2003年夏季东南印度洋上层海洋的水文特征

本文利用 2 0 0 3年 2月我国第 1 9次南极考察队在南极普里兹湾到澳大利亚弗里曼特尔南印度洋断面上获得的XBT和XCTD数据 ,分析了该断面上层的水团分布和锋面的特征 ,并讨论了极锋以南表层的淡水输入和热量输入与海冰、降水及平流之间的关系。南极夏季表层水(AASSW)、亚南极表层水 (SASW)、亚热带表层水 (STSW)分布于温盐跃层之上的混合层中 ,由南向北依次分布。AASSW之下是向北延伸的温度最小值层 ,即冬季水 (WW) ,其下则是涌升的上层南极饶及深层水 (UCDW)。南侵的高温高盐的亚热带表层水 (STSW)之下是温度和盐度相对均匀的亚南极模式水 (SAMW)。本航次发现 ,在 63.5°S ,79.7°E的 60 0m以深有低盐水体 (相对其周围水体 )存在 ,核心盐度 34.5 8,位于 80 0- 90 0m水深之间。这是历次考察在该断面所不曾观测到的现象。断面上的锋面从南向北依次为南极陆坡锋 (ASF)、极锋 (PF)、亚南极锋 (SAF)和亚热带锋 (STF)。ASF位于 65°S以南的 1 0 0m以深 ,等温线和等盐线向南倾斜 ;PF位于 5 4°S ,90 .4°E ;SAF位于 45 .3°- 47.5°S ,1 0 2 .5°- 1 0 4 .4°E之间 ,深达整个测量深度 ,温度具有两个高梯度核心 ;首次在该断面观测到双STF结构 ,位于 41 .9°- 42 .6°S,1 0 6.7°- 1 0 7.3°E和 37.7°- 38     

塔斯马尼亚岛至南极大陆断面风场的变化及其与锋的关系

本文利用WOCE塔斯马尼亚岛至南极大陆断面连续6年(1993-1998年)南半球夏季的上层温度数据确定了各锋位置,并对ERS-1/2卫星风场数据进行处理,获得该断面多年平均月风应力和风应力旋度,以及该断面风应力变化的时间序列。将各锋位置与局地的风应力和风应力旋度变化进行对比分析,探讨了两者之间的关系。结果显示,该断面纬向风应力和经向风应力均有周期为半年的季节变化,经向风应力变化超前于纬向风应力变化约1个月。风应力旋度有周期为2个月左右的变化。第一极锋(PF1)位置的经向季节变化幅度远小于气候月平均零旋度线的经向季节变化幅度,但位于零旋度线的平均位置附近。在PF1以北,向北输送的南极表层水(AASW)开始辐聚下沉,在下沉并北移的过程中与亚南极模态水(SAMW)相遇,SAMW与AASW之间温盐特征的巨大差异可能是导致亚南极锋(SAF)形成的主要原因。极锋区(PFZ,指极锋PF与亚南极锋SAF之间的区域)中辐聚大于辐散,部分辐聚的水体必定来自极锋以南向北输送的温度更低的上层水,对SAF水平温度梯度的形成和维持做出贡献。风应力旋度负最大值很可能决定了南极绕极流锋(SACCF)的强度:负最大值越大,埃克曼抽吸越强,南极绕极深层水(CDW)向海面涌升程度越大,CDW与变性南极绕极深层水(MCDW)之间温盐梯度的深度范围越大,锋强度越强。     

2018年中国第9次北极科学考察走航期间北极低层大气垂直结构特征分析

利用中国第9次北极科学考察期间获取的大气探空资料,分析了走航期间北极低层大气垂直结构特征。分析发现:(1)对流层中部大气的平均温度递减率为5.67℃·km~(-1),与北极中心区的结果比较一致,高空急流特征比较显著,尤其是高纬地区;(2)本航次观测到的边界层逆温层底高度、厚度和温度差的中位数分别为306 m、299 m和3.2℃,与SHEBA(Surface Heat Budget of the Arctic Ocean)的结果比较一致;(3)低空急流高度和风速的中位数分别为456 m和11.40 m·s~(–1),大多数时次的风速分布在6～14 m·s~(–1)之间;(4)本航次观测到只有67.27%的低空急流高度位于最低逆温层之下,而考虑多层逆温后, 92.73%的低空急流位于逆温层之下。     

