ENSO对中国近海海平面影响的区域特征研究

使用卫星测高、海表温度以及中国沿海台站水位等数据，分析研究了ENSO对中国近海海平面影响的区域特征。结果表明:（1）赤道东太平洋海表温度与我国近海海平面存在显著的遥相关关系。相关系数自北至南呈梯度递增，分为3个影响明显的区域，分别是渤、黄海、东海和南海海域。南海海平面异常与赤道东太平洋区域的海表温度异常相关性最强，大部分区域的相关系数超过了0.6；东海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数弱于南海，强于渤、黄海，大部分海域的遥相关系数超过了0.4；渤、黄海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数最弱，但是大部分海域的遥相关系数超过了0.3，通过了显著性检验。（2）中国沿海海平面的季节变化与ENSO有明显的相关关系，且影响范围具有明显的区域特征，以长江口和台湾海峡为分界线分为长江口以北、长江口到台湾海峡以及台湾海峡以南3个区域。海平面的年振幅在厄尔尼诺年均出现偏低的现象，并且年振幅的极小值均出现在厄尔尼诺年。另外，海平面的年振幅对厄尔尼诺事件的响应与其强弱有关，在强厄尔尼诺事件中，响应区域和幅度较大，弱事件中，响应区域和幅度偏小。（3）南海、东海和渤、黄海这3个区域沿海的海平面变化均存在4~7 a的显著振荡周期，说明这3个区域的海平面均受ENSO的影响。其中，南海7 a周期的振荡幅度最大，约为1.5 cm；东海7 a周期的振荡幅度次之，约为1.3 cm；渤、黄海6 a周期的振荡幅度最小，不到1 cm。     

太平洋水位站相对海平面升降趋势分析

根据笔者对太平洋236个站月平均水位周期成分的分析结果,用周期成分加线性趋势项拟合月平均水位序列.这些站的线性趋势项统计结果表明,若不计海平面的异常升降值,太平洋相对海平面平均上升率为1.16mm/a.由于陆地沉降不一致等影响,使太平洋相对海平面的升降区域性变化较大.按线性趋势项的正负及海区的地理位置,对包括中国近海、东南亚近海在内的太平洋海平面的升降进行了区别,求出各海区的平均升降率.所得整个太平洋、北美西海岸、南美北部和中部近海、热带太平洋大部及日本群岛近海相对海平面的升降趋势与有关文献的结果基本一致.本文对东亚近海相对海平面的区域平均估计结果是上升的,而Barnett的估计结果趋于下降;不一致的主要原因是选站的多少和水位站的分布疏密不同所致.     

21世纪海上丝绸之路海洋上层热含量及热比容海平面异常变化

气候变暖背景下,全球平均海洋变暖和海平面上升显著,为人类社会的可持续发展带来巨大挑战。上层海洋热力状况是海平面变化的主导因子之一。本文围绕"21世纪海上丝绸之路"途经海区（文中简称为丝路海区）上层海洋热含量异常的区域性时空特征,分析探讨了丝路海区热比容海平面异常的时空变化、演变特征及可能影响,以期为"21世纪海上丝绸之路"海洋环境安全保障提供服务支撑。结果表明,自20世纪70年代中后期,丝路海区上层（0~700 m）海洋已明显变暖,尤其20世纪90年代中后期增暖幅度显著加大。近60年来,在丝路海区热带海洋中,西太平洋的北赤道流区及以北海域、东海黑潮流域以及南海北部和南部海区、阿拉伯海西北部海域、马来西亚西北部海域及南印度洋部分海域具有长期增暖趋势。热带西太平洋暖池区整体增暖不明显,主要与印度洋中部海域呈反位相变化,且明显受到季节和年际变化的调制。长江口附近沿岸、南海北部沿岸、中南半岛南部沿岸以及阿拉伯海西北部沿岸的近岸海域长期增暖明显,自20世纪90年代中后期,中南半岛东部和西部沿海、澳大利亚西部沿海以及我国东南沿海热比容海平面上升明显。近岸热比容海平面的季节演变对沿海地区社会和经济发展会造成一定影响。此外,东亚夏季风与东海、黄海和渤海热比容海平面的上升显著相关,同时,ENSO、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子的发生也均与我国东南沿海和印度洋西部沿海热比容海平面上升明显关联。特别是,气候变暖情形下,各种区域性致灾因子和气候变率的协同影响会对丝路海区海岸带和沿海地区的防灾减灾与社会经济发展带来较大挑战,开展海岸带和沿海地区全球变化综合风险研究成为当前首要任务。     

