2006～2007年北部湾海-气热通量变化特征

用2006年夏～2007年秋在北部湾获得的船测气象资料,由块体公式计算了海-气通量.结果表明:北部湾春、夏季节获得热通量,而秋、冬季节失去热通量.春季通过湍流交换造成的热通量对海面热平衡的贡献最小,其次是夏季、冬季和秋季.在年平均尺度上感热通量和潜热通量分别占净辐射通量的7.4%和77.4%,15.2%的净辐射热量通过海洋过程消耗掉.感热通量随海-气温差的加大而增大,而与风速之间呈现复杂的非线性关系.海-气温差增加1 ℃,感热通量增加6.7～12.7 W/m2;较大的感热通量(>30 W/m2)容易出现在5～10 m/s风速条件下.潜热通量与风速和相对湿度呈明显的相关关系:风速增加1 m/s,潜热通量增加约18 W/m2,而相对湿度下降1%会导致6 W/m2潜热通量的增加.     

南黄海海气热通量观测及其与OAflux数据集比较研究

2007年在南黄海进行了3个航次的热通量观测,包括长、短波辐射,近海表空气温度、湿度,风速,海表皮温等观测数据。依据计算的冬季、春季、秋季三个航次的海气热通量分析了热通量不同季节特征,南黄海海域冬季、春季和秋季平均潜热通量分别为80.7W/m2,5.6W/m2和142.1W/m2,感热通量分别为32.0W/m2,-12.5W/m2和18.9W/m2(海洋向大气传递为正)。将国际较为通用的OAflux数据集与3个季节观测数据做了逐点的比对,作为对OAflux数据集在南黄海海域的评估,结果显示:OAflux数据集热通量结果与观测数据在2006—2007年冬季最为接近,感热和潜热通量均方差是15.3W/m2和21.4W/m2。春季的潜热通量存在明显偏差,均方差为28.4W/m2。秋季的感热和潜热通量均存在显著偏差,均方差分别为20.5W/m2和57.5W/m2。导致春季偏差的主要原因是OAflux数据集和现场观测的近海表空气湿度差异,而秋季偏差则应主要归因于海表温度的偏差。     

北冰洋浮冰站近地层参数的观测估算

利用2008年8月20～27日我国第3次北极考察队在85°N附近设立的冰站上进行的湍流通量、辐射观测所获取的相关资料,采用涡动相关法对夏季北冰洋浮冰下垫面的近地层参数进行了估算.结果显示,观测期间浮冰区冰雪面的平均感热、潜热和净辐射通量分别是0.2 W/m2,1.2 W/m2和9.9 W/m2,表明下垫面获得的大部分热...     

东南极Princess Elizabeth冰盖近地层大气参数的年变化特征

利用2002年东南极Princess Elizabeth冰盖自动气象梯度观测点获得的近地层气象资料,分析了冰盖上的感热通量、潜热通量、大气稳定度、整体输送系数及有关气象要素特征,并与中山站同期的的气象要素进行了对比分析.结果表明,由于两站的海拔高度及地理位置的差异,LGB69站的年平均气温为-25.6℃,比中山站低16.4℃,进入内陆每10km,海拔高度上升约110m,温度下降约1℃.南极内陆冰盖的湍流热通量具有明显的年变化,感热通量年平均值为-17.9W/m2,潜热通量为-0.9W/m2,年平均冷源强度(Q_h+Q_e)为-18.8W/m2,表明地表从大气吸收热量.LGB69站近地层大气以近中性层结为主,中性层结下的整体输送系数为2.6×10-3,当风速大于8m/s后,整体输送系数趋于常数.LGB69站是南极地区典型下降风区,年平均风速比中山站大2.0m/s,其下降风出现的风向频和风速均大于中山站.     

