾尼諾現(xiàn)象厄爾尼諾形成赤道太平洋貿(mào)易風(fēng)減弱，暖水向東移動(dòng)，導(dǎo)致東太平洋海溫異常升高，形成厄爾尼諾事件全球氣候影響改變?nèi)虼髿猸h(huán)流和降水模式，引發(fā)干旱、洪澇等極端氣候事件海洋生態(tài)影響上升流減弱，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，影響海洋生物生長(zhǎng)和漁業(yè)生產(chǎn)廈門區(qū)域響應(yīng)影響夏季風(fēng)強(qiáng)度，改變臺(tái)風(fēng)路徑和頻率，導(dǎo)致降水異常和極端天氣事件厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)是熱帶太平洋海-氣相互作用的顯著模態(tài)，周期約2-7年。研究表明，厄爾尼諾事件對(duì)中國(guó)東南沿海氣候有顯著影響。典型的厄爾尼諾年，廈門夏季降水往往偏少，而冬春季節(jié)降水可能偏多。2015-2016年超強(qiáng)厄爾尼諾事件期間，廈門當(dāng)年夏季降水比常年偏少25%，而次年春季降水偏多30%。此外，厄爾尼諾還影響臺(tái)風(fēng)生成位置和路徑選擇，間接影響廈門地區(qū)的臺(tái)風(fēng)災(zāi)害。反厄爾尼諾（拉尼娜）特征厄爾尼諾拉尼娜海溫異常赤道東太平洋變暖赤道東太平洋變冷貿(mào)易風(fēng)減弱增強(qiáng)沃克環(huán)流減弱或倒置增強(qiáng)廈門夏季降水往往偏少往往偏多廈門臺(tái)風(fēng)影響頻率可能減少頻率可能增加廈門漁業(yè)影響近海漁獲量可能下降近海漁獲量可能增加拉尼娜是厄爾尼諾的反相位現(xiàn)象，表現(xiàn)為赤道東太平洋海溫異常偏低。拉尼娜事件通常使西太平洋暖池增強(qiáng)擴(kuò)大，對(duì)東亞季風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著影響。在典型的拉尼娜年，廈門夏季風(fēng)往往增強(qiáng)，降水量增加，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)也趨于頻繁。2021-2022年連續(xù)拉尼娜事件期間，廈門降水比常年偏多約20%，強(qiáng)降水事件增加。對(duì)廈門沿海漁業(yè)來(lái)說(shuō)，拉尼娜期間上升流增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)充足，漁業(yè)資源往往更加豐富，但強(qiáng)風(fēng)暴天氣也給漁業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。西太平洋副熱帶高壓500影響范圍(萬(wàn)平方公里)夏季最強(qiáng)時(shí)覆蓋面積5880等高線指標(biāo)(位勢(shì)米)500百帕面上的特征值30°N北界位置(緯度)夏季北界平均緯度37廈門極端高溫(°C)高壓控制下歷史最高溫西太平洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱"副高")是影響東亞夏季氣候的關(guān)鍵系統(tǒng)。副高的季節(jié)性南北移動(dòng)和強(qiáng)度變化決定了季風(fēng)雨帶的位置和強(qiáng)度。廈門夏季的天氣特征很大程度上取決于副高的位置和強(qiáng)度。當(dāng)副高脊線位于廈門以北時(shí)，廈門常處于副高邊緣的下沉氣流控制，出現(xiàn)持續(xù)高溫晴熱天氣；而當(dāng)副高北抬或減弱時(shí)，廈門則容易受到臺(tái)風(fēng)和暴雨影響。研究表明，全球變暖背景下，副高有向西北方向擴(kuò)張的趨勢(shì)，這可能導(dǎo)致廈門未來(lái)夏季高溫日數(shù)增加、極端高溫事件加劇。熱帶輻合帶（ITCZ）ITCZ的形成熱帶輻合帶是南北兩半球信風(fēng)在赤道附近匯合形成的輻合帶，是全球降水最多的區(qū)域之一。其位置隨太陽(yáng)直射點(diǎn)南北移動(dòng)，夏季位置偏北，冬季偏南。ITCZ的存在是由于赤道地區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，形成低壓帶，吸引兩側(cè)氣流匯聚。氣象特征ITCZ區(qū)域上升氣流強(qiáng)烈，形成帶狀積雨云，降水豐富且頻繁。雷暴活動(dòng)頻繁，對(duì)流強(qiáng)烈。衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為一條連續(xù)或斷續(xù)的濃密云帶。ITCZ是臺(tái)風(fēng)生成的主要區(qū)域，全球大部分熱帶氣旋都起源于ITCZ附近。對(duì)廈門的影響雖然廈門不直接位于ITCZ，但夏季ITCZ北移時(shí)，其北側(cè)分支可影響到華南地區(qū)，為廈門帶來(lái)豐沛降水。ITCZ位置和強(qiáng)度的年際變化會(huì)影響西北太平洋臺(tái)風(fēng)生成頻率，間接影響廈門的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)。氣候變化可能導(dǎo)致ITCZ位置和強(qiáng)度變化，進(jìn)而影響區(qū)域氣候模式。中國(guó)東南沿海氣象特征年均溫(°C)年降水(mm)臺(tái)風(fēng)影響(次/年)中國(guó)東南沿海地區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，具有氣溫高、濕度大、降水豐沛的特點(diǎn)。年平均氣溫20-23°C，全年無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)300-350天。降水多集中在4-9月，呈現(xiàn)明顯的季風(fēng)特征。這一地區(qū)是中國(guó)臺(tái)風(fēng)登陸最頻繁的區(qū)域，年均受2-4個(gè)臺(tái)風(fēng)影響。近10年極端氣象事件有增加趨勢(shì)。