南大洋海冰气候特征研究

应用1973～1988年海冰资料，将南大洋划分为5个海区，即:20～88°E，90～158°E，160°E～132°W，130～62°W，60°W～18°E，按这5个海区分析了南大洋海冰的空间分布特征及其时间变化特征。这些研究结果，对气候背景的研究是有益的。     

中尺度涡旋混合参数空间变化对物理场以及CFC-11模拟的影响

本文选用中国科学院大气物理研究所全球海洋模式(LICOM),对中尺度涡旋参数化方案(GM90方案)中等密度扩散系数和等密度面厚度扩散系数(统称为涡旋扩散系数A_ρ)对物理场及CFC-11(一氟三氯甲烷)分布的影响进行了研究。本文做了两个试验,即涡旋扩散系数采用常系数方式(对照试验)和采用在非绝热层以下A_ρ随海洋浮力频率垂直变化的参数化方案(浮力试验)。模拟结果表明,依浮力频率垂直变化的方案对模式物理场的模拟能力有一定程度的提升,如南极绕极流的输送强度比常系数方案增大了约20%~30%,与观测事实更接近;浮力试验对对照试验中过强的南极中层水有一定的削弱作用,使得模式对南大洋高纬次表层位密度的模拟有一定的改善。稍有不足的是,浮力试验对南极底层水也有一定的削弱,使得2000~3000 m深度位密度模拟较常系数方案偏低。通过对CFC-11分布、存储以及输送的研究发现,次网格参数取值的不同对南大洋CFC-11模拟情况有较大影响。浮力试验加大了南北高纬CFC-11海表的吸收通量,对南极大陆周边海域向南大洋主储藏区(34°S~60°S)的CFC-11输送能力有一定的增强,使得南大洋对CFC-11储藏量增大,大部分海区与观测资料更接近。通过CFC-11断面分析,浮力试验对南大洋上层海洋位密度模拟的改善使得CFC-11垂直结构与观测更接近。     

风应力输入到海洋中的能量的气候变率特征

利用麻省理工学院海洋环流模式研究了风应力输入到海洋中的能量的气候变率特征。结果表明:风应力输入到海洋中的能量对气候变化有显著的响应。在北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)正位相的年份,风应力输入到海洋中的能量的大值区北移且加强,主要由于暴风路径的北移和天气尺度大气扰动的加强导致;同样,在南半球环状模(Southern Annular Mode,SAM)正位相年份输入到南大洋的能量大值区南移并加强,且输入到南极大陆沿岸流中的能量也有显著增加。经验正交函数分解分析结果表明:NAO主导了风应力输入到北大西洋区域的能量变化。SAM解释了南大洋区域风应力输入能量的第一模态,第二、三模态解释了受ENSO(El Niňo-Southern Oscillation)影响的情况。最近几十年,在南大洋区域,风应力及其输入能量的年代际变化都有所增强,而在北半球的中高纬度区域有所下降。     

南大洋淡水强迫对南半球环状模的影响分析

南半球环状模是南半球热带外大气环流变异的主导模态,对南半球海洋—大气—海冰耦合系统有重要的影响。冰川融化激发的淡水强迫是南大洋的一种重要外强迫。在历史气候记录中,南大洋淡水通量异常曾引发数次全球性气候异常事件。基于海—气完全耦合模式FOAM,在60°S以南的海洋中施加强度为1.0 Sv的理想化淡水通量异常,分析南半球环状模的响应。结果表明：南大洋淡水通量异常可使局地西风增强,且西风的增强在垂向各个层次上均有体现。西风强度的变化导致对流层中大气斜压性增强,平流层中大气斜压性减弱。此外,淡水强迫使环状模的年际变率振幅显著减弱,而年代际变率开始增强,谱能量的变化具有垂向一致性。海温和海冰等外强迫因子的变化对环状模年代际振幅的增强具有重要意义。     

