黑潮跨陆架入侵东海年际变化的数值模拟

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等过程。模式首先进行了6年的气候态模拟,然后进行了1993到2015年的后报模拟。模式很好地再现了东海陆架已知的环流结构,模拟出的对马海峡和台湾海峡的年平均流量和观测结果也比较一致。基于模式结果,利用旋转经验正交函数(REOF)的方法,对黑潮跨过200m等深线流量的年际变化进行分析。REOF的主要模态表明,黑潮跨过200m等深线对东海陆架的入侵主要发生台湾东北,并且入侵主要集中在黑潮次表层水中。主要模态的时间系数表明,黑潮入侵东海陆架的年平均流量存在一个8年的变化周期。相关性分析表明,黑潮入侵东海陆架的年际变化和太平洋年代际振荡PDO(Pacific Decadal Oscillation)指标具有显著的负相关,其相关系数达–0.63。该相关可以通过如下过程解释:PDO会导致东太平洋风应力涡度异常,由Sverdrup关系可知向赤道的体积输运也会相应地产生异常,根据质量守恒,向赤道体积输运的异常必然通过西边界流-黑潮的异常来平衡,从而导致黑潮入侵东海陆架强烈的年际变化。     

东海与邻近海域水、热、盐通量的季节变化研究

本文基于高分辨率的区域海洋数值模式对东海及邻近海域进行温、盐、流的数值模拟,模拟结果与实测结果拟合较好。结果表明:东海与邻近海域的水交换过程具有显著的季节变化特征。从流量的角度看,台湾海峡、台湾-西表岛之间水道和西表岛-冲绳岛之间水道是外海水流入东海的3个主要水道,而冲绳岛-奄美大岛、吐噶喇海峡、大隅海峡、济州岛东部和黄东海断面是海水流出东海的水道;其年平均体积输运值分别为1.06×106 m3/s、20.49×106 m3/s、3.20×106 m3/s、-0.92×106 m3/s、-20.59×106 m3/s、-0.30×106 m3/s、-2.37×106 m3/s和-0.37×106 m3/s（向内为正）。对比发现,东海与邻近海域之间各水道的体积、热量和盐量输运均具有相似的季节变化趋势,其最大值往往出现在夏季（7月或8月）,最小值往往出现在冬季（1月或2月）。从7月到11月整个东海是流量净流出的过程,而从12月到翌年6月是流量净流入的过程,全年流量基本上保持平衡状态。东海终年存在向黄海的净输入,其体积、热量和盐量的年平均输运值分别为0.37×106 m3/s,0.027×1015 W和12.7×106 kg/s。     

东海黑潮与陆架海之间的水交换研究

利用三维海洋环流数值模型(Regional Ocean Model System,ROMS)对东中国海海域黑潮流系系统(东中国海黑潮流系)的季节变化和年际变化进行了模拟和研究,给出了东海黑潮流系穿越东海大陆架200 m等深线的体积通量及其变化规律。研究发现,黑潮的西南段,其主轴位置在春、夏季更加偏东;中间段具有最稳定的流径;而东北段则表现出最大的季节性变化。此外,从月平均结果看,黑潮流系穿越东海大陆架200 m等深线的体积通量,时间上表现为,在夏季减到最小,为0.479 6 Sv(1 Sv≡10~6m~3·s~(-1)),冬季达到最大值,为1.69 Sv;空间上表现为在西南段和中间段较大,而东北段较小。这反映了黑潮水与东中国海大陆架水的水交换区位置,在冬季在向岸方向上离黑潮主轴较远,在夏季离主轴较近。通过对长时间模型结果的时间序列分析,揭示了相对与2000年前,2000年后的黑潮在台湾岛东部水体积通量的季节变化呈现出减弱的趋势。     

黑潮水入侵东海陆架及陆架环流的若干现象

利用WOCE-SVP和中国近海环流观察项目的卫星跟踪表层测流浮标资料，详细分析了黑潮及其入侵东海陆架和东海陆架上层环流的分布状况，结果表明：黑潮从台湾东部进入东海后，明显入侵陆架，并在复杂地形的作用下使其流路呈现多种变化，分析结果还显示，对马暖流不仅仅是黑潮的延续，而是多支流合成的结果，通过资料分析发现：秋节东海黑潮西侧100m等深线处可能存在一支与黑潮反向的逆流，关于它存在的季节变化和动力机制有待进一步的深入研究。     