短時(shí)強(qiáng)降水(小時(shí)雨量超過(guò)50毫米)的頻率增加了約20%，極端高溫(日最高溫度超過(guò)35°C)天數(shù)增加約15%。海平面上升、暴雨頻發(fā)和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增加對(duì)沿海城市構(gòu)成越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。廈門作為典型的海灣型城市，已加強(qiáng)氣象災(zāi)害防御體系建設(shè)，并開展氣候適應(yīng)性規(guī)劃。氣溶膠與海洋大氣氣溶膠來(lái)源海洋氣溶膠主要來(lái)源包括海鹽氣溶膠、生物源氣溶膠和陸源輸入。海鹽氣溶膠由海浪破碎產(chǎn)生的微小水滴蒸發(fā)形成，主要成分為氯化鈉。生物源氣溶膠來(lái)自海洋浮游生物釋放的二甲基硫(DMS)等有機(jī)物。陸源氣溶膠則主要是人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物和沙塵。氣候影響氣溶膠影響氣候的途徑主要有兩種：直接效應(yīng)是通過(guò)散射和吸收太陽(yáng)輻射改變地球輻射平衡；間接效應(yīng)是作為云凝結(jié)核影響云的微物理特性和降水過(guò)程。海洋氣溶膠在全球氣候調(diào)節(jié)中扮演重要角色，但其氣候效應(yīng)仍存在較大不確定性。廈門秋冬季節(jié)的霾天氣既有本地污染源貢獻(xiàn)，也受到區(qū)域傳輸影響。研究顯示，冬季西北風(fēng)盛行時(shí)，內(nèi)陸污染物傳輸顯著；而東北風(fēng)盛行時(shí)，海洋氣溶膠比例增加，空氣質(zhì)量相對(duì)改善。廈門大學(xué)建立的氣溶膠觀測(cè)站已持續(xù)監(jiān)測(cè)近十年，記錄了氣溶膠特性的季節(jié)變化和長(zhǎng)期趨勢(shì)。海洋氣溶膠研究是當(dāng)前氣候科學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)域。海洋生物活動(dòng)產(chǎn)生的氣溶膠可能在氣候反饋中起重要作用，了解這種反饋機(jī)制對(duì)于提高氣候模式的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。海霧形成與消散平流霧由暖濕空氣流過(guò)較冷海面形成，是廈門近海最常見的海霧類型。多發(fā)生在春季和初夏，當(dāng)大陸性溫暖氣團(tuán)移向較冷的海面時(shí)，下層空氣因接觸冷海面而冷卻至露點(diǎn)溫度，水汽凝結(jié)形成霧。輻射霧夜間海面長(zhǎng)波輻射冷卻形成，多見于秋冬季節(jié)晴朗無(wú)風(fēng)夜間。在廈門近岸海域，純輻射型海霧相對(duì)較少，但輻射冷卻經(jīng)常與其他因素共同作用形成復(fù)合型海霧。蒸汽霧冷空氣流過(guò)相對(duì)溫暖的海面形成，又稱"海煙"。在寒潮過(guò)后的冬季早晨，當(dāng)極冷的空氣流過(guò)相對(duì)溫暖的海面時(shí)，海面大量蒸發(fā)的水汽迅速冷凝形成蒸汽霧。在廈門灣區(qū)冬季早晨偶有發(fā)生。廈門港作為重要的航運(yùn)港口，海霧對(duì)海上交通安全有顯著影響。統(tǒng)計(jì)資料顯示，廈門港區(qū)平均每年發(fā)生海霧天氣約25天，主要集中在3-6月，占全年海霧日數(shù)的80%以上。近十年來(lái)，隨著全球和區(qū)域氣候變化，廈門海霧頻次和強(qiáng)度呈現(xiàn)波動(dòng)變化，但無(wú)明顯增減趨勢(shì)。廈門大學(xué)與廈門氣象局合作開發(fā)了基于WRF模式的海霧預(yù)報(bào)系統(tǒng)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到70%以上，為港口和海上作業(yè)提供了有力支持。海霧機(jī)理研究和預(yù)報(bào)技術(shù)提升仍是廈門海洋氣象研究的重點(diǎn)方向。海洋表面波與大氣關(guān)系風(fēng)浪由局地風(fēng)場(chǎng)直接產(chǎn)生的波浪，波形不規(guī)則，周期短(3-8秒)，隨風(fēng)向變化迅速。廈門近海風(fēng)浪通常受季風(fēng)控制，夏季以東南風(fēng)浪為主，冬季以東北風(fēng)浪為主。夏季臺(tái)風(fēng)過(guò)境時(shí)可產(chǎn)生極端風(fēng)浪。涌浪由遠(yuǎn)處風(fēng)區(qū)傳播而來(lái)的規(guī)則波浪，周期長(zhǎng)(8-20秒)，與局地風(fēng)場(chǎng)無(wú)直接關(guān)系。廈門冬季常受到臺(tái)灣海峽北部傳來(lái)的涌浪影響，浪高可達(dá)2-3米。涌浪傳播速度快，能量衰減慢，對(duì)海上安全影響顯著。混合海浪風(fēng)浪和涌浪的組合，是實(shí)際海況的常見形態(tài)。廈門沿岸觀測(cè)到的海浪通常為風(fēng)浪和涌浪的復(fù)合形態(tài)，使波浪譜特征復(fù)雜多變。在強(qiáng)天氣系統(tǒng)影響下，混合海浪狀態(tài)更為明顯。破碎浪波浪在接近岸邊時(shí)因水深減小而變形破碎的浪型。廈門島東部海灘常見破碎浪，對(duì)海岸侵蝕和沉積過(guò)程有重要影響。臺(tái)風(fēng)期間，強(qiáng)烈的破碎浪可對(duì)海岸線造成嚴(yán)重沖擊。廈門沿岸波浪觀測(cè)顯示，平均有效波高約0.8-1.2米，周期4-6秒。臺(tái)風(fēng)"莫蘭蒂"期間，最大有效波高達(dá)到5.7米，周期11秒，創(chuàng)歷史極值。波浪不僅受大氣驅(qū)動(dòng)，也反過(guò)來(lái)影響大氣邊界層結(jié)構(gòu)和海-氣通量交換，這種相互作用是準(zhǔn)確模擬海氣系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。