南极中山站极光形态的统计特征

利用极光全天空摄象机１９９５年和１９９７年在南极中山站观测的极光数据,对中山站上空极光的出现情况进行了统计分析。在南极中山站,午后（磁地方时１４００～１８００ＭＬＴ）和子夜前后（２２００～０３００ＭＬＴ）出现极光的情况比较多,在傍晚（１８００～２２００ＭＬＴ）出现极光的情况要少一些;较强的极光主要也出现在午后和子夜附近。冕状极光主要出现在子夜附近和午后的极向侧和天顶,在傍晚出现很少;带状极光主要出现在午后和赤道侧的傍晚与子夜;极光浪涌主要出现在子夜前后;向日极光弧则主要出现在子夜前后,子夜前比子夜后多,极向和天顶比赤道侧多。除向日极光弧外,其它形态的极光在中山站的出现情况与Ｋｐ指数相关。中山站进入极光带的时间通常在午后,具体时间也与Ｋｐ指数有关     

极锋以南洋区N_2O源汇特性初析

N_2O是大气中最重要的温室气体之一,目前已经有大量的研究对海洋N_2O循环及海洋对N_2O收支的贡献进行追踪报道。然而,极区相关研究仍然十分有限。本研究利用中国第25、26次南极科学考察的机会,对南大洋进行的采样以及实验室分析,结果显示,南大洋表层海水存在亚热带锋附近N_2O过饱和,亚南极锋附近接近饱和,和极锋以南洋面的不饱和的特征。海冰融化后,其融冰水的注入是N2O不饱和特征形成的主要原因。运用正态分布选取站观测风速95%以上的风速范围进行平局估算出极锋以南洋区海气通量,结果显示,极锋区以南表层海水是大气N_2O的汇区,年吸收通量约为3.5×10~(-4)—7.7×10-4Tg·a-1(百万吨氮/年)。     

洪河国家级自然保护区夏季晴天沼泽大气边界层温湿度变化特征

采用水平分辨率为0.5 km的WRF-CLM3.5中尺度数值模式,模拟研究了洪河国家级自然保护区及其周边地区(46.8°N~48.75N,132°E~135°E)2011年7月19~20日的大气边界层气温、相对湿度和风速的物理特征,以及2011年6月6~8日、7月18~20日和8月26~28日大气边界层高度的日变化特征。结果表明,WRF-CLM模式可以较精确地反映研究区沼泽及其周边农田的近地层气温和相对湿度的差异,与实际观测结果一致。在夏季晴朗的白天,湿地上空气温低于周边农田约1~3℃,相对湿度比周边区域高4%~8%;湿地上空呈现"冷湿岛"中心,相对湿度随高度先增加后降低,高度界线可达900~1 500 m;日落后,沼泽降温增湿作用逐渐削弱,0︰00~2︰00,沼泽与周边区域近地层都发展有较强的逆温层,厚度可达600 m,与之相对应的相对湿度则随高度的升高而降低,影响高度在400~800 m。夜间,沼泽近地层风速随高度的变化小于白天,低空风速小于高空风速;白天午后风速梯度最小,夜间逆温层顶出现低空急流中心。洪河国家级自然保护区大气边界层高度模拟结果显示,夏季沼泽区晴天大气边界层高度日变化曲线为单峰曲线,白天边界层发展高度大于夜间,最高值出现在13︰00左右,高度可达约1 900 m。     