青岛沿海风应力和海气交换研究

利用实测的海洋气象资料研究了青岛沿海海气间能通量和水汽交换情况,分析了青岛沿海40a间(1961-2000)海面风应力、海-气热通量、水汽通量的大小以及时变特征。结果表明:青岛沿海风应力冬夏季大,春秋季小,6月和12月出现峰值,分别为2.9×10-3N/m2和5.8×10-3N/m2。海面净热通量全年呈单峰变化,7月份最大,为140.4W/m2;11月份最小,为-115.0W/m2;年平均海表净热通量为23.5W/m2。海面热量收支的季节分布特征是:海面吸收的太阳短波辐射夏季大、冬季小;海表有效辐射冬季大、夏季小;海-气潜热交换季节变化呈双峰分布,极大值出现在5月和9月;海-气感热交换受海气温差控制,冬季为正,热量由海洋传向大气,夏季为负,热量由大气传向海洋。受云量影响,海面吸收的太阳短波辐射从上世纪90年代以来有所增加;海-气潜热交换的年际变化显著,40a间变动范围达33.7W/m2。海-气净热通量的年际变化也很明显,40a间变动范围达41.7W/m2,且自80年代以来呈现上升的趋势。青岛沿海年平均蒸发量大于降水量,量值分别为888.0mm和677.2mm,年平均净水汽通量为-210.8mm;蒸发量的季节分布呈双峰变化,5月和9月达极大值;多年平均7,8两个月份降水多于蒸发,其余月份蒸发多于降水。     

2006年春季珠江口海岸带近地面层热通量收支的观测研究

利用中国气象局广州热带海洋气象研究所在珠江口岸边2006年3—5月观测的气象资料,用涡动相关法计算了该区域近地面层的热通量(潜热和感热通量),同时分析了海面净辐射和净热通量的一些特征.经分析发现,热通量在观测期内逐月增大,其在 5月份的增幅比前两个月更加明显.各个不同时段和天气过程的平均值显示,热通量的交换在此季节内以潜热为主.冷锋入侵时带来的干、冷空气活动引起的水汽蒸发、感热巨变的“脉冲”过程对热通量有较大的影响,观测期内冷空气出现的天数占总观测天数的16.5%,而在冷空气活动期间交换的热通量值占总观测期内的25.6%,其中潜热占17.4%.月平均的海面净辐射和净热通量从3月到4月有一个较大的增幅,净辐射从4月到5月也是增加的,增幅较小,但是净热通量的值在5月反而小于4月,只略高于3月,这归因于5月份热通量的交换能力增强,海水释放的热量增多,使得海洋储存起来的净热通量在5月份反而减少,表明春季该海域储存在海洋中的热量在4月份是最多的.在各月或者季节平均的日变化中,各通量在相同时次的量值都逐月增大.潜热在15时左右达到峰值,感热在9时前后达到最大,感热的最小值发生在夜间而非午间,二者均在夜间比较稳定、少变.海面净辐射与净热通量基本同步变化,都呈单峰型.白天,二者均为正值,且净辐射值大于净热通量值;夜间,二者均为负值,净热通量的绝对值大于净辐射的绝对值.在3—4月的日变化中,净辐射与净热通量之间的差值较小,5月份二者的差值增大,虽然净辐射强度在5月接近4月的值,但是感热和潜热在日变化中的相同时次都有较大幅度的增加,使得海洋净支出热量增多.     

2008/2009年冬季南海冷涌天气过程的海-气热通量交换及热量收支

冬季风期(11月—翌年3月)南海显著的气候特点是盛行东北季风并频繁地发生冷涌天气过程。使用2008年10月到2009年4月在西沙群岛永兴岛近海进行的海-气通量观测试验资料,分析了西沙海域冬季风期,尤其是冷涌时段的海-气通量交换和热量收支特征。结果表明:冬季风前期由于海-气温差增大,感热通量比西南季风期稍增加;潜热通量平均值与西南季风期接近;太阳总辐射明显降低,大气长波辐射减小,海洋热量净收入成为负值,使得秋季之后海面温度不断降低。冷涌期间海-气之间的感热通量高于冬季风期平均值,潜热通量大部分(1月份之前)也高于冬季风期平均值;由于潜热通量增大和太阳短波辐射减小,1月份之前的冷涌过程海洋热量净收支普遍出现较大负值,海洋失热量强于冬季风期,甚至强于2008年台风过程平均值。到了冬季后期太阳总辐射增强,海洋热量净收入转为正值,海水温度又逐渐升高。季节之间比较,观测区感热通量以冬季风期间最大,秋季次之,春季最小;而潜热通量夏季风期出现最大值,冬季次之,秋季最小。     

