中尺度涡强度分级说明

《中尺度涡强度分级》(征求意见稿)编制说明《中尺度涡强度分级》标准编制组2023年06月《中尺度涡强度分级》(征求意见稿)编制说明(一)任务来源《中尺度涡强度分级》是根据全国海洋标准化技术委员会《全国海洋标准化技术委员会关于开展2022年度自然资源(海洋)标准制修订工作的通知》(海标年。该计划项目由全国海洋标准化技术委员会，由全国海洋标准化技术委员会 (SAC/TC283)归口。(二)标准制定的目的和意义中尺度涡是广泛存在于世界大洋中短暂而强烈的海洋过程，对海洋运输、大洋渔业、生态环境、水下活动、军事保障等都有着重要的影响。近年来，关于中尺度涡预报的用户需求日益旺盛，尤其是中尺度涡对物质输运、局地生态和水下声传播的影响，吸引着军地双方的高度重视。随着多尺度海洋卫星观测和数值模拟能力的不断提高，目前我们已经具备了中尺度涡的分析和预测预报能力。但中尺度涡的预报保障存在两方面问题：第一，中尺度涡产品表述不统一。由于不同机构采用的中尺度涡诊断方法存在差异，对涡旋的强度表述也因此多种多样，作为涡旋的重要属性指标之一，分析和预报产品中强度指标的选取存在很大的主观性。第二，中尺度涡产品实际应用困难。中尺度涡现象学术专业度较高，分析预报产品大多沿袭了学术研究对强度的表述方法，如涡度、流速、振幅等，并不能直观的对应实际预报应用的需求，存在非专业用户“看不懂，用不上”的实际困难。为了提高分析和预报保障产品的直观性、实用性和规范性，统一中尺度涡分析产品的表述，解决“最后一公里”的释用难题，提升海洋资源开发、海上航行安全、海洋权益维护等活动中尺度涡预报保障水平，亟需建立一个简明、直观、实用的通用性指标。本标准的起草有利于加强中尺度涡报产品制作的规范化、标准化，发挥海洋预报系统的整体效益，使全国各级海洋预报机构发布的中尺度涡产品具有统一性、规范性，便于相关涉海部门等用户正确理解中尺度涡产品的含义，提高中尺度涡信息使用效率，更好地为海洋经济建设、社会发展和国防建设服务。(三)主要工作过程、标准主要起草人及其所做的工作按照海洋行业标准制修订程序的要求，《中尺度涡强度分级》行业标准的编制完成了以下工作：(1)资料的收集在标准编制过程中，起草工作组收集了以下资料：——GB/T1.1—2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则——GB/T20000.1—2014标准化工作指南第1部分：标准化和相关活动的通用术语——GB/T20001.5-2017标准编写规则第5部分：规范标准——GB/T15920-2010海洋学术语物理海洋学——GB/T27921—2011风险管理风险评估技术——GB/T39418—2020风暴潮等级——ISO9001:2015——不同领域的规范类行业标准。(2)标准的起草9月30日，全国海洋标准化技术委员会《全国海洋标准化技术委员会关于开展2022年度自然资源(海洋)标准制修订工作的通知》(海标委函[2022]83号)下达，《中尺度涡强度分级》(项目编号：202220008)立项。2022年10月，项目组召开会议，成立标准起草组，正式启动《中尺度涡强度分级》海洋行业标准的编制工作。主要对国内外预报机构关于中尺度涡产品的制作方法、我国海洋行业中中尺度涡产品的相关标准的现状和问题进行调研和分析。同时，项目组针对中尺度涡用户需求开展了调研工作，主要针对涉海单位对海上生产活动、海洋环境保护、国土空间海事等需求。完成标准的基本内容，形成讨论稿第一稿。5月—2023年6月，预报中心起草组协同其他起草单位多次召开内部讨论会，对标准草案逐条进行了梳理和修改，形成征求意见稿，起草完成编制说明。草人及其所做的工作标准起草单位：国家海洋环境预报中心、中国人民解放军91001部队、中国科学院南海海洋研究所。标准主要起草人：匡晓迪、李竞时、方长芳、舒业强、吴湘玉。具体分工如序号姓名单位职务/职称负责工作1匡晓迪国家海洋环境预报中心高级工程师标准制订负责人，负责具体方案设计、标准质量审核、学术和技术环节审定等。2李竞时国家海洋环境预报中心工程师技术负责人，负责调研及拟定、修改和完善草案，协助完善学术和技术环节审定，整理汇总送审材料等。3方长芳中国人民解放高级工程师协助完善学术和技术环节审定，提出修订意见和建议，完善标准草案。4舒业强中国科学院南海海洋研究所研究员协助完善学术和技术环节审定，提出修订意见和建议，完善标准草案。5吴湘玉国家海洋环境预报中心副研究员协助完善学术和技术环节审定，提出修订意见和建议，完善标准草案。要内容(如技术指标、参数、公式、旧标准水平的对比。(一)标准编制原则本标准的编制遵循了协调性、普适性和实用性原则。1.协调性该标准在海洋专业方面，遵循了GB/T15920-2010《海洋学术语物理海洋学》、GB/T39418—2020《风暴潮等级》中的相关术语和解释，在风险评估技术方面遵循了GB/T27921—2011《风险管理风险评估技术》、ISO9001:2015中的准则，在表述规则等方面遵循了现行的GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》、GB/T20001.5-2017《标准编写规则第5部分：规范标准》等的有关条款。