宁夏不同强度沙尘天气动力机制

利用常规气象观测资料和ECMWF逐6 h 0.25°×0.25°再分析资料,对宁夏2013年5月18日雷暴大风、2月28日大风沙尘和3月9日大风强沙尘天气过程的环流形势和高、低空急流的耦合作用进行了对比分析。结果表明:在“西高东低”环流形势下,受蒙新高压脊、西风槽、地面气旋和冷锋、高低空急流的共同影响,在中低层90°-110°E形成次级环流,对流层中上部高空急流和高位涡通过次级环流动量下传使中低层形成低空急流,同时在边界层发生强烈湍流混合,产生地面强风及沙尘,但由于冷空气强度及南下方式、高压脊线位置及强度、高低空急流活动的区域、低空急流南下位置、高空强风速下传的高度、次级环流的强弱不同,高层高位涡和低层850 hPa低空急流在宁夏上空活动与否,是导致宁夏出现不同强度风沙天气的重要动力因素。     

乌鲁木齐城区一次极端东南大风的形成机制——重力波与超低空急流耦合

东南大风是乌鲁木齐城区独有的强灾害性天气，通过研究发现东南大风是天山峡谷特殊地形造成的大振幅重力波与超低空急流耦合触发的强下坡风暴。针对2012年3月30日乌鲁木齐城区出现的近10 a最强的一次东南大风天气过程，使用中尺度WRF模式进行数值模拟，分析模式输出的高时空分辨率产品发现：在气压梯度力作用下，气流从天山峡谷南端进入，一方面由于狭管效应在峡谷内300~400 m高度形成超低空急流；另一方面气流在进入峡谷过程中，因爬坡强迫抬升形成重力波。重力波在峡谷内与超低空急流发生耦合，在峡谷北端背风坡形成大曲率背风波，背风波的下沉运动引起动量下传，将超低空急流的能量输送到地面，形成水跃型下坡风暴即东南大风。在此过程中背风坡上空风向切变的临界层吸收上层波能量加强了超低空急流，对流层低层稳定层结对背风波的下沉运动起到加速作用。     

激光雷达探测南极平流层云

１９９３年中国南极中山站（６９°２２＇Ｓ，７６°２２＇Ｅ）的一台波长为０．６９４μｍ的激光雷达对平流层进行了５３次探测，从激光大气回波信号计算出平流层气溶胶后向散射比的垂直分布和１２～３０ｋｍ高度范围内的积分后向散射系数。探测结果表明因受菲律宾Ｐｉｎａｔｕｂｏ火山爆发的影响，１９９３年南极地区平流层气溶胶粒子含量比１９９０年明显增加，证实了南极冬季平流层云的存在。平流层气溶胶为两层结构，１２ｋｍ附近高度上始终存在着一层厚度为数公里的气溶胶层，２５ｋｍ附近高度的一层变化较大。     

南极特拉诺瓦湾下降风特征

南极罗斯海特拉诺瓦湾(Terra Nova Bay)是强下降风汇集区之一。采用高分辨率南极中尺度预报系统(Antarctic Mesoscale Prediction System,AMPS)资料和特拉诺瓦湾难言岛Manuela自动气象站实测数据,分析了特拉诺瓦湾及其附近地区的下降风特征。AMPS对难言岛地区风速和气温有较好的模拟能力,但风向比实测值偏西约30°。难言岛地区风速从1月开始迅速增大,4—9月风力平均为8级以上。难言岛夏季1月份的风速变化滞后气温变化约3 h;冬季7月份风向稳定为西至西南。特拉诺瓦湾及其附近地区下降风来自西岸海拔较高的冰盖,其风向的空间分布特征基本几乎不随季节而变化。下降风风速有显著的季节演变特征,11月至次年1月较小,3—9月风速较大。特拉诺瓦湾西岸等几处冰川地带在冬季是强风汇集区,难言岛处于Reeves冰川下降风汇集区中。该汇集区上边界和南北两侧均有清晰的分界线,风速较强区从地面延伸至650—800 m高处,风速最大值距离地面高度约为50—200 m。强下降风气流受难言岛地形阻挡,风速有所减弱,气流越过难言岛之后,风速再次加强。特拉诺瓦湾地区下降风流动过程中近地面气团位势温度变化幅度很小,表明下降风在从内陆高原到沿岸地区的流动是干绝热过程。     

南极中山站地区冬季低温及增暖天气的变化特点

利用2003年在南极中山站考察期间所获取的气象观测资料和气象传真图对中山站地区冬季的低温及增暖天气进行了天气学分析,揭示了这两种天气的风场、温湿场以及天气现象的不同特点和相应的天气形势,为提高极区冬季气温预报水平提供了新的依据。     