海洋-大气二氧化碳通量的观测技术

大范围稳定地获取海洋-大气系统中二氧化碳的精确数据,是海洋科学、大气科学以及全球变化科学和可持续发展科学计划中的重要任务.准确评估海-气CO2通量需要对海洋和大气中相关参数的同步精确连续观测,需要发展和建立海-气CO2通量的立体观测平台.该观测平台包括岸基、船基、航空、卫星和浮标等系统,主要技术包括走航大气和海水观测技术、浮标海-气CO2通量观测技术、极区海洋-大气CO2通量的观测技术和遥感海洋-大气CO2通量观测和评估技术.     

2016年夏季北冰洋浮冰站近地层辐射和湍流通量观测

2016年8月7－14日中国第七次北极科学考察期间，在83°N附近设立的长期浮冰站开展了辐射和湍流通量观测研究。结果表明，观测期间反照率变化范围为0.64~0.92，平均反照率为0.78；基于现场观测数据评估了PW79、HIRHAM、ARCSYM和CCSM3 4种不同复杂度的反照率参数化方案在天气尺度的表现，最为复杂的CCSM3结果优于其他参数化方案，但不能体现降雪条件下的反照率快速增长。浮冰区冰雪面平均净辐射为18.10 W/m2，平均感热通量为1.73 W/m2，平均潜热通量为5.55 W/m2，海冰表面消融率为（0.30±0.22） cm/d，表明此时北冰洋浮冰正处于快速消融期。冰面的平均动量通量为0.098（kg·m/s）/（m2·s），动量通量与风速有很好的对应关系，相关系数达0.80。     

中国近海海气界面热通量的反演

应用卫星SSM/I(Special Sensor Microwave/Imager)和AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)遥感资料,使用先进的海气通量计算方法(COARE3.0),计算了中国近海海气界面的感热和潜热通量.计算结果与南海西沙(2002年5月)和文昌(2000年10~11月)实测结果进行比较发现,应用遥感资料获得的海气界面热通量与实测结果非常一致.遥感获得的感热通量和潜热通量与西沙实测结果的均方根误差分别为2.9和29.9 W/m2,与文昌实测结果的均方根误差:2000年10月分别为4.42和43.05 W/m2,2000年11月分别为4.19和40.8 W/m2.与GSSTF2的结果相比,其时空分布变化特征基本一致.根据中国近海遥感资料(1988~2000年)的感热通量的分析,其均方根误差在10.1~12.4 W/m2之间,多年平均均方根误差为11.7 W/m2.潜热通量的均方根误差在34.8~49.7 W/m2之间,多年平均均方根误差为43.2 W/m2.由此可以说明,利用遥感获得的热通量可以用来进行中国近海海气相互作用的研究以及作为我国气候预测研究的重要依据.     

调水调沙对黄河下游溶解铀浓度及入海通量的影响

为研究调水调沙对黄河下游溶解铀浓度及其入海通量的影响，于2014年调水调沙期间在黄河小浪底站及利津站进行了连续同步观测。结果发现，调水调沙期间，小浪底站溶解铀浓度的平均值在调水阶段为（4.28±0.33）μg/L，调沙阶段为（4.19±0.29）μg/L；利津站溶解铀浓度的平均值在调水阶段为（4.55±0.22）μg/L，调沙阶段为（4.87±0.40）μg/L。无论是调水阶段还是调沙阶段，利津站溶解铀浓度的平均值均比小浪底站高，且调沙阶段溶解铀增加量显著高于调水阶段。进一步分析讨论得出调水调沙期间氧化还原条件的变化以及悬浮颗粒物粒径的变化是影响黄河下游溶解铀化学行为的主要因素。2014年调水调沙的运行使得黄河下游利津站的溶解铀入海通量比河流正常输运状态下增加了8.3×102 kg；而2015年在只进行了调水的情况下，从小浪底站到利津站溶解铀通量减少了4.1×103 kg，说明不同模式下的调水调沙对溶解态铀入海通量的影响是不同的。由于在黄河口咸淡水混合带存在着悬浮颗粒物向水体释放溶解铀的现象，根据调水调沙期间悬浮颗粒物的增加量及溶解铀的释放系数估算得到2010年、2012年、2013年、2014年调水调沙期间在河口混合带释放的溶解铀分别为1.57×104 kg、0.739×104 kg、0.690×104 kg和8.25×102 kg，分别占各自年份全年溶解铀入海通量的15%、7.7%、5.3%和1.3%。     