1993—2016年中国近海海平面时空变化趋势

区域海平面变化是目前气候变化研究的热点问题。海平面变化具有时间和空间的异质性,分析海平面变化,应充分考虑时间和空间的差异。基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、最小二乘法,利用卫星高度计、验潮站数据,分析了1993—2016年间中国近海及周边海域海平面的时空变化规律。利用EEMD,计算了1993—2016年中国近海海平面变化空间结构的时间变化规律。结果表明中国近海海平面持续升高,但海平面变化在空间分布和时间上的变化并不均匀。空间结构大致分三个部分:大陆沿岸海平面持续上升且上升速率逐年增加,近海海区升高速率逐年降低,而研究区域内的西太平洋西部海区先减速升高又加速降低。分别利用EEMD分解和线性最小二乘拟合算法计算了1993—2016年中国近海海平面平均上升速率的空间分布,结果表明两种方法得到的海平面升高速率的空间分布大致吻合。两种方法均显示沿海地区的上升速率远大于近海海区,沿海地区上升速率大约为6 mm/a,近海海区上升速率大约为2 mm/a。但EEMD方法显示在广东沿岸和靠近赤道部分区域的上升速率更大。分别计算了大陆沿岸、近海及西太平洋西部海区三个海区内空间平均的海平面时间变化的线性及非线性趋势。非线性趋势显示大陆沿岸海区海平面加速上升,上升速率由1993年的3.65 mm/a,增加到2016年的5.03 mm/a;近海地区海平面上升速率逐年变小,由1993年的4.51 mm/a,减缓至2016年的3.8 mm/a;西太平洋西部海区海平面先减速上升,后加速下降,从1993年的上升率为9.5 mm/a,逐渐变化到2016年的下降率为2.27 mm/a。利用验潮站数据分析了大连、坎门、香港的水位变化,除大连海平面上升速率降低外,其余均显示海平面上升速度逐年升高,和卫星高度计的结果吻合。     

1993—2006年北太平洋海平面变化特征及影响因素

利用1993—2006年间卫星高度计资料分析北太平洋海平面的变化特征,结合同期上层海洋温度、盐度数据以及风应力资料分析比容海平面和风对海平面变化的影响。结果显示:1993—2006年北太平洋上升海域主要位于洋盆西侧中低纬度海域,高纬度海域及大洋东侧的中低纬度海域海平面呈下降趋势;同期比容海平面线性速率的空间分布与海平面相似。整个北太平洋海平面高度平均线性上升速率为2.9 mm/a,比容海平面平均线性上升速率为1.4 mm/a。比容变化对海平面上升趋势的贡献为47.5%。北太平洋海平面的季节变化占绝对优势,主要为1和0.5 a周期,对海平面距平做EOF,其第一和第三模态为季节模态。海平面季节变化的影响因素中,比容变化与海平面有相同的季节变化周期,比容海平面距平EOF的第一和第三模态为季节模态,分别与海平面的第一和第三模态空间分布相似,时间系数相关性好,比容变化在海平面季节特征中起到最主要作用。另一个因素风场主要通过Ekman抽吸和Rossby波的西传影响海平面的分布,其季节特征对海平面的季节特征有影响。北太平洋海平面也具有28个月的年际变化周期,海平面距平EOF第二和第四模态表现出年际变化特征。比容变化也具有28个月的显著周期,其距平场的第二和第四模态为年际变化模态,其中第二模态与海平面第二模态空间分布相似,时间系数相关性很好,海平面年际变化中比容起到重要影响。     

