基于海豹观测的阿拉斯加湾东部陆坡海域逆温现象及其衰退机制

利用2014年3–4月北象海豹携带的自动温盐深仪（CTD-SRDL）在阿拉斯加湾东部陆坡海域上采集到的温盐剖面数据,分析了该海域逆温现象的空间分布和演变过程。结果显示,研究海域存在明显的逆温现象,逆温幅度和逆温厚度范围分别介于0.2~1.6?C和20~280 m之间,前者沿陆坡向北幅度逐渐增大,后者在50?~58?N间往北逐渐变厚,在58?N以北海域平均厚度较薄。3月25日至4月22日,逆温层处于衰退阶段。逆温层下界温度不断下降,逆温幅度呈变弱趋势,逆温厚度呈变薄趋势。一维扩散模型模拟结果表明,湍扩散作用下,观测期间海表受热导致混合层上部位温升高,但底部仍保持低温,因此逆温层上界温度变化并不明显。次表层由于具有强的位温梯度,湍扩散导致逆温层下界温度显著降低,是观测期间逆温衰退的主要原因。湍扩散作用导致次表层水体温盐属性趋于均匀,这一过程对于阿拉斯加湾逆温现象的形成及演变研究具有重要意义。     

孟加拉湾北部逆温现象的观测特征及机制分析

在冬季,孟加拉湾北部存在显著的季节性逆温现象。利用Argo浮标和锚碇浮标资料,分析了冬季孟加拉湾逆温现象的观测特征和维持机制。结果表明,系统性的逆温现象主要局限于15°N以北的区域,它最早于11月份出现在恒河、伊洛瓦底江和戈达瓦里河的河口区域。逆温的强度及分布区域在1月份达到最大,随后从西南部逐步退化,3月逆温现象基本消失。冬季的逆温层位于障碍层之中,厚度在35 m左右,最大海温位于40~60 m深度,整层满足静力稳定条件。对混合层温度和盐度的诊断表明,逆温的出现主要与冬季风导致的强烈海表热量损失有关,低盐水的平流过程也对逆温现象有一定的维持作用。     

南极中山站夏季下降风数值模拟个例研究

南极内陆地面辐射冷却产生的近表层冷空气,沿高原斜坡向下流动而形成下降风,其分布形态决定了南极大陆近表层风场的主要特征。我国南极中山站全年均受下降风的强烈影响。夏季晴天时,中山站的下降风一般在傍晚开始出现,风速在午夜达到极值,在次日中午之前逐渐减弱,风速有显著的日循环特征。本文选取南极中山站2010年1月的夏季下降风个例,使用常规地面气象观测资料和Polar WRF极地大气数值模式进行了分析研究。结果表明:中山站夏季夜间晴天出现偏东向的下降风时,近地面风速变化趋势与地面气温呈负相关,相关系数为-0.91。数值模拟发现,中山站下降风在距地面高度约100~150 m之间时风速最大,约为15~21 m/s。在下降风发生时,近地层大气存在逆温现象。下降风较强时,近地层逆温也较强,逆温层厚度约为200~300 m,逆温强度约为4~6℃。在地面摩擦的作用下,中山站近地面下降风风向为东南,随着高度的增加,风向逆时针偏转,最终趋于与地形等高线平行。没有太阳直接辐射时,南极大陆地区存在持续的逆温层,逆温层的出现加强了下降风气流,随着逆温的增强,大风区逐渐西移,且面积不断增加。在夏季太阳辐射造成的逆温消失的短暂时间内,逆温时产生的下降风尚不能完全消失,由此形成了较稳定的风向空间分布特征。     

2015年7月珠江口逆温现象的观测与分析

根据珠江口2015年7月6日至17日航次的CTD（conductivity， temperature， and depth）观测结果，分析得到：珠江口附近海域存在海水的垂向逆温现象，逆温差平均值为0.42 oC，上界深度在1 m-6 m间，下界深度在3 m-10 m间，逆温层平均厚度约为4 m。根据时空分布差异的不同，逆温现象可区分为以下三种情况：（1）在狮子洋、太平水道和蕉门水道的出口汇集处，存在温、盐差异的不同水体的交互过程中，由于潮汐和径流的作用所形成的水平流场差异导致了垂向温度的逆转现象。（2）在珠江口西侧的盐度锋面区域附近，第一航段观测期间锋面内侧低盐水团的温度低于锋面外侧高盐水团约2 oC，此时可观测到逆温现象；但在同一区域的第二航段观测期间由于河口内表层水温的上升，导致了逆温现象消失。该区域盐度锋面附近的两个水团在锋面位置附近发生叠置，冲淡水覆盖于海水之上，两个水团的温、盐差异是温度逆转现象的主因。（3）香港西南侧的上升流区域与盐度锋面的相互作用导致了该区域逆温现象的产生。     