氣象災(zāi)害預(yù)警體系監(jiān)測(cè)識(shí)別多源觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)識(shí)別災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)分析數(shù)值模式和人工分析預(yù)測(cè)災(zāi)害發(fā)展預(yù)警發(fā)布多渠道發(fā)布分級(jí)預(yù)警信息應(yīng)急響應(yīng)各部門聯(lián)動(dòng)開展防災(zāi)減災(zāi)行動(dòng)廈門市氣象災(zāi)害預(yù)警體系遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、高溫等災(zāi)害設(shè)有四級(jí)預(yù)警(藍(lán)、黃、橙、紅)。預(yù)警發(fā)布后，市、區(qū)兩級(jí)政府和相關(guān)部門按照預(yù)案啟動(dòng)相應(yīng)級(jí)別應(yīng)急響應(yīng)。預(yù)警信息通過(guò)電視、廣播、手機(jī)短信、微信公眾號(hào)等多種渠道迅速傳達(dá)到市民。廈門大學(xué)與市氣象局合作，針對(duì)校園特點(diǎn)開發(fā)了精細(xì)化預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)域、分災(zāi)種的精準(zhǔn)預(yù)警。系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在關(guān)鍵區(qū)域布設(shè)傳感器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和快速預(yù)警，為師生提供及時(shí)氣象安全保障。風(fēng)暴潮及其防御風(fēng)暴潮成因強(qiáng)烈氣壓梯度和持續(xù)強(qiáng)風(fēng)推動(dòng)海水，導(dǎo)致海平面異常升高，與天文潮疊加形成風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)海水倒灌淹沒(méi)沿海低地，破壞海堤碼頭，造成嚴(yán)重財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡工程防御建設(shè)海堤、防潮墻等工程設(shè)施，提高抵御風(fēng)暴潮能力預(yù)警監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海面高度，及時(shí)發(fā)布預(yù)警，組織人員疏散2016年9月，超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)"莫蘭蒂"登陸廈門，引發(fā)嚴(yán)重風(fēng)暴潮災(zāi)害。觀測(cè)顯示，廈門灣潮位超過(guò)警戒水位1.5米，海水倒灌導(dǎo)致沿海多處嚴(yán)重內(nèi)澇。這次風(fēng)暴潮造成廈門直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)100億元，是近50年來(lái)最嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害。災(zāi)后，廈門加強(qiáng)了風(fēng)暴潮防御體系建設(shè)，提高了海堤標(biāo)準(zhǔn)，完善了預(yù)警機(jī)制。廈門大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的風(fēng)暴潮數(shù)值模擬系統(tǒng)提高了預(yù)報(bào)精度，可提前24小時(shí)預(yù)報(bào)潮位變化，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)支持。風(fēng)暴潮研究和防御技術(shù)提升仍是區(qū)域海洋氣象研究的重點(diǎn)方向。全球變暖對(duì)海洋氣候影響廈門年均氣溫(°C)廈門近海表層水溫(°C)廈門相對(duì)海平面(mm)廈門近30年氣溫和海溫?cái)?shù)據(jù)顯示出明顯的上升趨勢(shì)。年平均氣溫以每10年約0.4°C的速率增加，高于全球平均水平；海表溫度增幅略小，但由于海洋熱容量大，這一增幅所代表的熱量積累相當(dāng)可觀。海平面上升是全球變暖的直接后果，主要由熱膨脹和冰川融化造成。廈門測(cè)潮站記錄顯示，相對(duì)海平面以每年約4毫米的速率上升，高于全球平均水平(3.3毫米/年)。如果這一趨勢(shì)持續(xù)，到本世紀(jì)末廈門相對(duì)海平面將上升約40厘米，這將顯著增加風(fēng)暴潮和海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)沿海基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。城市與海洋邊界氣候效應(yīng)廈門作為海灣型城市，具有獨(dú)特的城市-海洋邊界氣候特征。城市熱島效應(yīng)使市區(qū)溫度比郊區(qū)平均高2-3°C，夏季高溫日更多；而海洋的調(diào)節(jié)作用又使沿海區(qū)域比內(nèi)陸城市熱島強(qiáng)度減弱約30%。廈門島內(nèi)外溫差明顯，島內(nèi)城區(qū)夜間溫度可比同緯度郊區(qū)高4-5°C。廈門大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)城市氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，海陸風(fēng)與城市熱島相互作用形成復(fù)雜的局地環(huán)流。夏季，日間海風(fēng)減弱熱島強(qiáng)度；夜間，熱島環(huán)流與陸風(fēng)相互影響，形成獨(dú)特的環(huán)流結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)影響城市大氣污染物擴(kuò)散和分布，對(duì)空氣質(zhì)量管理具有重要意義。