渤黄海海平面的变化及其与ENSO的关系

利用1992年12月至2007年5月的高度计资料,研究了渤黄海海平面的变化特征。统计分析表明,近14a间渤海及北黄海、中央黄海海平面的平均上升高度分别为45.9mm和34.7mm,各海域的海平面上升速度不完全相同。研究发现,南方涛动指数(SOI)、纬向风应力距平都与渤海及北黄海、中央黄海的SLA呈负相关性,渤黄海海平面显著受SOI、纬向风应力调制,并且,SOI与渤黄海海域的风场之间有良好相关。将坐标系进行旋转后,获得与当地海平面异常相关最大的风应力方向。对SLA与新坐标系下风应力距平u的低频分量分析发现,渤海及北黄海海区、中央黄海对海平面影响最大的风应力距平u方向分别为东偏南20°方向、东偏南8°方向,风应力距平u分量与SLA、SOI的低频分量呈现更好的相关性。ENSO通过大气环流过程对渤黄海海域的风场产生影响,当地风场通过纬向风应力对渤黄海海平面的年际变化产生调制作用。因此,ENSO可以通过风应力对渤黄海海平面产生影响。     

渤黄海冬季海温异常的时空分布特征及影响因子分析

基于Hadley中心提供的海表温度数据,分析了我国渤黄海冬季海温的时空分布特征,探讨了同期东亚环流场及前期太平洋海温场与渤、黄海冬季海温典型空间分布型态的相关关系。分析结果表明,渤黄海冬季海温具有4类典型的空间分布型式,且均具有显著的准2a振荡周期。东亚地区冬季高、中、低纬位势高度场的异常分布型态及我国近海低层环流系统之间的相互配置对渤黄海冬季海温分布型有显著影响;同时,前期太平洋关键海域海温异常的不同配置是渤黄海冬季4类典型海温异常型态的前兆强信号。     

东、黄海海表面温度季节内变化特征的EOF分析

基于1998—2004年的TRMM/TMI卫星遥感海面温度(SST)数据,在初步分析东、黄海SST的季节分布特征的基础上,采用EOF方法分析了SST的季节内变化特征,进而对SST季节内变化的可能机制进行了探讨。EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为57.07%,其结果基本反映了东、黄海SST变化的主要物理过程。其中,EOF的第一模态的方差贡献率占30.17%,其空间模态揭示了以东海北部为中心的、整个海域SST变化趋于一致的特征,这一模态的显著变化周期为6.3周;第二模态的方差贡献率占14.36%,其空间模态呈现东南海域与西北海域SST的反相变化趋势,显著变化周期为8.7周和10.6周;第三模态的方差贡献率占7.02%,其空间SST变率最大的区域位于黄海海域,显著变化周期为6.8,8.7,10.2周等;第四模态的方差贡献率占5.52%,其空间SST变率最大的区域位于东、黄海近海,显著变化周期为6.8周。东、黄海SST季节内变化与此海区大气中的季节内振荡是紧密相关的。     

海洋沉积物中磷的地球化学特征

本文通过中太平洋西部海区、黄海和苏北海域沉积物中磷含量的分布变化,探讨不同海域沉积物中磷含量与水深、沉积类型、悬浮体,水动力、有孔虫化石等因素之间的关系,并初步探讨大洋、近海、河口等沉积物中磷含量分布的模式。     

黑潮延伸体区海平面异常和中尺度涡的时空特征分析

利用1993-2010年间的卫星高度计资料,用EOF方法及小波分析研究了黑潮延伸体区域的海平面异常和中尺度涡的时空变化特征.研究结果表明:海平面EOF第一模态是季节模态,与该海域风应力旋度第一模态类似,相关系数达0.65.EOF第二模态主要反映了黑潮南部次级环流的变化情况,显著性周期是8-10年.通过相关分析发现黑潮延伸体南部次级环流的年代际变化与PDO有关,同时它又与风应力旋度第二模态有关;该海域的海面高度受到北太平洋东部SSH信号西传的影响,信号的传播需要大约3-4年时间.EOF第三模态是黑潮弯曲模态.日本南部的气旋涡和反气旋涡可以表征黑潮弯曲的形成,而且弯曲强度和涡的持续时间、强度和位置有关.     