基于中国第6～9次北极科学考察观测的季节冰区边界层逆温变化特征分析

利用我国第6～9次北极科学考察期间获取的大气探空资料,分析了北极季节冰区边界层逆温的时空变化特征及其成因。分析发现:(1)边界层逆温具有较强的年际变化和空间变化,高纬度密集冰区观测到更多的强逆温现象,逆温厚度与逆温层温差呈显著的对数关系;(2)不同年份边界层逆温的主要成因有所差别:海冰分布的差异导致不同年份的边界层逆温特征不同;表面融化、辐射冷却、多层云的结构和暖平流对不同冰情年份边界层逆温的贡献程度不同;(3)开阔水域和冰区边界层逆温的成因不同。表面融化和空气平流对冰区边界层逆温的形成起着非常重要的作用,而辐射冷却是开阔水域边界层逆温的主要成因之一。     

上合组织青岛峰会期间海雾维持和消散阶段的环境场特征

利用常规观测、地面加密自动站及NCEP再分析资料,针对上合组织青岛峰会的气象服务过程,对海雾维持和消散两个阶段的气象要素特征进行了分析。结果表明:1)当能见度低于1 000 m时,相对湿度为99%,能见度介于1 000～2 000 m之间时,相对湿度为95%～99%。2)近地面层30°N以北黄海海域持续吹东南风,并在青岛形成水汽辐合中心,有利于青岛形成海雾;当东南风转为东北风,水汽辐合中心减弱或消失时,海雾趋于消散。3)在海雾维持阶段,逆温层最低高度稳定在980 hPa以下,总逆温差逐渐增强,逆温梯度跃升与海雾强度增强同步;最大逆温层厚度和逆温层总厚度下降12 h后海雾逐渐减弱,逆温层最低高度上升时能见度也随之上升。4)白天逆温层之上为下沉运动,之下为上升运动,夜间700 hPa之下均为上升运动,且上升运动中心位于逆温层之下,这种垂直结构有利于逆温层和海雾的维持;当逆温强度减弱,垂直运动穿越逆温层贯穿700 hPa以下对流层时,海雾趋于消散。     

基于地基微波辐射计观测的东营地区低能见度天气指示性分析

针对东营市2016—2017 年出现的27 个低能见度天气过程,利用 MP -3000A 型地基微波辐射计二级数据,计算过程影响期间逐10 min 的逆温层温差、逆温层厚度和低层相对湿度等物理量。 结合空气质量和能见度变化情况,按照雾和霾、雾、降水三类天气对 27 次过程进行分类研究,总结地基微波辐射计观测的温湿度量对低能见度天气的指示意义和参考指标。结果表明:(1)雾和霾共同影响导致的低能见度天气出现在冬半年,PM2. 5浓度越大通常对应的能见度越低;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 39 和-0. 45,逆温层温差增大指示能见度降低,逆温层厚度减小指示能见度升高。低层相对湿度在 90%以上时,能见度受雾影响通常小于 2 km;低层相对湿度在80%以下时,能见度受霾影响仍然维持在5 km 以下。(2)雾影响导致的低能见度天气多出现在冬半年,与 PM2. 5浓度无关;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 54和-0. 45。在逆温层生成和破坏阶段,逆温层温差变化幅度大,对能见度的指示性更强,而逆温层厚度变化幅度相对较小,多维持在 300 ~ 400 m 之间。低层相对湿度 90%以上时能见度通常小于5 km,当低层湿层消失后能见度升高至 5 km 以上。(3)降水影响导致的低能见度天气出现在夏季,多伴随短时强降水出现,强降水时段逆温层温差达到8 ℃ 以上,逆温层厚度为 500 m;强降水结束后,逆温消失,能见度转好。     

