西北太平洋海洋净初级生产力与柔鱼资源量变动关系的研究

海洋初级生产力在海洋生态中扮演重要角色,其变化影响了海洋渔业的潜在产量。本文根据2004-2013年中国鱿钓组提供的西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)捕捞数据和海洋遥感净初级生产力数据,研究了柔鱼冬春生西部群体资源量变动与净初级生产力的关系。结果发现,柔鱼渔场范围内净初级生产力在经度方向上呈明显的季节性变化,冬春季低,夏秋季高。捕捞月份7-11月对应的适宜净初级生产力范围分别为500~700 mg/(m2·d)(以碳计),500~800 mg/(m2·d),500~1000 mg/(m2·d),500~800 mg/(m2·d)和300~500 mg/(m2·d),最适净初级生产力分别为700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d),700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d)和400 mg/(m2·d)。7-11各月最适净初级生产力平均纬度与捕捞努力量纬度重心呈显著正相关关系(P<0.05),说明了捕捞努力量位置在渔场中不是随机分布,可能受最适净初级生产力的纬度分布的影响。柔鱼年间资源丰度与各年3月份净初级生产力以及7-11月份平均净初级生产力大小显著正相关(P<0.05)。推测每年柔鱼资源量大小可能是由3月份产卵场海域和7-11月捕捞月份渔场净初级生产力水平交互作用的结果。研究表明,异常环境条件(厄尔尼诺和拉尼娜事件)对柔鱼产卵场和渔场的净初级生产力具有显著影响,但调控机制不同。     

裙带菜配子体和幼孢子体的光合作用特性

裙带菜(Undariapinnatifida)幼孢子体光合作用效率和能力明显超过配子体,在17℃时,幼孢子体的饱和光强和最大净光合放氧速率分别为61.90μmol/(m2·s)和139.98μmol/(mg·h),而雌配子体分别为46.75μmol/(m2·s)和71.16μmol/(mg·h);幼孢子体所含光合色素的含量明显高于配子体;此外,配子体77K荧光发射光谱的长波荧光发射峰在741nm处,而幼孢子体在705nm处。     

郑州“7·20”极端暴雨的水汽输送特征

在亚洲中高纬度“两槽一脊”的稳定环流形势下,西北太平洋副热带高压和台风“烟花”“查帕卡”等共同作用,引导水汽在郑州地区辐合,导致2021年7月19—21日郑州地区出现降水极值超过800 mm的罕见极端暴雨(以下简称为“郑州“7·20”极端暴雨”),造成重大人员伤亡和财产损失。针对此次郑州“7·20”极端暴雨过程,采用HYSPLIT模式追踪其水汽来源和输送特征。结果表明:郑州“7·20”极端暴雨的水汽主要来自北太平洋西部和南海北部,北太平洋西部的水汽受西北太平洋副热带高压和台风“烟花”的共同影响,南海北部的水汽受台风“查帕卡”和“烟花”的共同影响。水汽主要在850 hPa以下高度输送,而来自南海北部的水汽在向北输送的过程中逐渐抬升,临近郑州地区时接近700 hPa。基于HYSPLIT后向追踪的水汽轨迹进行定量计算,得到来自北太平洋西部和南海北部的水汽贡献分别约占73%和27%。     

8211台风的结构分析

用与文献[1]完全相同的资料,差分格式和计算方法,对8211台风就高低层环流系统、风速的垂直切变、涡度场、散度场、垂直速度场、辐射特征、温度和稳定度场、质量通量场和纬向垂直环流圈等九个方面进行了结构分析,结果发现,对这次近海台风,700-400hPa的中低层在台风发生发展过程中起的作用很大,各种条件有利于中低层扰动的发展,700hPa以下为对流性稳定,700-400hPa气层为对流性不稳定,这种层结分布,加上积云对流的质量通量的垂直辐散(合)在这一层最强,使700-400hPa的中层成为和周围环境交换属性最集中的一层;也使之成为台风发生发展的主要涡源和动力源,分析200hPa流场发现,台风发展到强盛阶段,这个等压面上在台风外围发展出多通道的辐散流出,这是发生和发展初期所没有的,所以对于8211台风,高层台风外围的辐散流出可能不是最初导致热带气旋发展的原因,而更可能是台风发展过程的结果,根据对南北风分量时间剖面图,中尺度垂直运动和积云对流质量通量随时间的变化以及纬向垂直环流圈随时间的变化等的分析,似乎也支持这种看法。     