台湾东北部黑潮表层水入侵东海陆架的季节变化规律

基于1998～2011 年进入台湾东北部的WOCE-SVP(World Ocean Circulation Experiment -Surface Velocity Programme)计划的Argos 浮标运行轨道数据, 分析了台湾东北部的环流特征、黑潮表层水入侵东海陆架的季节变化规律。结果表明: 在春夏季, 黑潮表层水入侵仅限于陆架外缘, 而在秋冬季, 黑潮表层水可深入东海陆架或进入台湾海峡。自黑潮区入侵至100 m 和150 m 等深线的浮标数量在秋冬季较多, 春夏季较少。台湾海峡的浮标轨迹在春夏季几乎皆为北向, 在秋冬季皆为南向。在秋季, 东海中部和南部陆架会在黑潮西侧出现逆流和涡旋。可见, 台湾东北部环流具有显著的季节特征; 黑潮表层水入侵东海陆架在秋冬季较强, 春夏季较弱。本研究采用最新的Argos 浮标数据, 揭示了台湾东北部黑潮入侵东海陆架的季节变化规律。     

黄、东海浅海水文学的主要特征

本文中的浅海区域系指黄、东海这两个海域中的陆架部分,这是世界上最大的陆架之一.浅海区域的地形,在南-北方向上呈狭长状,约跨18个纬度(22°-40°N).等深线主要呈南-北走向.水文特征的分布深受这一海底地形的影响,特别是在冬季.冬季海水温度(自海面直至垂直均匀层底)的分布型式与等深线的趋于一致,即反映了这一效应.长江口位于本海区的西岸.长江是世界上最大的河流之一,它注入东海的年迳流量约达9.25×10~(11)立方米.强大的西边界流黑潮及其分支和延伸部分位于本海区以东.虽然,黑潮主流没有直接流入陆架,但通过黑潮与陆架沿岸水的混合,以及黑潮分支和延伸部分的流入陆架海域,黑潮对黄、东海浅海区域水文情况的影响很大并且持久.可以说,如果没有黑潮,黄、东海浅海区域的水文情况将与现在的大不相同.     

台湾海峡冬、夏季氮通量的数值模拟研究

本文建立了一个气候态驱动的台湾海峡物理-生态耦合模型（ROMS-NPZD）。与遥感观测数据的比较表明，模型能够较好地模拟出冬、夏季台湾海峡主要的温度和叶绿素分布特征。模型揭示了夏季台湾海峡营养盐输运的东、西通道，与南海次表层水的入侵通道一致；冬季，海峡中的营养盐来源于闽浙沿岸水和通过澎湖水道入侵的南海次表层水。模拟结果表明:夏季，通过海峡流入东海的氮主要为有机氮；冬季，闽浙沿岸流为海峡和南海北部陆架提供了丰富的营养盐，不仅如此，南海次表层水进入海峡的营养盐通量与夏季相当。     

东海黑潮水交换区的定义及其时空分布规律研究

将谱混合模型(Spectral Mixture Model,SMM)方法应用到黑潮水与东中国海陆架水之间的水交换中。在此基础上,定义了东海黑潮流系与东中国海大陆架之间的水交换区,并进一步对该带状交换区的空间分布和时间变化规律进行研究。首次得到该交换区面积随时间的变化与东海黑潮流系穿越东中国海大陆架200 m等深线的向岸体积通量的变化呈现出-0.78的显著的负相关关系。另外,研究结果还揭示出,来自太平洋的季节内信号有可能穿越黑潮主轴进入东中国海海域。     

潮汐对东海陆架边缘处水交换的影响

为探讨潮汐对东海陆架边缘处水交换通量的影响, 本文基于ROMS海洋数值模式, 对渤海、黄海、东海的潮汐、环流进行了模拟研究。研究结果显示, 在水平方向上, 潮汐效应主要影响我国台湾岛东北及日本九州西南的水交换, 其中在台湾岛东北区域, 潮汐效应通过增加黑潮分支流(KBC)的向岸及离岸速度来加强黑潮水的跨陆架交换。潮汐效应对200 m等深线处跨等深线流速的影响量值约为3~5 cm/s。从垂直方向上来看, 潮汐效应能够影响到深度200 m处水层的深层交换。进一步研究其作用机制, 发现潮汐效应主要通过平流输送项来影响水体交换, 而其对水体的水平及垂直扩散项的影响较小。     