Analysis and comparison of heat flux of landfast ice during 2016 in the Prydz Bay,Antarctica

Long term in situ atmospheric observation of the landfast ice nearby Zhongshan Station in the Prydz Bay was performed from April to November 2016. The in situ observation, including the conventional meteorological elements and turbulent flux, enabled this study to evaluate the sea ice surface energy budget process. Using in situ observations, three different reanalysis datasets from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Re-analysis(ERA-Interim), National Centers for Environmental Prediction Reanalysis2(NCEP R2), and Japanese 55-year Reanalysis(JRA55), and the Los Alamos sea ice model, CICE, output for surface fluxes were evaluated. The observed sensible heat flux(SH) and net longwave radiation showed seasonal variation with increasing temperature. Air temperature rose from the middle of October as the solar elevation angle increased.The ice surface lost more energy by outgoing longwave radiation as temperature increased, while the shortwave radiation showed obvious increases from the middle of October. The oceanic heat flux demonstrated seasonal variation and decreased with time, where the average values were 21 W/m~2 and 11 W/m~2, before and after August,respectively. The comparisons with in situ observations show that, SH and LE(latent heat flux) of JRA55 dataset had the smallest bias and mean absolute error(MAE), and those of NCEP R2 data show the largest differences.The ERA-Interim dataset had the highest spatial resolution, but performance was modest with bias and MAE between JRA55 and NCEP R2 compare with in situ observation. The CICE results(SH and LE) were consistent with the observed data but did not demonstrate the amplitude of inner seasonal variation. The comparison revealed better shortwave and longwave radiation stimulation based on the ERA-Interim forcing in CICE than the radiation of ERA-Interim. The average sea ice temperature decreased in June and July and increased after September,which was similar to the temperature measured by buoys, with a bias and MAE of 0.9°C and 1.0°C, respectively.     

A Comparison of Sea Surface Fluxes over Southern Indian Ocean Cruise Expedition Observation and NCEP Reanalysis

Surface layer atmospheric and ocean observations have been collected along the cruise track from a special scientific expedition to Antarctica. Bulk estimates of surface momentum flux, sensible heat flux and latent heat flux have been computed applying bulk algorithms from the data collected along cruise track during the time period January 27 to March 31, 2006, and compared the results with National Centre for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis. Underestimation of surface momentum flux in roaring forties (40°S–50°S) area of Indian Ocean is seen from NCEP reanalysis. Systemic differences in sensible and latent heat fluxes between observed and NCEP reanalysis have been found. Along the cruise track, the average sensible (latent) heat flux was 9.45 Wm^?2 (67.46 Wm^?2) and 3.75 Wm^?2 (64.45 Wm^?2) from the direct measurement and NCEP reanalysis, respectively. The NCEP reanalysis is being widely used in numerical modeling studies, and the discrepancies shown in the NCEP reanalysis in present study will be of immense use to the modeling community of the Indian Ocean in general and Southern Indian Ocean in particular.     

西太平洋热通量变化及其与中国夏季降水量异常的联系

利用EOF方法分析了1951～2008年间西太平洋湍动热通量的时空特征,并探讨了中国夏季降水异常与同期西太平洋潜热通量时空格局的联系.结果显示,西太平洋潜热和感热通量距平场具有较相似的空间分布以及显著的年际变化,但潜热通量的变化幅度较感热通量大;潜热通量距平场的空间变化存在明显季节差异.冬季潜热通量变化的显著区域位于黑潮流域,而夏季则见于西太平洋暖池区.冬、夏季潜热通量除了具有准4a振荡周期外,还存在着明显的线性增强的长期变化趋势.进一步分析表明,夏季西太平洋潜热通量变异主要存在着偶极型、同一型和三极子型模态,其时间系数分别具有显著的准4a、准2a和29a的周期变化,它们分别对应着不同的中国夏季降水量异常的分布,而大范围的潜热通量负异常则与中国江淮流域大部和华北北部地区的降水偏多相对应.这为中国降水量的异常及机理研究提供了必要基础.     