城市化進(jìn)程中，合理規(guī)劃建筑布局和綠地系統(tǒng)，可有效利用海風(fēng)通道，改善城市微氣候。大氣污染物輸送陸源輸入廈門大氣污染物主要來(lái)源包括本地排放和區(qū)域傳輸。冬春季節(jié)，西北風(fēng)盛行時(shí)，內(nèi)陸城市排放的污染物可沿著閩江谷地輸送至廈門，造成空氣質(zhì)量下降。研究顯示，冬季PM2.5濃度較高的污染日中，約50%受區(qū)域傳輸影響顯著。海洋擴(kuò)散海洋在大氣污染物擴(kuò)散中扮演"清潔器"角色。夏季盛行的東南海風(fēng)可將潔凈空氣帶入城區(qū)，稀釋污染物濃度。此外，海浪破碎產(chǎn)生的海鹽氣溶膠對(duì)某些氣態(tài)污染物有吸收和轉(zhuǎn)化作用，加速其從大氣中清除，但也可能與人為污染物發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。廈門大學(xué)與市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心合作開展了大氣污染物輸送數(shù)值模擬研究。利用WRF-Chem模式結(jié)合后向軌跡分析，繪制了不同季節(jié)污染物輸送路徑圖。結(jié)果表明，廈門空氣質(zhì)量受多重尺度氣象條件影響，既有東亞季風(fēng)環(huán)流的大尺度影響，也有海陸風(fēng)等局地環(huán)流的中小尺度影響。垂直方向上，廈門夏季海陸風(fēng)環(huán)流可形成閉合循環(huán)，導(dǎo)致污染物在邊界層內(nèi)累積。數(shù)值模擬表明，在靜風(fēng)和逆溫條件下，邊界層高度降低至500米以下時(shí)，污染物可能在灣區(qū)內(nèi)"滯留"，影響持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)。了解這些氣象條件對(duì)污染物輸送的影響，對(duì)制定有效的空氣質(zhì)量管理策略至關(guān)重要。海洋氣象模式與預(yù)測(cè)全球模式覆蓋全球范圍的大尺度氣象模式，如歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)模式、美國(guó)全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)(GFS)等。空間分辨率較粗(10-25公里)，但可提供5-15天的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)。廈門氣象部門主要參考ECMWF和GFS的預(yù)報(bào)結(jié)果，作為基本預(yù)報(bào)參考。區(qū)域模式針對(duì)特定區(qū)域的中小尺度模式，如WRF(天氣研究與預(yù)報(bào))模式，空間分辨率可達(dá)1-5公里。廈門氣象臺(tái)運(yùn)行的WRF模式覆蓋福建省及周邊海域，水平分辨率為3公里，提供72小時(shí)的精細(xì)化預(yù)報(bào)，尤其在臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)中發(fā)揮重要作用。耦合模式將大氣模式和海洋模式耦合的綜合模式系統(tǒng)，如COAWST(CoupledOcean-Atmosphere-Wave-SedimentTransport)模式。耦合模式考慮了海-氣相互作用，在模擬臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等海洋氣象災(zāi)害時(shí)更為準(zhǔn)確。廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院已建立南海及臺(tái)灣海峽高分辨率耦合模式系統(tǒng)。臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)是海洋氣象模式的重要應(yīng)用。以2016年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)"莫蘭蒂"為例，全球模式在4天前預(yù)測(cè)的路徑誤差約200公里，區(qū)域WRF模式24小時(shí)預(yù)測(cè)誤差減小至80公里，耦合模式進(jìn)一步將誤差降低至50公里。耦合模式在強(qiáng)度預(yù)測(cè)方面尤為出色，成功預(yù)測(cè)了"莫蘭蒂"登陸前的快速增強(qiáng)過(guò)程。高分辨率海洋氣象模擬網(wǎng)格細(xì)化技術(shù)多重嵌套網(wǎng)格提高局地分辨率數(shù)據(jù)同化方法融合觀測(cè)數(shù)據(jù)提高初始場(chǎng)精度多模式耦合大氣-海洋-波浪三者耦合模擬高性能計(jì)算并行計(jì)算加速大規(guī)模數(shù)值模擬高分辨率海洋氣象模擬能夠更準(zhǔn)確地描述復(fù)雜地形和海岸線對(duì)氣象要素的影響。廈門大學(xué)開發(fā)的廈門灣域模擬系統(tǒng)采用三重嵌套網(wǎng)格，最內(nèi)層網(wǎng)格分辨率達(dá)到333米，能夠精細(xì)刻畫廈門島、鼓浪嶼等復(fù)雜地形對(duì)局地風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響。WRF-ROMS-SWAN耦合模式系統(tǒng)(COAWST)在廈門沿海應(yīng)用取得良好效果。該系統(tǒng)同時(shí)模擬大氣環(huán)流、海洋環(huán)流和海浪場(chǎng)，考慮三者之間的相互作用。研究表明，海溫反饋可使臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)提高15-20%，波浪反饋可使沿岸風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)提高10-15%。這些成果已應(yīng)用于廈門市氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)支持。