东海南部陆架水体2011年夏季温盐结构及其对台湾暖流和黑潮入侵的指示

利用2011年7月5个断面共30个站位的温盐深(CTD)测量资料,分析东海南部陆架水体的温盐结构和温跃层特征,探讨黑潮和台湾暖流对东海陆架水文状况的影响。结果显示,本区广泛存在着浅部温跃层和深部温跃层。浅部温跃层分布于20 m水深以内,跃层强度普遍较弱,具有明显的日内生消变化。深部温跃层分布于中、外陆架和台湾海峡。在中、外陆架的深水区,跃层底界深度约80 m,跃层厚度约10 m;跃层强度大,约为0.8℃/m,且较为稳定。在台湾海峡北部,温跃层分布于水深14～30 m,跃层厚度6～10 m,跃层强度偏弱,为0.2～0.5℃/m。在温跃层附近,由于上、下层水团温度、盐度的差异,其混合过程常出现盐指现象。在东海陆架90～110 m等深线之间,深部温跃层之下盘踞着一个深层冷水团,水温为16.8～17.6℃。黑潮水的入侵,使得外陆架温跃层强度减弱至0.2～0.5℃/m;同时,跃层层位上升,厚度加大。温跃层强度可以作为指示黑潮入侵的灵敏指标。当夏季深部温跃层强度低于0.6℃/m,同时伴随跃层厚度加大时,可判别为黑潮入侵。本区夏季黑潮锋可以到达110 m等深线附近。在中陆架50～80 m等深线之间,深部温跃层的消失,说明台湾暖流的强烈影响遍及整个水柱;而从南向北,台湾暖流的影响逐渐减弱。台湾海峡北部深层水温度较低,平均值为22.52℃,要比东海南部中陆架深层水低3℃,这可能意味着台湾暖流深层水主要源于黑潮分支的加入。     

台湾以东中尺度涡对黑潮入侵东海路径的影响

利用AVISO数据集的卫星高度计资料,分析了中国台湾以东中尺度涡的时空特征,通过具体的中尺度涡实例探讨了其对台湾以东黑潮路径的影响。研究表明气旋式中尺度涡在春夏季节的数目要少于反气旋式中尺度涡,在秋冬季节气旋式涡旋个数则多于反气旋涡;并且台东以东区域涡旋传播存在多种路径,涡旋的存在对台湾东北部黑潮入侵东海的路径具有重大影响,特别是2004年夏季台湾以东区域存在多个涡旋,相应的吕宋海峡黑潮主轴向东偏移明显,台湾东北黑潮入侵东海的路径发生了显著变化。     

协方差阵的二次型容许估计

该文研究协方差阵 Σ的二次型容许估计问题。设 y1,y2 ,… ,yn iid,n≥ 2 ,y1与 p维正态分布 N β,Σ有相同的前四阶矩。其中 β=β1,β2 ,… ,βp ′∈ RP与 Σ=σij p× p>0均未知。记y=△ (y1,y2 ,… ,yn)′。在损失函数 L(d,Σ) =tr(d- Σ) 2下给出 Σ的二次型估计在 D={ y′ Ay∶ A≥ 0 ,A∈ Rn× n}中容许的必要条件是 y′ Ay必须具有 a S2 + nb y-y-′的形式。并进而得出当 b=0时 a S2 作为Σ的容许估计的充要条件     

孤东油田围堤问题分析与对策

孤东油田地处黄河入海口，是黄河泥沙填海尚示成陆地围海筑堤开有析一个年产原油５００成ｔ的大油田。由于地貌特殊，围堤潜在问题较多。本文叙述了孤东油田围堤建设前后的地域情况，通过计算分析认为黄河洪不、风暴潮对围堤构成的威胁破坏最大，同时指出内涝、软基、坝体质量、植被生态中存在的问题；提出了采取引黄淤临、机械吹填洼地、导沙入海、锥探灌浆等措施，可解决孤东油田围问题。     

协方差阵二次型估计可容许的充要条件

该文研究协方差阵Σ的二次型容许估计问题。设 y1,y2 ,… ,yn　 iid,n≥ 2 ,y1与 p维正态分布 N(β,Σ)有相同的前四阶矩。其中 β=(β1,β2 ,… ,βp)′∈Rp与 Σ=(σij) p× p>0均未知。记 y=Δ(y1,y2 ,… ,yn)′。在损失函数 L (d ,Σ) =tr(d -Σ) 2 下给出Σ的二次型估计在 D={ y′Ay:A≥ 0 ,A∈Rn× n}容许的充要条件     

协方差阵二次型容许估计的一个必要条件

研究协方差阵Σ的二次型容许估计问题。设 y1,y2 ,… ,yniid,n≥ 2 ,y1与 p维正态分布N (β,Σ )有相同的前四阶矩。其中β =(β1,β2 ,… ,βp)′∈ Rp与Σ =(σij) p× p >0均未知。记 y =△ (y1,y2 ,… ,yn)′。在二次损失 L (d ,Σ ) =tr(d -Σ) 2下给出Σ的二次型估计 a S2 + nby-y-′是容许估计的必要条件为 :(n - 1) a + b + 2 max(a,b)≤ 1。此必要条件比张立振等协方差阵的二次型容许估计中的必要条件有了明显的加强     