南极中山站-DOME-A沿线地面风要素特征分析

采用中山站和LGB69、EAGLE、DOME-A 3个南极内陆自动气象站的气象资料,分析了东南极中山站-DOME-A沿线风要素的分布特征。结果表明地处南极下降风下游的沿海陡坡区风力最强,越向内陆,风力越小;DOME-A地处内陆冰穹,没有下降风;而近沿海区由于受地形的影响,下降风十分明显,其风向以东北风为主,且大多发生在夏季夜间。     

东南极格罗夫山地区夏季的天气特征

利用中国南极科学考察队 1 998年 1 2月至 1 999年 1月在东南极格罗夫山地区地质考察期间所获得的天气资料 ,对该地区的温度、雪面温度、风速、风向等天气要素进行了分析。结果表明 :夏季格罗夫地区温度日变化和盛行风向与中山站相类似 ,但温度日较差和强风频率比中山站大。当受来自北方暖湿气流影响时 ,常出现降雪天气 ;在东风气流控制下 ,天气以晴为主     

科尔沁沙地春季冷锋过境的地面风况特征

对13个气象台站2014年5月上旬逐时风况的分析发现：（1）受高空槽和地面低压的影响,科尔沁沙地冷锋过境时瞬时风速8h内快速增加到10m·5s^-1以上,风向转为西北风;（2）上风向锡林郭勒草原的冷锋推进速度约为12.5m·5s^-1,科尔沁沙地主体部分则降到9.21m·5s^-1,总体推进速度因地而异;（3）风速的功率谱以大兴安岭东麓的林西县幅值最大,科尔沁左翼后旗最小;（4）沙地和草原两地区分别存在区域性10h、25h和2h、4h周期性,而冷锋过境引起的强风周期性不明显;（5）常年稳定而频繁的冷锋过境,不仅造成了沙丘的形态变化和不同程度的位移,而且还塑造和维持着该区沙丘群的多种空间格局。     

西北干旱区一次阵风锋天气过程分析

利用银川新一代天气雷达观测资料和自动站实况资料,结合本地化非静力平衡中尺度数值预报MM5模式产品,对2004年6月7日银川地区一次区域大风天气过程进行了雷达气象学和中小尺度天气学背景分析。结果表明：这次突发短时大风天气由雷暴强烈下沉气流形成阵风锋引发。阵风锋导致风速增加、气温下降、相对湿度上升。阵风锋在对流云团减弱后仍向前推进,并继续维持30 min左右。阵风锋的长度超过40 km,宽3 km,主体顶高达1 500 m。当时空气层结不稳定,有利于对流运动发展。500 hPa冷空气因重力原因下泻,并与对流垂直环流的下沉气流相结合,是导致强烈下沉气流的根本原因。阵风锋东移过程中,冷气流受下垫面加热作用增暖变性,受地表磨擦而丧失动量;到达贺兰山麓后,环境大气温度随地形升高而下降,阵风锋前后的气温达到平衡而消失。宁夏本地化非静力平衡中尺度数值预报模式对此次阵风锋过程具有较好的模拟能力。     

南极中山站地区冰崩概况

本文是根据１９９４年在南极中山站首次使用数字触发地震仪测量的冰崩，研究南极中山站地区冰崩规律及其与自然环境（温度、风速等）的关系，这对于考察船在南极的安全航行以及科考人员的人身安全都有极为重要的意义；并且对于南极冰川、冰山、冰盖等方面的科学研究有参考价值。结果表明，１～９月份冰崩次数曲线呈口朝上抛物线型变化，１０～１２月冰崩次数急剧增加。冰崩曲线与月最低气温、最高气温、月平均气温三者的拟合曲线吻合得很好，即冰崩次数随气温持续上升而增加，风速与冰崩的关系却与此相反     