衛(wèi)星遙感在海氣研究中應(yīng)用衛(wèi)星遙感反演參數(shù)海表溫度(SST)：精度±0.3°C海面風(fēng)場(chǎng)：精度±1.5m/s海面高度：精度±2-5cm大氣溫濕廓線：垂直分辨率1-2km云參數(shù)：云量、云頂高度、云水含量主要衛(wèi)星平臺(tái)風(fēng)云系列：中國(guó)氣象衛(wèi)星，提供氣象要素監(jiān)測(cè)海洋系列：中國(guó)海洋衛(wèi)星，海溫、海色等參數(shù)MODIS：美國(guó)NASA衛(wèi)星，高光譜分辨率Sentinel系列：歐空局衛(wèi)星，多傳感器結(jié)合TRMM/GPM：降水監(jiān)測(cè)衛(wèi)星廈門應(yīng)用案例臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)與結(jié)構(gòu)分析廈門灣海溫與環(huán)流監(jiān)測(cè)臺(tái)灣海峽鋒面結(jié)構(gòu)研究赤潮與水質(zhì)監(jiān)測(cè)城市熱島效應(yīng)分析衛(wèi)星遙感技術(shù)突破了傳統(tǒng)觀測(cè)的時(shí)空限制，為海洋氣象研究提供了全新視角。廈門大學(xué)利用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析了臺(tái)灣海峽夏季上升流系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)其與季風(fēng)強(qiáng)度存在顯著相關(guān)性。基于衛(wèi)星觀測(cè)，研究人員建立了廈門近海葉綠素濃度與海表溫度的關(guān)系模型，用于評(píng)估海洋初級(jí)生產(chǎn)力。多平臺(tái)、多傳感器的協(xié)同觀測(cè)是當(dāng)前衛(wèi)星遙感發(fā)展趨勢(shì)。廈門大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)，能夠自動(dòng)獲取、處理和分析多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，為海洋氣象研究提供及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持。未來(lái)，更高時(shí)空分辨率的衛(wèi)星產(chǎn)品將進(jìn)一步提升海洋氣象監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力。無(wú)人機(jī)與新型觀測(cè)技術(shù)多旋翼無(wú)人機(jī)用于邊界層垂直剖面觀測(cè)，搭載溫濕度、壓力和風(fēng)速傳感器，可達(dá)到500-1000米高度。廈門大學(xué)自主研發(fā)的"廈洋-1"多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能在海上復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定飛行，已成功應(yīng)用于臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)境觀測(cè)。固定翼無(wú)人機(jī)用于中尺度氣象要素分布觀測(cè)，飛行距離可達(dá)50-100公里，搭載氣象傳感器和下視相機(jī)。廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院開發(fā)的"海燕"固定翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)已完成廈門灣海-氣界面多要素同步觀測(cè)。無(wú)人艇系統(tǒng)用于海氣界面連續(xù)觀測(cè)，可在惡劣海況下工作。廈門大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院合作研發(fā)的海-氣界面觀測(cè)無(wú)人艇已在臺(tái)風(fēng)"杜蘇芮"(2023年)期間獲取珍貴觀測(cè)數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了強(qiáng)臺(tái)風(fēng)條件下海-氣界面觀測(cè)的空白。無(wú)人機(jī)觀測(cè)技術(shù)以其靈活性、機(jī)動(dòng)性和低成本優(yōu)勢(shì)，正成為海洋氣象觀測(cè)的重要補(bǔ)充。廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院已建立覆蓋廈門島周邊的多平臺(tái)協(xié)同觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合傳統(tǒng)觀測(cè)和衛(wèi)星遙感，構(gòu)建多維度立體觀測(cè)系統(tǒng)。氣候變化中的極端事件極端高溫日數(shù)(天/年)短時(shí)強(qiáng)降水(次/年)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(次/年)廈門極端氣象事件統(tǒng)計(jì)顯示，近40年來(lái)極端高溫日數(shù)(日最高氣溫≥35°C)從年均8.5天增加到15.3天，增幅達(dá)80%；短時(shí)強(qiáng)降水事件(小時(shí)雨量≥30毫米)從年均2.3次增加到4.2次，增幅約83%；影響廈門的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(中心最大風(fēng)速≥42米/秒)也有增加趨勢(shì)。氣候變化導(dǎo)致極端事件增加的機(jī)制包括：全球變暖使大氣持水量增加，加劇降水強(qiáng)度；海表溫度升高提供更多熱量和水汽，增強(qiáng)臺(tái)風(fēng)潛力；大氣環(huán)流格局變化影響天氣系統(tǒng)的頻率和強(qiáng)度。