2.普适性该标准是为规范中尺度涡预报、中尺度涡评估、中尺度涡信息发布等而起草的。结合我国政府对海洋生态环境管理及防灾减灾的实际需求，以及涉海组织或机构对中尺度涡产品的实际需求，在内容的设计和要求的提出上，充分总结实行多年的中尺度涡强度分级方法，整理现有中尺度涡产品制作、检验评估、信息发布等信息，满足中尺度涡强度分级标准的普适性原则。3.实用性该标准的编制参考了已发布的海洋领域行业标准，基于我国中尺度涡预报保障服务的现状和发展趋势，在结合现有产品的基础上进行规范，确定的标准技术内容能够指导产品制作、检验和发布等，便于实施。(二)标准的主要内容和依据来源中尺度涡在海洋多个领域中有着广泛的应用。本标准主要聚焦海洋预报行业领域，充分吸收了与此类标准制定相关的成熟经验，结合我国相关现行规范，在了解用户的使用目的和要求的基础上进行编制。还有一部分现行标准中没有的内容，在充分参考现行标准的相关规定的基础上进行了规定。1.关于本标准的范围本文件规定了中尺度涡强度等级的划分方法。本文件适用于中尺度涡预报、中尺度涡评估、中尺度涡信息发布等工作。2.术语和定义部分本部分主要对本规范中涉及到的术语进行了定义。本部分遵循了GB/T15920—2010《海洋学术语物理海洋学》的相关术语和定义。中尺度涡定义引自GB/T15920—2010《海洋学术语物理海洋学》定义2.3.65。中尺度涡中心、中尺度涡振幅定义综合考虑了目前中尺度涡业务化预报产品应用现状和中尺度涡识别技术现状。该定义源于SSHA中尺度涡识别方法 (Chelton，2011)，该方法利用海面高度要素对中尺度涡进行识别，是使用时间最长、使用范围最广泛的主流中尺度涡识别方法之一，且在国家海洋预报台的中尺度涡业务化预报中有着多年的应用。目前，在不同领域，描述中尺度涡的方法各不相同。国内外海洋预报业务单位、研究机构、高校院所等中均有采用中心振幅(或梯度)、最大流速(外围平均流速)、涡度、涡动能(或能量密度)等多种表述方法描述中尺度涡强度，可大致分为基于海面高度异常识别方法和基于流速识别方法两大类。所谓流速识别方法又分Okubo-Weiss、几何矢量法、Winding-angle等许多种，因而基于流速定义强度，比如流速和涡动能相关的强度指标，从涡旋识别阶段就存在方法的分歧，有的使用地转流，有的使用综合流，方法不同加使用的流速不同使得识别结果也因此有所差异，一定程度上影响强度定义的统一性和说服性。而SSHA方法通过海面高度异常直接定义振幅来表征强度，方法原理简单明了，且涡旋振幅和地转流之间存在理论解析的计算关系，因此该方法易上手、易统一、易转化、易推广，且涡旋的强度检验多以检验中尺度涡振幅为主，因此，综合考虑实际需求和标准制定后的推广应用的潜力，本标准使用了中尺度涡振幅来定义中尺度涡强度。3.中尺度涡强度等级的划分方法本标准借鉴风险评估中基于风险发生频率的要素分级和强度量化方法的主要思路。ISO9001:2015中关于风险发生频率评价准则：风险的发生频率是指潜在风险出现的频率，为便于识别和定义，将风险频度定义为5级：(I)极少发过统计风险发生的频度，对风险可能发生的频率进行量化确认作为风险的发生频率的评价准则。《GB/T27921-2011风险管理评估技术》中也有关于风险可能发生性的表述。两者都是依据风险的发生概率来进行定义，将风险分为5级，只是采用的概率阈值存在差别。因此，本标准将以发生频次为依据，借鉴风险管理学中关于风险发生频率定级方法，综合考虑中尺度涡振幅、流速、涡度等强度要素，以风险评估为基本思路，概率分布为主要工具，根据预报工作的实际，首先用概率大小定义强度等级，然后将强度等级和衡量中尺度涡振幅对应，并在多年预报实践中进行充分论证和修订，规定了中尺度涡强度等级的划分。(一)验证分析和应用研究目前，我国已有多年中尺度涡产品的发布与使用，本标准编写内容中吸收借鉴了这些实际工作的有效经验。本标准中规定的等级划分方法要求等，为满足涉海组织或机构、海洋管理部门等的涉海需求，不断发展更新。各级海洋预报机构制作的中尺度涡产品广泛应用于涉海活动中，为各级政府制定决策提供依据。(二)经济效益分析本标准为各级海洋预报机构对中尺度涡的强度分级提供统一参考依据。标准的实施可以使中尺度涡产品具有统一的强度分级标准，提升产品的专业性和准确性，使中尺度涡产品充分发挥其应有的作用。本标准的起草能够有效指导中尺度涡产品的制作，将使我国该类产品向统一的规范化、标准化方向发展，发挥海洋预报系统的整体效益，使全国各级海洋预报机构发布的中尺度涡产品具有统一性、规范性，预防和减轻海洋灾害，更好地为海洋经济建设、社会发展和国防建设服务。四、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关本标准发布后，将成为我国中尺度涡强度分级的推荐性海洋行业标准，目前我国在该领域未见相关标准。国外也未检索到相关标准。准的关系本标准的编制以现有相关法律、法规、国家或标准和文件为依据，符合国家有关政策、法令和法规，规定的内容符合《海洋观测预报管理条例》内的有关规定。编制格式符合GB/T1.1—20