海洋波动的波谱分析和尺度划分

对垂直切变基本流中刚盖海洋的大、中尺度波动作了波谱分析.发现随着基本流切变的增大和扰动波长的减小,涡旋波和重力惯性波的连续谱区会互相靠拢,最后发生重叠,这时已不能区分为快波、慢波;而能否重叠的关键在于临界波长与扰动波长的相对大小;基本流切变越大,扰动波长越短,重叠现象就越严重.这可用作尺度划分的客观标准.当波动尺度大于临界波长时,属大尺度,这时涡旋波和重力惯性波连续谱区互相不重叠,涡旋波是准地转的;当波动尺度小于临界波长而大于临界波长一半时,出现了涡旋波与重力惯性波连续谱区重叠的现象,并出现了涡旋-重力惯性混合波,而涡旋波是非地转的,此时运动属α中尺度.当波动尺度小于临界波长一半时,则已无纯粹的涡旋波,只有涡旋-重力惯性混合波和纯粹的重力惯性波,此时所有的运动均是非平衡的,该运动属β中尺度.采用这一方法划分的尺度标准与通常的标准在量级上相一致.     

长江口九段沙的形成演变及其与南北槽发育的关系

根据１８４２～１９９５年的地形图和１９９６、１９９７年的野外观测,探讨了九段沙和南北槽的形成历史及形成后的演变过程。研究表明：九段沙是原铜沙浅滩南沿经涨、落潮槽对切贯通后形成的,北槽和北港一样最初原形是涨潮槽;南槽的前身是南港下段。九段沙形成以来具有趋势性和非趋势性两种冲淤变化。前者表现为扩大、淤高和位置向下游移动,后者反映在南北两侧的频繁冲淤。九段沙和南北槽在冲淤上存在相互制约关系。目前,南北槽河势已进入相对稳定时期。     

渤海湾北部底质沉积物中黏土矿物组成与物源研究

采用X射线衍射物相分析,对渤海湾北部166个表层沉积物样品和A435柱状样中的23个沉积物样品的主要黏土矿物含量组成进行分析。研究结果表明:渤海湾表层沉积物黏土矿物中伊利石(53.0%)含量最高,其次为蒙脱石(27.9%)、绿泥石(9.9%)和高岭石(9.2%),黏土矿物组合为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石型。渤海湾北部表层沉积物可分成3个沉积区,分别代表不同的沉积物来源:北部沿岸为滦河-海河物源区;中部和东部为黄河-海河物源区;西部沿岸为海河物源区。渤海湾北部表层沉积物黏土矿物分布和组合特征显示了渤海湾环流对海河、黄河和滦河来源物质的搬运和扩散作用。A435柱状样各黏土矿物含量在100cm以上层段具有很大的波动性,推测主要为黄河在1048—1128年和1128—1855年的改道事件的影响。     

南半球气旋发生频数的变化及其与赤道东太平洋水温和南方涛动的关系

北半球的许多天气现象与南半球的大气环流有关[1],尤其是南半球的气旋发展及其路径的变化[2-6],真实地反映了南半球大气环流的特征.对南半球气旋进行分析研究,不仅对南半球的大气环流研究有重要意义,对热带地区乃至北半球的气候研究也具有重要参考价值.本文拟在分析南半球气旋发生频数特性的基础上,重点探讨其与赤道太平洋水温和南方涛动之间的内在联系.     

Evidence for water exchange between the South China Sea and the Pacific Ocean through the Luzon Strait

An analysis of historical oxygen data provides evidence on the water exchange between theSouth China Sea (SCS) and the Pacific Ocean (PO). In the vicinity of the Luzon Strait (LS) , the dissolved oxygen concentration of sea water is found to be lower on the Pacific side than on the SCS side at depths between 700 and 1500 m (intermediate layer) , while the situation is reversed above 700 m (upper layer) and below 1 500 m (deep layer). The evidence suggests that water exits the SCS in the intermediate layer but enters it from the Pacific in both the upper and the deep layers, supporting the earlier speculation that the Luzon Strait transport has a sandwiched structure in the vertical. Within the SCS basin, the oxygen distribution indicates widespread vertical movement, including the upwelling in the intermediate layer and the downwelling in the deep layer.