研究表明，未來(lái)廈門極端高溫和強(qiáng)降水事件可能繼續(xù)增加，需要加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，提高城市韌性。藍(lán)碳與海洋氣象藍(lán)碳系統(tǒng)分布廈門擁有豐富的藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)，包括約1200公頃的濱海濕地、500公頃的紅樹林和2000公頃的海草床。這些生態(tài)系統(tǒng)主要分布在同安灣和九龍江河口區(qū)域，是廈門重要的生態(tài)資源。藍(lán)碳系統(tǒng)通過(guò)光合作用吸收大氣二氧化碳，并將碳儲(chǔ)存在生物量和沉積物中，具有重要的碳匯功能。氣象條件影響氣象條件對(duì)藍(lán)碳系統(tǒng)的碳匯功能有顯著影響。研究顯示，溫度升高會(huì)加速有機(jī)質(zhì)分解，減少碳儲(chǔ)存；降水變化影響鹽度和養(yǎng)分輸入，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)；臺(tái)風(fēng)等極端事件可能破壞藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，造成碳釋放。廈門大學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，紅樹林碳埋藏率在夏季高溫月份降低約30%，反映了氣象條件的直接影響。氣候變化對(duì)藍(lán)碳系統(tǒng)存在多重影響。一方面，溫度升高和二氧化碳濃度增加可促進(jìn)植物光合作用，增強(qiáng)碳吸收；另一方面，海平面上升、氣候極端事件增加和海水酸化等因素又可能損害藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)健康。廈門大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開展的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)表明，在適當(dāng)人工管理?xiàng)l件下，紅樹林碳埋藏率可保持在4-6噸碳/公頃/年的水平。廈門市已將藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)納入氣候變化適應(yīng)策略，通過(guò)紅樹林恢復(fù)和海草床保護(hù)等措施，提升藍(lán)碳碳匯潛力。海洋氣象研究為這些保護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)，幫助優(yōu)化管理策略，最大化藍(lán)碳生態(tài)效益。氣象科技前沿進(jìn)展人工智能預(yù)報(bào)深度學(xué)習(xí)技術(shù)正在革新氣象預(yù)報(bào)領(lǐng)域。廈門大學(xué)與中國(guó)氣象局合作開發(fā)的DeepTyphoon系統(tǒng)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析歷史臺(tái)風(fēng)圖像和路徑數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)方向和強(qiáng)度變化。系統(tǒng)在2022年試驗(yàn)中取得了72小時(shí)預(yù)報(bào)誤差比傳統(tǒng)方法降低18%的成果。未來(lái)，人工智能預(yù)報(bào)將與數(shù)值模式形成互補(bǔ)，顯著提升預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。新一代遙感技術(shù)高分辨率、全天候、多波段遙感能力正在迅速發(fā)展。風(fēng)云四號(hào)衛(wèi)星提供10分鐘一次的快速掃描，大幅提高了臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)能力。微波和激光雷達(dá)遙感技術(shù)能夠穿透云層，獲取云內(nèi)和洋面信息。廈門氣象臺(tái)已引入這些新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廈門灣區(qū)氣象要素的精細(xì)觀測(cè)。物聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)低成本、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)設(shè)備正在密集部署。廈門已建成覆蓋全市的高密度自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)，平均站點(diǎn)間距小于3公里，實(shí)現(xiàn)了微尺度氣象要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸，支持"廈門天氣"APP提供街道級(jí)精細(xì)預(yù)報(bào)服務(wù)，用戶可獲取500米網(wǎng)格精度的未來(lái)6小時(shí)天氣預(yù)報(bào)。全球海洋觀測(cè)計(jì)劃（GOOS）全球合作框架GOOS是聯(lián)合國(guó)教科文組織、世界氣象組織等機(jī)構(gòu)共同發(fā)起的全球合作計(jì)劃建立于1991年90多個(gè)國(guó)家參與協(xié)調(diào)全球海洋觀測(cè)活動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)GOOS建立了全球海洋基本觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)3000多個(gè)Argo浮標(biāo)1250個(gè)潮汐站1500個(gè)海洋氣象浮標(biāo)全球海洋衛(wèi)星觀測(cè)系統(tǒng)2數(shù)據(jù)共享所有觀測(cè)數(shù)據(jù)免費(fèi)共享，支持全球研究與應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式開放數(shù)據(jù)獲取途徑廈門大學(xué)參與以區(qū)域觀測(cè)中心身份參與全球合作負(fù)責(zé)臺(tái)灣海峽觀測(cè)節(jié)點(diǎn)提供近海氣象海洋數(shù)據(jù)參與科學(xué)計(jì)劃制定廈門大學(xué)作為GOOS中國(guó)區(qū)域合作伙伴，主要負(fù)責(zé)臺(tái)灣海峽及鄰近海域的海洋氣象觀測(cè)任務(wù)。