The tidal signals extraction from GPS data on the Amery Ice Shelf, Antarctica

Tidal motion is the source of short-term vertical motion that an ice shelf experiences, and hence has a significant impact on ice shelves. During the 2003/2004 Austral summer season, five days of GPS measurements were carried out on the front of the Amery Ice Shelf （AIS）, East Antarctica, by the 20th Chinese National Antarctica Research Expedition （CHINARE）. The GPS data was processed using GAMIT/GLOBK software with 2-hour static data segment and the vertical precision is less than 0.18 m. To verify our results for the vertical component, we compare the ice shelf GPS tidal signal with a tidal result derived from tide gauge measurements at China＇s Zhongshan Station on Antarctica. Comparison of the GPS results with the tide gauge were in good agreement in amplitude at the few cm level, which indicates that the tide under the front of Amery Ice Shelf is irregular semidiurnal tide, the maximal tidal differences is approximately 2 m. GPS data can be used to validate the ocean tide model around the Antarctic area and such studies are important to improve our knowledge of the Antarctic ice shelf mass balance and dynamical models of ice sheet/ocean interaction.     

南极长城站_1985_2008_和中山站_1989_2008_地面温度变化

利用长城站1985-2008年和中山站1989-2008年逐月气温资料,分析了两站短期气候特征及其变化趋势,评估了两站地面温度观测资料的代表性。结果表明,长城站和别林斯高晋站同期的年平均温度均为-2.1℃,温度趋势变化速率分别为0.27℃/10a.和0.33℃/10a,呈现出南极半岛具有明显的气候变暖趋势。中山站和戴维斯站的同期温度变化速率分别为0.12℃/10a.和0.07℃/10a,显示的气候变暖趋势不明显。两站温度变化趋势与邻近站相比基本相似,表明两站观测的温度资料具有南极乔治王岛和东南极沿岸区的代表性。长城站四季平均气温都呈上升趋势,且秋季增温速率最大,冬季次之,其它季节不明显。中山站春季和冬季具有降温趋势,秋季和夏季具有升温倾向,其中以秋季升温趋势和冬季降温趋势最为显著。     

南大洋二氧化碳源汇分布及其海-气通量研究

在 1 999年 1 2月 - 2 0 0 0年 2月“雪龙”号科学考察船往返于中山站和长城站期间 ,进行了大气及海表层 CO2 分压的连续测量。研究结果表明 ,在 80°W- 0°- 80°E之间 ,南大洋基本上是大气 CO2 的汇 ,尤其在 45°W- 3 0°W及 1 0°W- 1 0°E之间 ,是 CO2 的强汇区 ,往返的两次观测结果十分相似。观测发现 ,南大洋 1月份吸收大气 CO2 的能力近两倍于 1 2月份 ,这是由于该海域1月的生产力比 1 2月份高 ,因而反映了初级生产对大气 CO2 吸收的显著影响。利用最新的 K值计算方法表明 ,1月份二氧化碳的入海通量为 3 .98mol/(m2 · a) ,1 2月份的为2 .1 3 mol/(m2 · a) ,综合两个月的值平均 ,南大洋夏季 CO2 的平均通量为 3 .0 6 mol/(m2 · a) ,是南半球夏季一个重要的汇区     

南极罗斯海恩克斯堡岛短期气候特征分析

南极罗斯海恩克斯堡岛(Inexpressible Island)是中国南极新建考察站重点预选区域。本文利用1988—2012年曼努埃拉自动气象站(AWS Manuela)资料统计分析了该岛的气温、相对湿度、气压和风速风向等要素的特征和变化趋势。结果表明,该岛多年平均气温为-18.5℃,年平均气温有降低趋势;多年平均相对湿度较低,仅为45%,但春夏秋冬各季节的平均湿度均有增加趋势;多年平均气压为979.7hPa,无显著变化趋势;该站点多年平均风速为12.0 m·s-1,风向以WNW为主。干冷的下降风为该岛风场的主要特征,强下降风事件多发生在冬季(49.8%),其风速在25—45 m·s-1之间,冬季单次强下降风事件的平均持续时间达10 h以上。和中山站相比,该站点气温更低、空气更干燥、风速更大,这对该岛的越冬考察活动将带来巨大挑战。