南大洋中尺度涡活动的季节变化

【目的】了解南大洋中尺度涡的活动规律。【方法】利用AVISO提供的1993—2020年中尺度涡轨迹数据集META3.2DT,通过合成分析和能量分析,探讨南大洋寿命为30 d以上中尺度涡出现数（EON）的季节变化及动力机制。【结果和结论】南大洋EON存在显著季节变化,即夏季多（2月达到最大值）春季少（9月达到最小值）,且与涡动能季节变化紧密相关。涡旋的振幅、转速和强度呈现出与EON大致相反的季节变化,即春季大夏季小。合成分析表明,风场的季节变化引起“涡旋消亡”强度的变化,进而影响EON季节变化。能量分析表明,EON季节变化受正压不稳定的调控。     

海洋涡旋移动特征的区域划分方法及应用分析

为了合理有效地分析和挖掘海洋涡旋移动数据中的规律和模式,本文以基于空间交互性流聚类的区域化方法为基础,提出了一种海洋涡旋移动特征的网格区域化方法。该方法以网格为统计单元,对涡旋移动数据进行组织,通过图论模型构建海洋涡旋的移动网络图,然后采用基于平均邻接的层次聚类和基于模块度的划分2个步骤,实现涡旋移动特征的区域划分。基于该算法,对1992-2011年中国南海海洋涡旋移动数据进行算法实验,结果表明,南海海洋涡旋按照其移动频繁性特征可分为越南东南部（R1）、越南东部-巴拉望岛（R2）、南海北部（R3）3个区域。其中,R1区域包含了南海西南部深海盆地区的涡旋活跃条带;R2区域体现了南海中部涡旋向西移动的活动规律;R3区域则包含了南海北部东北-西南走向条带。3个区域内冷涡和暖涡具有明显的季节性变化特征：R1和R3区域冷暖涡变化相似,暖涡在夏秋季移动最多,冬季最少,而冷涡则相反,夏秋季移动最少,随后逐渐增加,并在春季达到峰值;R2区域暖涡在春季移动最多,而冷涡在夏冬移动最多,春秋移动相对较弱。     

黑潮延伸区气旋式涡旋浮游植物繁殖个例

【目的】研究黑潮延伸体区域内的涡旋活动对浮游植物繁殖的影响。【方法】根据高分辨率的卫星遥感和再分析资料,对李亚诺夫指数(FSLE)、海表面温度(SST)、海表面高度异常(SLA)、叶绿素(Chl-a)浓度进行归一化合成分析,并计算气旋式涡旋内混合层厚度(MLD)以及引起的埃克曼抽吸速率。【结果与结论】黑潮延伸体区域内的气旋式涡旋引起的埃克曼抽吸作用和冬季混合是Chl-a浓度升高的主要驱动机制。周期为44周的涡旋在16～23周(春季)期间Chl-a浓度高于同期背景场,最大Chl-a浓度是周围的3倍。冬季强湍流混合和涡-风导致的埃克曼抽吸作用使得混合层深度加深至由埃克曼抽吸主导营养盐输送的跃层深度,结合涡致埃克曼抽吸,有利于携带跃层内更多的营养盐输送至混合层,配合春季充足的光照条件,则会更进一步促进浮游植物繁殖。长时间的闭合拉格朗日拟序结构,对于维持高浓度Chl-a有一定的作用。     

西南地区夏季旱涝与厄尔尼诺(拉尼娜)的关系分析

利用中国西南地区多个站点1951~2008年夏季逐月降水资料,1951~2008年的厄尔尼诺(拉尼娜)指数(Nino3.4),对西南地区夏季旱涝与厄尔尼诺(拉尼娜)的相关联系进行了分析,得出以下结论:前期厄尔尼诺(拉尼娜)指数与中国西南地区的夏季降水存在一定的相关关系,如云南的中部,西部和南部,广西的西北部和贵州中部,东南部呈弱的负相关,除这几个地区都是呈现正相关。整个西南地区的相关系数,南部呈负正负,北部呈正的强弱强分布。合成分析表明:厄尔尼诺或拉尼娜事件发生后的夏季,西南地区降水距平基本呈现相反的分布特征。厄尔尼诺事件发生后,西南地区夏季降水较多,易造成涝灾;拉尼娜事件后,西南地区夏季降水较少,易造成旱灾。     

PDO不同位相期间MJO对南海热带气旋生成的影响

【目的】探讨PDO不同位相期间MJO对南海热带气旋生成的影响。【方法】基于热带气旋最佳路径数据集、向外长波辐射和大气再分析资料,采用高斯滤波、经验正交函数分解和合成分析等方法。【结果与结论】南海热带气旋在PDO正(负)位相期间生成较多(少);PDO正位相期间,MJO对南海热带气旋的调制作用更强,热带气旋日生成率在MJO活跃位相和非活跃位相之比达5.60,远高于PDO负位相期间的2.59。在PDO正位相期间,MJO信号在南海北部更强,使得影响热带气旋生成的各动力因子在MJO活跃和非活跃位相的差异更大,从而导致在PDO正位相期间MJO对南海热带气旋生成的调制作用更强。     