南半球的风有助于存储地球上的CO_2

<正>事实上,地球大气中的许多CO2都飘到了南方。通过新型的超级计算机模拟,研究人员首次描述了南大洋如何从空气中吸收CO2、又如何将其运往远离南极地区的深海之中。该发现会帮助气候科学家更好地了解地球碳循环中的这一关键环节。     

参加第28届SCAR会议情况汇报

应美国缅因州大学气候变化研究所P．Mayewski教授的邀请并经中国气象局国际合作司批准，国家气候中心阎宇平博士于2004年7月25～30日参加了在德国布莱梅举行的“第28届国际南极研究科学委员会(SCAR)大会——全球系统中的南极洲和南大洋”，     

南大洋气体交换试验

参加南大洋环南极地区科学考察（Southern Ocean Cruise）的30多个科研人员2008年2月28日乘坐NOAA的Ronald H．Brown考察船从智利的Punta Arenas出发。考察人员将探测大气中自然气体,目的是研究这些气体对于气候变化的重要性以及各种气体在大风状况下在大气与海洋之间的运动。     

南极气候与大气环境研究

南极气候与大气环境研究本研究是国家科技攻关项目（８５－９０５－２－５），周秀骥院士为项目主持人。南极地区，包括南极大陆、亚南极岛屿和环绕南极大陆的南大洋，是全球大气研究计划（ＧＡＲＰ）、世界气候研究计划（ＷＣＲＰ）及国际岩石圈－生物圈计划（ＩＧＢＰ）...     

LICOM海洋模式对南大洋环流的模拟评估

使用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG/IAP）开发的第三代气候海洋模式（LASG/IAP Climate system Ocean Model version 3, LICOM3.0）低分辨率版本在海洋模式比较计划（Ocean Model Intercomparison Project, OMIP）试验中的模拟数据,描述了南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current, ACC）和南大洋经向翻转环流（Meridional Overturning Circulation, MOC）在1958～2009年的平均状态及其变化,并与已有的模式模拟结果和观测结果对比以评估LICOM模式的模拟效果。通过对比已有模式模拟数据发现,LICOM3.0模式模拟的ACC和南大洋MOC在两组OMIP试验中平均状态相仿、结果在合理范围内,但OMIP1试验中海表强迫的变化趋势较OMIP2试验中的变化更大,得到的环流输送在OMIP1试验中增长趋势也更大。     

南极自动气象站

一、引言建立自动气象站(AWS)对在广阔的无人居住的南大洋区域扩大资料覆盖是一件引人向往的事情,在南极尤其如此。澳大利亚科学技术部南极处过去在冰原上曾使用过自动地球物理观测站(Bird和HumPhreys,2972),但是这些站用的是观测现场的磁带记录,而本文所讲的自动气象站则利用     

中国南极考察的业务天气预报

中国南极考察活动的业务天气服务始于１９８４年，这种天气服务包括为南极长城站、中山站以及南大洋考察提供天气预报及服务。中国气象人员在南极现场利用南极气象中心发出的传真天气图（实况和预报），极轨气象卫星云图，并考虑当地单站气象要素演变及统计预报结果进行天气预报，为中国南极考察活动作出了贡献。     

Comparative analysis of significant wave height between a new Southern Ocean buoy and satellite altimeter

中国于2019年第35次南极考察中,首次在南大洋布放了锚系实时综合观测浮标(西风带海洋环境监测浮标,WEMB),为深入了解此海区的海洋环境变化提供了宝贵资料.国家海洋技术中心WEMB研究团队基于AVISO公开发布的多颗卫星高度计L3产品,通过数据配对,误差统计和最小二乘线性拟合等方法,对西风带海洋环境监测浮标的有效波高数据误差进行了分析与校正.校正后的浮标有效波高统计显示西风带常年处于大浪以上海况,观测期间内57％处于巨浪海况,并且伴随有高度相关的大风天气.     