胶州湾现代沉积速率和沉积通量研究

对胶州湾沉积岩心J39、J37和J94进行了210Pb的测定,绘制了岩心中210Pb的垂直分布图,岩心J37和J94的210Pb呈两段分布模式,岩心J39的210Pb呈三段分布模式。胶州湾西北部大沽河口外海域近百年来沉积速率为0 768cm/a,沉积通量为0 7716g/(cm2·a)。胶州湾中部沉积速率为0 64cm/a,沉积通量为0 65g/(cm2·a)。胶州湾口外J94站沉积速率为0 54cm/a,沉积通量为0 81g/(cm2·a)。结果表明,胶州湾海域210Pb活度与悬浮体含量密切相关,悬浮体含量高的区域,210Pb活度高;反之,悬浮体含量低的区域,210Pb活度低。根据210Pb的垂直分布、活度和沉积速率及悬浮体含量,结合历史资料,对胶州湾近百年来的沉积环境和物质扩散进行了探讨。     

“莫兰蒂”台风暴雨的湿Q矢量和垂直螺旋度分析

利用NCEP FNL再分析资料和中国自动站与CMORPH融合降水资料对1614号台风"莫兰蒂"进行了非地转湿Q矢量和垂直螺旋度诊断分析。对比非地转湿Q矢量散度和垂直螺旋度的三维结构可见,低层正垂直螺旋度与台风移动和强度变化相对应,可作为台风演变的动力因子。而综合考虑了动力和热力作用的非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中作用更突出,其中低层700 hPa上的非地转湿Q矢量散度辐合值大于20×10^-16/(hPa·s^3)可作为台风暴雨落区和强度预报的重要参考量,其所对应的辐合区变化与台风暴雨落区变化有较好的对应关系,此外,湿Q矢量散度的三维结构反映了台风内部存在明显的中尺度对流系统,中尺度对流云团不断生消使得台风暴雨维持。     

“罗莎”台风造成浙江特大暴雨的过程分析

0716号台风"罗莎"于2007年10月7日下午15:30在浙江省苍南县霞关镇附近的浙闽交界处登陆。受"罗莎"台风的影响,浙江省出现暴雨到大暴雨,过程平均降雨量全省达163.0mm。利用NCEP/NCAR1°×1°再分析格点资料、浙江省自动站降水数据和MICAPS的Ki与Ky指数资料(浙江省部分),对由0716号台风"罗莎"造成的浙江大暴雨到特大暴雨过程的大环流天气形势演变、动力条件、水汽输送及物理量特征等进行诊断研究。结果表明,在10月6～9日"罗莎"台风影响浙江期间,欧亚500hPa中高纬度为平直环流,乌拉尔山以西为高压脊,从河西走廊至中原地区有一移动性冷槽,西太平洋副热带高压逐渐加强,呈东西向带状,位置偏北强度偏强,江淮以南地区为副热带高压控制,脊线位于30°N附近;在对流层中、低层(气压为700hPa、850hPa)有明显的冷温槽,途经河西走廊、河套地区、江淮和长江中下游地区,7日14时至8日14时地面冷锋与"罗莎"台风倒槽在浙江相互作用,形成了台风外围受冷空气侵入的特定环境场,为浙江大暴雨到特大暴雨的形成创造了条件。"罗莎"台风螺旋云带中含有大量水汽从东海向浙江大陆输送,10月6日20时至8日14时,从东海到浙江大部出现强的水汽通量大值区,最大水汽通量出现在10月7日02时低层(气压为850hPa),中心为40g/(s.hPa.cm)以上的水汽通量大值区出现在东海,低层高含水量从东海向浙江陆地持续输送,时间长达42h,为本次大暴雨到特大暴雨提供了有利的水汽条件,诊断得出,大气柱可降水量达65kg/m2时可出现大到暴雨,大气柱可降水量达70kg/m2时可出现特大暴雨。从流场、散度场和垂直速度场发现,台风环流区域内低层的强上升运动为本次大暴雨到特大暴雨提供了上升运动的促发机制,高层辐散区与中低层台风北侧倒槽强烈辐合区叠加,使得中低层的辐合更为强烈,这都有利于台风北侧暴雨的维持和加强;台风环流域内的垂直上升运动区有一个"增厚"过程。分析温度平流发现,6～8日在浙江上空(气压为550hPa以下),有明显的冷暖平流交汇,冷空气进入台风外围与台风携带的暖湿空气相遇,台风环流呈西冷东暖状态,加上低层的辐合机制,促使斜压对流不稳定能量的加大,并释放出最大有效的位能,使得大于35℃的Ki指数和4～6个单位的Ky指数高值区覆盖浙江全省,造成大气强烈的上升运动,导致台风倒槽降雨量的加强。     