學(xué)校建立的廈門灣-九龍江河口觀測(cè)系統(tǒng)已納入GOOS區(qū)域觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，每日向全球數(shù)據(jù)中心提交溫度、鹽度、海流等基本要素?cái)?shù)據(jù)，為全球氣候研究和天氣預(yù)報(bào)提供支持。區(qū)域海氣協(xié)同研究1南海季風(fēng)爆發(fā)每年5-6月南海夏季風(fēng)爆發(fā)，信號(hào)首先出現(xiàn)在南海南部，隨后北傳影響廈門地區(qū)2季風(fēng)槽活動(dòng)南海季風(fēng)槽北移過(guò)程中帶來(lái)廈門主要降水，槽前后天氣對(duì)比強(qiáng)烈3冷空氣南下冬季冷空氣經(jīng)南海影響廈門，途中與南海暖濕氣流交匯形成強(qiáng)對(duì)流南海作為連接太平洋和印度洋的重要海域，其氣候變化對(duì)廈門區(qū)域天氣有顯著影響。研究表明，南海海溫異常與廈門降水存在約15天的滯后相關(guān)，這一關(guān)系在夏季尤為明顯。廈門大學(xué)與中科院南海海洋研究所合作開展的"南海-臺(tái)灣海峽-廈門灣"多尺度氣候聯(lián)系研究，揭示了區(qū)域尺度海氣相互作用的傳遞機(jī)制。典型研究成果包括："南海夏季風(fēng)爆發(fā)對(duì)廈門降水季節(jié)轉(zhuǎn)換的影響機(jī)制"項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)南海夏季風(fēng)爆發(fā)后約7-10天廈門進(jìn)入梅雨期；"南海暖池與臺(tái)風(fēng)生成關(guān)系"研究揭示南海暖池增強(qiáng)年份，影響廈門的臺(tái)風(fēng)路徑有明顯東偏特征；"冬季南海冷涌與廈門寒潮"項(xiàng)目建立了南海槽線位置與廈門氣溫驟降的預(yù)測(cè)模型。這些研究成果已應(yīng)用于區(qū)域氣候預(yù)測(cè)和防災(zāi)減災(zāi)工作中。"海絲"氣象服務(wù)與災(zāi)害防控廈門大學(xué)團(tuán)隊(duì)積極服務(wù)"一帶一路"建設(shè)，開展海上絲綢之路沿線國(guó)家氣象合作。學(xué)校與菲律賓、馬來(lái)西亞、印度尼西亞等國(guó)家氣象部門建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系，共同開展氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警和科學(xué)研究。"海絲氣象科技援外計(jì)劃"已為10個(gè)沿線國(guó)家提供氣象觀測(cè)和預(yù)報(bào)技術(shù)支持，培訓(xùn)技術(shù)人員300余人。廈門在臺(tái)風(fēng)、暴雨等災(zāi)害預(yù)警方面積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于氣象基礎(chǔ)薄弱的"海絲"沿線國(guó)家具有重要參考價(jià)值。廈門大學(xué)研發(fā)的"熱帶氣旋路徑集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)"已在菲律賓、越南等國(guó)家試點(diǎn)應(yīng)用，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高約25%。未來(lái)，學(xué)校將繼續(xù)發(fā)揮橋梁作用，促進(jìn)區(qū)域氣象合作，共同應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)。廈門大學(xué)海洋氣象研究成果386SCI論文過(guò)去十年發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)量42國(guó)家項(xiàng)目主持國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目數(shù)量16發(fā)明專利獲授權(quán)海洋氣象觀測(cè)技術(shù)專利8重大成果獎(jiǎng)省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)數(shù)量廈門大學(xué)海洋氣象研究在近十年取得顯著進(jìn)展，尤其在臺(tái)風(fēng)動(dòng)力學(xué)、海-氣相互作用、區(qū)域氣候變化等領(lǐng)域形成特色和優(yōu)勢(shì)。"近岸風(fēng)浪觀測(cè)技術(shù)創(chuàng)新"項(xiàng)目開發(fā)的浮標(biāo)式波浪雷達(dá)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)條件下海浪的連續(xù)觀測(cè)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，獲得國(guó)家海洋局科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。"臺(tái)灣海峽和南海北部海-氣通量季節(jié)變化"研究發(fā)現(xiàn)了該區(qū)域獨(dú)特的熱量交換模式，解釋了冬季風(fēng)減弱期南海暖水團(tuán)形成機(jī)制，相關(guān)成果發(fā)表在《JournalofGeophysicalResearch》等國(guó)際頂級(jí)期刊。