南极大气和空间物理过程及其对全球变出响应的研究

本研究是”九五”国家科技攻关计划98－927项目（南极地区对全球变化的响应和反馈作用研究）的第三专题,项目组织部门为国家海洋局极地考察办公室。目的以南极考察站为基地。采用有国际先进水平的观测仪器。对南极扰动电离层、极隙区／极盖区动力学、大气臭氧变化及冰雪与大气相互作用过程进行系统的监测和综合分析。研究南极大气和空间物理过程及其对全球变化的作用和响应模式。背景南极地区包括南极大陆、亚南极岛屿和环绕南极大陆的南大洋,是全球大气研究计划1（GARP）、世界气候研究计划（WCRP）及国际岩6圈一生物圈计划（旧BP）…     

SROCC:海洋热含量变化评估

工业革命以来,大气中温室气体不断增加,驱动了全球变暖。IPCC第五次评估报告(AR5)指出,人类排放的温室气体导致的地球系统能量增加中90%以上都被海洋吸收,使得海洋增暖,海洋热含量增加。IPCC最新发布的《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)发现：自1970年以来,几乎确定海洋上层2000 m在持续增暖。1993—2017年间的增暖速率至少为1969—1993年的2倍,体现出显著的变暖增强趋势。此外,在20世纪90年代以后,2000 m以下的深海也已观测到了变暖信号,尤其是在南大洋(30°S以南)。在1970—2017年间,南大洋上层2000 m储存了全球海洋约35%~43%的热量,在2005—2017年期间增加到45%~62%。基于耦合气候模型预估,几乎可确定海洋将在21世纪持续增暖,2018—2100年间海洋热含量上升幅度可能是1970—2017年间的5~7倍(RCP8.5情景)或2~4倍(RCP2.6情景)。变暖导致的热膨胀效应贡献了1993年以来全球海平面上升的约43%。     

基于SAR数据的南极冰山分布监测

随着全球气候变暖,冰架崩解事件的发生愈益频繁.冰架崩解产生的冰山是南极冰盖-冰架-海洋系统中活跃的组成部分,冰山的运动特征和时空分布对南大洋洋流循环、海洋生态以及水文系统有着非常重要的影响.因此利用卫星遥感监测冰山运动与变化信息,探究冰山崩解和消融过程,研究南极冰山分布,以及冰山和周围海洋环境之间的相互作用机制,是理解南极冰山变化与全球气候变化之间关系的关键.本文利用覆盖全南极海岸线的ENVISAT ASAR影像,基于简译软件的面向对象的多尺度图像分割算法实现了全南极近岸海域冰山对象的提取.利用2006年8月63期ENVISAT ASAR影像提取了32 267座面积大于0.06 km²的冰山,统计了冰山空间分布特征,研究发现南极小型冰山在全南极淡水输入中扮演着重要的作用.     

GFDL模式不同类型试验模拟海洋中CFC-11分布结果的评估

为了评估美国地球物理流体动力学实验室（GFDL）模式模拟海洋通风的能力,利用GFDL的物理气候系统模式和地球系统模式（GFDL-ESM2G、GFDL-ESM2M、GFDL-CM3）模拟海洋中CFC-11（一氟三氯甲烷,CCl3F）的资料,对CFC-11的海面浓度分布、单位面积水柱总量、全球总物质的量、最大穿透深度以及在大西洋、太平洋、南大洋的垂直剖面的特征进行了分析。本文将GFDL模拟结果与盐度、海温、CFC-11的观测资料比较,得到了如下重要结论：GFDL模式模拟的CFC-11海面高值中心集中在高纬度,如北大西洋、西北太平洋,但是在南大洋罗斯海、威德尔海模拟结果比观测值低了1.5 pmol·kg-1,这是CFC-11的溶解度与海面温度成负相关造成的,即随海面温度升高,CFC-11的溶解度降低;GFDL模拟的全球海洋中CFC-11总物质的量都比观测值高,尤其是CM3的模拟结果比观测高22.9%,GFDL模式平均值高于观测15.6%。通过对北太平洋46°N、北大西洋24°N和南大洋65°S的纬向断面的分析表明,目前GFDL模式在模拟一些重要水团时还有一定的改进空间,比如GFDL在24°N断面1 000 m以下模拟CFC-11浓度极大值位置过深。     