西北太平洋台风对冷涡及叶绿素浓度的影响

【目的】研究2007—2017年间西北太平洋过境冷涡的11个台风导致浮游植物生长和冷涡(CCE)变化现象。【方法】统计并计算出可能影响叶绿素(Chl-a)浓度变化的因素:台风性质(强度、移动速度、强迫时间)、台风前混合层厚度(MLD)、降雨量、海表面温度(SST)、埃克曼抽吸速率(EPV)和两层约化重力模式下的涡动能(EKE),其中EPV和EKE分别代表上升流和湍流混合强弱。【结果与结论】通过线性回归分析发现,除台风强度、SST与Chl-a浓度相关性不显著(P0.05),移动速度Uh、强迫时间、降雨和MLD、EPV、EKE与Chl-a均有显著相关性(P0.05),并建立了冷涡背景条件下的多元线性回归模型:?=0.006-0.038 x_1+0.0257x_2+0.023 8 x_3。浮游植物生长主要取决于上升流和湍流混合对营养盐的输送作用,慢而尺度大台风意味着受台风强迫时间长,足以超过地球自转调整的时间则会引起强上升流(EPV)以及湍流混合输送营养盐,促进Chl-a浓度大幅度增加,强湍流混合同时也需要降雨抑制,避免破坏浮游植物光合作用,台风前CCE区域MLD(25m)与Chl-a呈现出正相关。     

ENSO对南海北部初级生产力的影响

利用2002年7月至2014年12月的卫星遥感数据,研究ENSO期间我国南海北部的海表温度(SST)、风场等环境场变化特征,并探讨其对南海北部初级生产力的影响。结果表明,El Ni?o/La Ni?a期间南海北部初级生产力较正常年份变化显著,很大程度上受到ENSO的调控,其变化与风场、SST等的分布变化密切相关。具体趋势:厄尔尼诺年的冬季风期间,南海北部海域风场强度减小,沿岸海域SST升高,初级生产力降低,南海东北部海域SST降低,初级生产力升高,整个海域的总初级生产力与MEI指数呈负相关关系;拉尼娜年的冬季风期间,相应海域的风场、SST和初级生产力的变化则与厄尔尼诺期间的相反,整个海域的总初级生产力与MEI指数呈正相关关系。     

青藏高原大气热源研究述评

【目的】综述前人对青藏高原大气热源的研究成果,探究大气热源与南海夏季风的关系。【方法】归纳高原大气热源研究进展,采用诊断分析方法探究高原热源的时空分布及与南海夏季风的关系。【结果】1)青藏高原夏季(冬季)大气是热(冷)源,冷热源的季节转换发生在3月,热源强度7月达到最大;2)热源中潜热贡献最大;3)不同资料和方法在描述热源时空分布时存在一定不确定性;4)高原夏季大气热源与南海夏季风呈明显负相关。基于大气热源,构造南海-青藏高原夏季海陆热力性质差异指数,该指数显示1980―2016年海陆热力性质差异有年代际减小的趋势。     

复杂地形对西南低涡生成和移动影响的数值试验分析

为探讨四川盆地周边复杂地形对西南低涡发生发展以及移动的影响,利用NCEP 1°×1°再分析资料和中尺度非静力平衡模式WRF V3.4.1,对2010年7月16日至18日发生在四川盆地的一次西南低涡暴雨过程进行了再现模拟(控制试验)以及降低盆地周边不同地形高度的3组敏感性试验。结果表明,控制试验模拟出的西南低涡位置和强度与实况基本吻合。秦岭、大巴山山脉对西南低涡的形成不具有决定性影响,但对西南低涡的维持和发展具有非常重要的作用;横断山脉、云贵高原对西南低涡的生成位置、强度以及移动路径均很重要;青藏高原大地形对偏东气流的阻挡而产生的绕流有利于西南低涡的生成,对西南低涡的移动也有重要影响。除西南低涡以外,四川盆地周边地形所产生的一些局地小低涡的现象也值得关注。     

近50 a ENSO时频特征及其与南海台风的相关性

【目的】分析表征ENSO事件的特征值和南海台风活动的多时间尺度结构特征及其相关关系。【方法】采用日本气象厅东京台风中心(JMA)1967-2016年西北太平洋TC最佳路径数据集,统计分析了近50 a来南海台风活动月频数。同时又采用Morlet小波变换、交叉小波变换、小波相干等方法,分析了近50 a来ENSO事件时频变化特征及其与南海台风相关性。【结果与结论】ENSO循环具有2-6 a的主周期;7-10月南海台风活动最为频繁,其频数时间序列存在准2 a尺度周期;ENSO指数与南海台风活动频数的相关表现在多个时间尺度上。1970-1978年、1995-2000年,ONI指数和南海台风活动频数在2-6 a周期尺度上具有较好的相关关系,并且南海台风活动频数变化先于ONI指数半个周期。1980-1985年间,在1.5-3 a的周期尺度上SOI指数和南海台风活动频数具有较好的相关关系,且两序列同步变化。