“温比亚”台风登陆前后大暴雨特征及成因分析

利用中尺度自动站加密资料、雷达和卫星资料以及NCEP全球分析资料,诊断分析1818号台风"温比亚"登陆前后大暴雨特征及其成因。结果表明:(1)台风登陆前后,降水具有时间集中、局地性强、雨强大等中尺度降水特征,强降水集中在距台风中心100 km以内的台风前进方向的左前部和后部,主要由两个移动性雨团和1个相对少动雨团产生,距台风中心25～50 km的降水量中心小时降水量普遍较大;(2)杭州湾区域地面辐合一方面加强了低空水汽辐合,另一方面促进了上升运动的发展和维持,使得中尺度对流雨团在宁波东北部至舟山一带发展加强,同时引导气流偏弱和地形作用导致台风在舟山附近移速减慢,延长了影响时间,造成了杭州湾附近区域的大暴雨;(3)地面辐合的增强和减弱对应于其后1 h降水的增大和减小;水汽通量散度的减小、增大与降水的增大、减小有较好的对应关系,水汽通量散度在-16×10~(-5)g/(cm~2·hPa·s)以下的时段降水较强;垂直螺旋度大值中心所对应区域未来6 h有强降水,垂直螺旋度的减小对应于该区域其后6 h降水的减弱。     

1210号台风“达维”在山东的水汽和云中水凝物输送收支分析

在中尺度数值模式(MM5)对1210号台风"达维"(DAMREY)影响山东期间的风场结构和降水时间、范围、强度等较准确模拟基础上,利用模式输出的三维风场、比湿、云中各水凝物比含量等数据,以山东省为计算范围,对台风"达维"在山东境内的水汽和云中水凝物水平输送收支量进行计算,并对水汽和云中水凝物垂直输送的结构、降水转化率进行分析,得到一些定量分析结果。结果显示,"达维"影响山东期间,输入山东的水汽和云中水凝物总量合计719.39亿m3、净输入量48.61亿m3,但云中水凝物输送量所占比例很小,不足1%;输入的水汽和云中水凝物总量仅有6.68%转化为地面降水;水汽和云中水凝物净输入量与模拟降水量基本持平;经过850hPa垂直向上的水汽输送量也接近于模拟降水量。"达维"在山东的强降水时段,云中水凝物更新时间周期约11~48min,平均28min。上述结果反映了台风"达维"水分循环和云降水转化的基本特征。     

台风加(减)速运动的诊断预报方法及路径预报

本文用1980～1986年20时欧洲中心的1000、850、700、500、300、200及100hPa共7层的网格点资料,挑选了进入南海的若干个台风个例对台风中心运动方程进行了诊断分析,求出了台风前后12及24h的移速(V)、移向(θ)、移速差(ΔV)及移向差Δθ,分析得到,台风主要在气压梯度力、地转偏向力及阻力三力等的作用下运动.当气压梯度力和地转偏向力近于平衡时台风减速移动;当气压梯度力和地转偏向力不平衡时台风将加速运动.计算的12hΔV与实际的ΔV(≥5km/h)的符号相同者达90%,平均移向差Δθ为13°:计算的24hΔV与实际的ΔV的符号相同者达88%,平均移向差Δθ为15°.预报路径与实际路径比较接近.