二维温盐环流模型研究^14C在海洋中的分布

海洋碳循环模式中常使用放射性同位素＾１４Ｃ来检验该模式的物理模型是否较好地反映了海洋中的大尺度变化的过程。本工作使用的物理模型是包括太平洋、大西洋和南大洋在内的二维温盐环流模式，在给定的年平均海表强迫下积分４０００年后，环流达到准稳态，其定常流场用来驱动＾１４Ｃ模式。对＾１４Ｃ模式积分５０００年以上，可得到＾１４Ｃ稳态的分布。使用不同的二氧化碳海气交换系数和垂直湍流扩散系数值进行了７个实验，发现使     

二维温盐环流模式研究14C在海洋中的分布

海洋碳循环模式中常使用放射性同位素14C来检验该模式的物理模型是否较好地反映了海洋中的大尺度变化的过程。本工作使用的物理模型是包括太平洋、大西洋和南大洋在内的二维温盐环流模式，在给定的年平均海表强迫下积分4000年后，环流达到准稳态，其定常流场用来驱动14C模式。对14C模式积分5000年以上，可得到14C稳态的分布。使用不同的二氧化碳海气交换系数和垂直湍流扩散系数值进行了7个实验，发现使用Broecker等的交换系数方程和扩散系数值依深度从0.6增加到1.45 cm2/s，模拟的结果较好。使用观测到的大气中14C含量，进一步研究了工业革命后及核试验后的14C在海洋中的穿透，模拟结果与现有的一些资料进行了比较，总体上给出了合理的结果。     

全球海洋热浪的多时间尺度变化特征及气候调控因子分析北大核心CSCD

基于1982~2019年美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)日最优插值海表温度(Daily Optimum Interpolation Sea Surface Temperature V2,OISST)观测资料和物理实验室(Physical Sciences Laboratory,PSL)多种气候观测指数,采用最小二乘回归、高低通滤波和相关分析等统计方法,分析了全球海洋热浪(Marine Heatwaves,MHWs)频次、持续时间、总天数和最大强度的多时间尺度演变特征及不同气候信号对其演变的调控。研究表明,MHWs频次在赤道西太平洋线性增长最快。在去除全球变暖趋势后,全球平均MHWs各属性年际和年代际变化均存在明显区域变化特征,主导区域也均受到多时间尺度气候信号的调制。本研究分析了5个关键海域(赤道中东太平洋、东北太平洋、西印度洋、西北大西洋、中高纬南大洋)MHWs频次等变化特征与不同气候信号的相关性,结果表明5个关键海域MHWs频次主要受年际气候信号调制。而年代际气候信号主要提供了一个背景状态,其对关键区域MHWs频次演变的影响没有年际气候信号对其演变的显著。     

Heat budget analysis in three typical warm periods simulated by FGOALS-s2

本文利用FGOALS-s2的四组试验,对比了三个典型温暖时期:中全新世时期、中世纪暖期和20世纪增暖期的基本增暖模式,并进行了热收支分析。发现模式模拟的三个暖期的增暖有一些类似的分布,例如:在高纬度特别是南大洋区域都出现了强的增暖。但在热带地区的变化存在差异:中世纪暖期和20世纪增暖期在热带地区存在显著的增暖,但是中全新世时期在热带地区变冷。热收支分析表明大气表层温度的变化主要是由热通量引起的。模式模拟的三个暖期的上层海洋温度和热含量的变化也不相同,主要是由风应力的变化引起的,但深层海洋温度的变化是一致的。