阿拉斯加湾逆温现象的时空变化特征

基于阿拉斯加湾（Gulf of Alaska, GOA）2002—2020年的Argo浮标数据,本研究分析了该海湾逆温现象的时空变化特征,并探讨其年际变化与水体垂向位温异常的联系。结果显示,阿拉斯加湾逆温现象存在明显的时空变化。空间上,逆温幅度（ΔT）在湾北部最大,湾东南部次之,湾西南部最弱。逆温厚度（ΔD）在湾西南部最厚,湾北部和东南部依次变薄。在季节尺度上,湾北部逆温现象的季节变化最明显,冬季ΔT最大和ΔD最厚,随季节性的加热和混合作用,ΔT持续减弱,ΔD不断变薄。在湾东南部,ΔT分别在3月和9月具有0.46、0.40 ℃的峰值;ΔD在整个海湾中最薄,冬季最大为44 m,而秋季最小仅为23 m。在湾西南部,ΔT介于0.24~0.33 ℃之间,分别于4月和10月具有0.31、0.33 ℃的峰值;ΔD冬季最大超过100 m,秋季最薄约为57 m。年际变化上,ΔT在2002、2007—2009、2012、2017年表现为正异常,但在2003—2005、2010、2013—2016、2018—2020年表现为负异常;ΔD在2002、2007—2008、2012、2017—2020年主要偏厚,在2003—2006、2015—2016年偏薄。湾北部和东南部ΔT和ΔD的年际变化较为一致,但两者在西南部并没有明显的联系。ΔT和ΔD年际变化与水体垂向位温异常有密切联系。当水体位温具有冷（暖）异常时,整个海湾ΔT往往具有正（负）异常,湾北部和东南部ΔD趋于偏厚（薄）,但湾西南部ΔD趋于偏薄（厚）。     

平流雾和辐射雾时边界层温度场及风场结构特征的对比分析

本文利用多普勒声雷达所获取的在时间、空间(垂直方向)较为密集的实时资料,分别对两次性质不同的(平流和辐射)大雾的边界层温度场、风场结构特征进行了对比分析.得出在华北地形槽下的平流雾得以稳定维持的根本原因是与位于各逆温层之上的、和平均极大风速达10.72m/s的偏北大风相联系的下沉逆温密切相关.下沉逆温随着与之相伴的偏北大风的减弱、消失而逐渐趋于消失.其边界层逆温较大辐度地减弱是动力(动量下传)、热力(对流)共同作用的结果.而发生在雨(雪)之后的变性冷高压之下的辐射雾,其温度场结构为主付层式的逆温结构.自始至终,逆温处在弱的均一风场之中,没有湍流的发生发展,其逆温的减弱消散仅和热力作用有关.     

风廓线雷达在重污染天气与逆温层关系研究中的应用

本文利用气象要素地面观测和环境空气质量监测数据,结合对流层风廓线雷达探测资料,深入研究了2013—2019年发生在青岛地区的65个重污染天气的逆温层变化特征及其与重污染天气的关系。结果表明:(1)青岛地区的重污染天气主要发生在12月至次年1月,重污染发生当日的空气质量指数(Air quality iudex AQI)有“双峰”结构的日变化特征;(2)逆温层早于重污染天气出现,当逆温层高度降低且强度增强,或逆温层高度维持较低、强度维持较强而厚度增厚时,重污染持续或加强;当逆温层高度升高、强度减弱或厚度变薄时,重污染减弱或消散;(3)根据热成风原理,利用风廓线雷达资料可以提前3~7 h预测当地重污染天气的发生,从根本上弥补了常规探空资料低时间分辨率的不足。本文首次将风廓线雷达资料用于分析逆温层变化,而不是平流输送作用,这不仅增加了一个判断影响AQI变化气象条件的新手段,也为今后进一步研究逆温层与重污染天气之间的关系增加了一个有效的新途径,对精准预判某地重污染天气发生的具体时间节点有重要的参考意义和业务应用价值。     

青岛地区海雾分布及大气边界层条件分析

青岛地区海雾多发,观测表明海雾对沿海地区影响范围不尽相同,特别是海雾影响内陆的机理尚缺乏研究。本文利用观测资料及数值模式统计了青岛地区4月-7月海雾分布特征,并对不同影响范围海雾典型个例进行对比分析,结果表明:海雾发生日数自沿海向内陆递减。胶州湾沿岸雾日数比黄海沿岸明显减少,胶州湾东北部的雾日数要少于胶州湾西北部。海雾多发生于高空形势稳定,低层偏南流场的天气条件下。大气边界层内逆温层的的范围大致影响着海雾的分布。只影响沿海的海雾,地面为偏南风,风速在3~8 m/s之间,内陆风力减弱不明显。500 m以下大气边界层内风速切变大。湍流作用使海雾向内陆推进过程中倾斜抬升为低云,地面雾区减弱。能够影响内陆地区的海雾,多出现在地面风力较弱的情况之下,大部分在1~3 m/s之间。500 m以下大气边界层内风速切变小,大气边界层内湍流强度不强,使沿海到内陆的逆温层能够始终维持,沿海海雾在弱南风影响下延伸影响内陆地区。     