赤道海洋对罕见台风“画眉”的响应

利用GHRSST L4、QuikSCAT、OAFLUX以及SeaWiFS L3资料分析了近赤道罕见台风"画眉"生成前后海表温度SST及其感热通量、潜热通量和叶绿素a浓度的变化。在台风"画眉"生成之前,中南半岛沿岸海表平均温度较其他区域低,并且在南海盛行东北风,在台风生成区有一明显的气旋性涡旋存在。南海北部地区潜热通量和感热通量均较大,而在台风的生成区域仅感热通量较大。台风"画眉"使其路径右侧的区域发生海表温度降低,相对于其他强度较强的台风降温较小,海表温度在马来半岛以东洋面以及马六甲海峡降低明显,降低约2—2.5℃。与高纬度的台风类似,台风"画眉"使中南半岛沿岸以及马来半岛与苏门答腊岛之间的地区叶绿素a浓度相对于台风前增大0.6 mg.m 3以上。     

Monthly Variation of Sea-Air Temperature Differences in the Korean Coast

Monthly variations of sensible heat, latent heat and momentum fluxes and the modification of sea temperature to air temperature were examined at four coastal stations—Sokcho, Kangnung, Ulsan and Chungmu in the path of the East Korea Warm Current from the year of 1981 to 1990, which was one of main migration routes of Japanese common squid. The difference between monthly averaged sea surface and air temperatures at the 10 m height above the sea surface mainly became negative values from April through August, while they had positive ones from September through March. Monthly variability of the temperature differences is significant in both summer and winter, while it is generally small in spring and fall. Negative values of sensible heat fluxes, which indicated a heat gain by the sea through heat conduction across the air-sea interface were found at the four coastal stations from April to August. Minimum values of sensible heat fluxes at Sokcho, Kangnung and Chungmu were in June, except for Ulsan in August. To the contrary, positive sensible heat flux implying a heat loss from sea toward atmosphere occurred from October to February with a maximum in December. Latent heat fluxes due to condensation of moist air over sea surface had small magnitudes from April to August and those due to evaporation of water particles from the sea surface into the lower atmosphere had relatively large magnitudes from October to March. Minimum values of latent heat fluxes also occurred in June except for August in Ulsan. Momentum flux was small from June to August under weak wind in summer, but it was large from December to February under strong wind in winter. Regression equations between sea surface temperature and air temperature at the 10 m height above the sea surface had very high correlation coefficients from 0.92-0.98, except for 0.78-0.84 of Ulsan, which was partially affected by upwelling of cool water from the bottom into the sea surface. Similar to the sea surface, correlation coefficients were over 0.83-0.97 except for 0.70-0.79 for Ulsan at the 10 m depth of sea and were over 0.70-0.95 except for 0.59-0.82 for Ulsan at the 20 m depth.     

西北太平洋海气界面热通量时空分布特征研究

基于第三版本HOAPs (Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite Data)海表面温度、潜热通量、感热通量、海表面空气比湿以及海表面风场5个参量的18 a(1988～2005年)逐月平均资料,利用经验正交函数和奇异值分解方法分析了异常潜热和感热通量场在西北太平洋的时空分布特征及造成这种分布的主要影响因素.EOF的分析结果表明,异常潜热通量场主要体现为第一第二两个模态的变化,第一模态显示整个海域呈同相变化且在时间上呈准年周期变化,第二模态则描述了分别位于10°N,25°N和40°N的3个极值中心并伴随多年振荡,由因子载荷分布可知热带太平洋是第二模态的行为中心,因此该模态可能与ENSO事件相关.异常感热通量场则主要表现为第一模态的变化,在时间上呈准年周期变化并伴随有多年时间尺度的振荡.奇异值分解方法的分析结果表明异常海表面风场是异常潜热和感热通量场时空变化的重要影响因素.