2000-2008年期间南海海面温度的年际与空间变异

通过对2000-2008年更高空间分辨率的南海海面温度(SST)的卫星遥感数据进行经验正交函数(EOF)分析,着重研究21世纪以来整个南海海域SST年际变化的时空变异,并探讨了其与南海海面风场和海面高度的关系,以及期间南海发生的两次负异常事件的特点和成因.SST年际变化的第一模态表现为全海盆同相变化,年际振荡主要发生在...     

吕宋海峡Ekman输运和南海SST的相关性分析

在利用1950—2009年NCEP(National Center for Environmental Prediction)资料分析风场数据的基础上,计算吕宋海峡的Ekman输运,研究表明其存在显著的季节变化,除了夏季外,其它季节均为由太平洋向南海输运。分析吕宋海峡Ekman输运和南海海盆表征上层热力状况的海表面温度SST(Sea Surface Temperature)之间的关系发现:在年内时间尺度上,两者不存在显著的同期相关,Ekman输运对SST的影响开始于一个月之后,从北部向南扩展,第二个月最为明显,并扩展至整个海盆,第三个月开始衰减,第四个月影响消失,且相关性为正;在年际尺度上,吕宋海峡Ek-man输运的异常同南海SSTA(Sea Surface Temperature Abnormal)的第二模态存在显著的相关联系,并且吕宋海峡Ekman输运和南海SSTA的相关关系在北部为正,南部为负。吕宋海峡Ekman输运调制南海大尺度环流,通过暖、冷平流的作用影响南海SST的变化。     

Interannual variability of the Kuroshio intrusion in the South China Sea

The interannual variability of intrusions of the Kuroshio into the South China Sea (SCS) is investigated using satellite remote sensing data supported by in-situ measurements. The mesoscale circulation of the SCS is predominantly wind-forced by the northeast winter and southwest summer monsoons. Although the region has been studied extensively, considerable uncertainty remains about the annual and interannual mesoscale nature of the circulation. The frequency and characteristics of Kuroshio intrusions and their effect on circulation patterns in the northeast SCS are also not well understood. Satellite observations of Sea Surface Temperature (SST) from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) and the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) and Sea Surface Height Anomalies (SSHA) from TOPEX/ Poseidon for the period 1997–2005 are used here to analyze the annual and interannual variability in Kuroshio intrusions and their effects on the region. Analysis of SST and SSHA shows the formation and characteristics of intrusions vary considerably each year. Typically, the intrusion occurs in the central region of Luzon Strait and results in an anticyclonic circulation in the northeastern SCS. However, in some years, the intrusion is located in the northern portion of Luzon Strait and a cyclonic intrusion results. Wind stress and wind stress curl derived from the National Aeronautics and Space Administration (NASA) QuikSCAT satellite scatterometer are used to evaluate the relationship between wind stress or wind stress curl and the presence of winter Kuroshio intrusions into the SCS.     