學(xué)校還與氣象部門共同開發(fā)了"廈門灣區(qū)精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)"，為地方防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科技支撐。廈門大學(xué)與全球頂尖合作哈佛大學(xué)合作與哈佛大學(xué)大氣與環(huán)境研究中心共同開展熱帶氣旋強(qiáng)度變化研究，建立了臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度快速增強(qiáng)預(yù)測(cè)模型。雙方共同培養(yǎng)博士生，每年互派訪問(wèn)學(xué)者，合作成果發(fā)表在《NatureGeoscience》等頂級(jí)期刊上，產(chǎn)生了廣泛國(guó)際影響。東京大學(xué)合作與東京大學(xué)大氣海洋研究所共同承擔(dān)"西北太平洋臺(tái)風(fēng)氣候變化"國(guó)際合作項(xiàng)目，建立了長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，揭示了全球變暖背景下臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑的變化特征。雙方每?jī)赡昱e辦一次"東亞海洋氣象研討會(huì)"，促進(jìn)區(qū)域科研交流。國(guó)際組織參與廈門大學(xué)積極參與世界氣象組織(WMO)、政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)等國(guó)際組織活動(dòng)。學(xué)校有3名教授擔(dān)任IPCC第六次評(píng)估報(bào)告的撰寫專家，參與評(píng)估氣候變化對(duì)沿海地區(qū)的影響，為全球氣候政策制定提供科學(xué)依據(jù)。相關(guān)學(xué)科交叉與臨近領(lǐng)域數(shù)據(jù)科學(xué)交叉海量氣象數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)結(jié)合，開發(fā)新一代預(yù)報(bào)產(chǎn)品。廈門大學(xué)"智慧海洋"團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)方法處理多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，精確識(shí)別臺(tái)風(fēng)云系結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)強(qiáng)度變化。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)用于挖掘氣象要素與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)，為城市規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局提供氣候適應(yīng)性建議。生態(tài)學(xué)結(jié)合研究氣象條件對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。廈門大學(xué)與國(guó)家海洋局第三研究所合作的"臺(tái)風(fēng)過(guò)境對(duì)廈門近海浮游生物群落結(jié)構(gòu)影響"項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)引起的上升流可顯著提高浮游植物生物量，改變?nèi)郝浣M成，進(jìn)而影響整個(gè)海洋食物網(wǎng)。氣象-生態(tài)耦合模型已應(yīng)用于赤潮預(yù)警和漁業(yè)資源評(píng)估。氣候健康應(yīng)用探索氣象條件與公共健康關(guān)系。廈門大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院與氣象部門合作研究表明，廈門夏季高溫與心血管疾病發(fā)病率存在顯著相關(guān)，每升高1°C，發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加約3%。這一成果已用于構(gòu)建"廈門氣象健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)"，為醫(yī)療資源調(diào)配提供科學(xué)依據(jù)。海洋氣象學(xué)的交叉應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)。廈門大學(xué)設(shè)立了"海洋與氣候變化跨學(xué)科研究中心"，聚集氣象學(xué)、海洋學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多領(lǐng)域?qū)＜遥_展綜合性研究。中心已成功孵化多個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目，包括"海洋能源開發(fā)氣象服務(wù)平臺(tái)"、"氣候適應(yīng)型海岸帶規(guī)劃工具"等，為海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。學(xué)生實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)探究課堂教學(xué)理論知識(shí)與案例分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐儀器操作與數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)實(shí)地觀測(cè)與調(diào)查研究研究項(xiàng)目參與科研與成