Argos表面漂流浮标在黑潮区的若干观测结果

利用近几年国家海洋局第二海洋研究所及国家海洋技术中心在南海和西北太平洋海域布放的部分卫星跟踪表面漂流浮标所取得的观测资料,分析了浮标流经海域的表层海流特征及浮标漂移路径上水温的变化。结果表明:2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,夏季南海表层水经吕宋海峡流出,汇入黑潮主干;夏末冬初,黑潮主干经过东海时明显呈弯曲流动;2003年春季,日本以南海域黑潮弯曲不明显;台湾东北部海域存在一个强反气旋涡;表层海水的温度日变化和季节变化明显,在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,对应出现了表层水温的高、低温区。     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据，分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响，并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来，中国近海海表总体升温明显，尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著，线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言，沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显；极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主，尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著，易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发；北部海域极端事件持续天数大于南部，其中，黄海、东海极端高温持续天数增加显著，可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响，极端低温持续天数亦显著增加；极端高温在长江口附近，台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著，未来极端海洋热浪事件可能持续增加，将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显，可能对红树林等产生一定影响；太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间，ENSO暖事件得到增强，易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时，限制了极区冷空气向南扩展，中国近海海表极端高温频次趋于增加，其危险性增强。     

南海表层沉积沟鞭藻孢囊的分布特征

为研究沟鞭藻孢囊含量和组合的分布规律 ,分析了南海 38个站位的表层沉积样品。共鉴定得沟鞭藻孢囊 1 6属 2 7种 ,孢囊含量变化在 8至 92 5粒·g- 1 之间。研究区北部及靠近巴士海峡的样品孢囊含量较高 ,而南海南部的样品孢囊含量较低。孢囊含量的这一分布型式与南海表层水中浮游植物的分布特征具有一致性 ,似受表层海水营养因素控制。Spiniferites是沟鞭藻孢囊组合的优势组分 ,主要有S .ramosus,S .hyperacanthus,S .mirabilis等。孢囊组合中其它较重要的属种包括Impagidinium ,Operculodiniumcentrocarpum ,Polysphaeridiumzoharyi,Lingulodiniummachaerophorum ,Protoperidinium孢囊和Tuberculodiniumvancampoae。Spiniferites和Impagidinium的含量从陆坡往深海有增多之趋势 ,而其它类型则减少。     

夏季台湾海峡南部海区的海流结构

本文根据台湾海峡南部海区夏季的海流调查资料,参考温、盐、密度等的历史资料和有关方面的研究成果,论述了表层、中层和下层的海流结构。结果表明,南海暖流继续沿着海区中部向东北延伸,但在粤东、闽南近岸的表层这支海流还受到沿岸低盐海水的影响;而黑潮南海分支北段的边缘部分可以影响到本海区的南部海域,这一部分还可能有一支流分出并沿着台湾岛西岸北上。     

Sectional distribution of salinity and its indication of Kuroshio's intrusion in the southern Taiwan Strait and northeastern South China Sea late summer, 1994

INTRODUCTIONIn the late summer Of 1994 (from the end of August to the beginning of September), R/VsOcean Research l, Yanping 2, Ocean Research 3 and XiangWnghong 14 conducted a quasi-simultaneous comprehensive investigation in the southern Taiwan Strait (STS), the northeasternSouth China Sea (SCS) and their adjacent areas, and got CTD data from more than 330 stations.Based on sectional salinity distribution of 10 selected sections, this paper analyses the sectionaldistribution of…     

A numerical study of the summertime flow around the Luzon Strait

Luzon Strait, a wide channel between Taiwan and Luzon islands, connects the northern South China Sea and the Philippine Sea. The Kuroshio, South China Sea gyre, monsoon and local topography influence circulation in the Luzon Strait area. In addition, the fact that the South China Sea is a fairly isolated basin accounts for why its water property differs markedly from the Kuroshio water east of Luzon. This work applies a numerical model to examine the influence of the difference in the vertical stratification between the South China Sea and Kuroshio waters on the loop current of Kuroshio in the Luzon Strait during summer. According to model results, the loop current’s strength in the strait reduces as the strongly stratified South China Sea water is driven northward by the southwest winds. Numerical results also indicate that Kuroshio is separated by a nearly meridional ridge east of Luzon Strait. The two velocity core structures of Kuroshio can also be observed in eastern Taiwan. Moreover, the water flowing from the South China Sea contributes primarily to the near shore core of Kuroshio.