The vertical structure of the atmospheric boundary layer over the central Arctic Ocean

The tropopause height and the atmospheric boundarylayer （PBL） height as well as the variation of inversion layer above the floating ice surface are presented using GPS （global position system ） radiosonde sounding data and relevant data obtained by Chinas fourth arctic scientific expedition team over the central Arctic Ocean （86°-88°N, 144°-170°W） during the summer of 2010. The tropopause height is from 9.8 to 10.5 km, with a temperature range between -52.2 and -54.10C in the central Arctic Ocean. Two zones of maximum wind （over 12 m/s） are found in the wind profile, namely, low- and upper-level jets, located in the middle troposphere and the tropopause, respectively. The wind direction has a marked variation point in the two jets from the southeast to the southwest. The average PBL height determined by two methods is 341 and 453 m respectively. These two methods can both be used when the inversion layer is very low, but the results vary significantly when the inversion layer is very high. A significant logarithmic relationship exists between the PBL height and the inversion intensity, with a correlation coefficient of 0.66, indicating that the more intense the temperature inversion is, the lower the boundary layer will be. The observation results obviously differ from those of the third arctic expedition zone （800-85° N）. The PBL height and the inversion layer thickness are much lower than those at 870-88° N, but the inversion temperature is more intense, meaning a strong ice- atmosphere interaction in the sea near the North Pole. The PBL structure is related to the weather system and the sea ice concentration, which affects the observation station.     

北冰洋80°～85°N浮冰区对流层大气的垂直结构

利用2008年夏季中国第3次北冰洋考察所获取的GPS探空资料对北冰洋(79°～85.5°N,144°～170°W)浮冰区对流层大气的垂直结构进行了研究.结果表明:北冰洋浮冰区对流层中部大气的平均温度递减率为6.47℃/km;对流层顶高度为8.0～10.7 km,平均为9.3 km,对流层顶温度为-59.4～-43.5℃...     

西太平洋暖池热盐结构的季节变化

Using the 28°C isotherm to define the Western Pacific Warm Pool(WPWP), this study analyzes the seasonal variability of the WPWP thermohaline structure on the basis of the monthly-averaged sea temperature and salinity data from 1950 to 2011, and the dynamic and thermodynamic mechanisms based on the monthly-averaged wind,precipitation, net heat fluxes and current velocity data. A DT=–0.4°C is more suitable than other temperature criterion for determining the mixed layer(ML) and barrier layer(BL) over the WPWP using monthly-averaged temperature and salinity data. The WPWP has a particular thermohaline structure and can be vertically divided into three layers, i.e., the ML, BL, and deep layer(DL). The BL thickness(BLT) is the thickest, while the ML thickness(MLT) is the thinnest. The MLT has a similar seasonal variation to the DL thickness(DLT) and BLT.They are all thicker in spring and fall but thinner in summer. The temperatures of the ML and BL are both higher in spring and autumn but lower in winter and summer with an annual amplitude of 0.15°C, while the temperature of the DL is higher in May and lower in August. The averaged salinities at these three layers are all higher in March but lower in September, with annual ranges of 0.41–0.45. Zonal currents, i.e., the South Equatorial Current(SEC)and North Equatorial Counter Current(NECC), and winds may be the main dynamic factors driving the seasonal variability in the WPWP thermohaline structure, while precipitation and net heat fluxes are both important thermodynamic factors. Higher(lower) winds cause both the MLT and BLT to thicken(thin), a stronger(weaker)NECC induces MLT, BLT, and DLT to thin(thicken), and a stronger(weaker) SEC causes both the MLT and BLT to thicken(thin) and the DLT to thin(thicken). An increase(decrease) in the net heat fluxes causes the MLT and BLT to thicken(thin) but the DLT to thin(thicken), while a stronger(weaker) precipitation favors thinner(thicker)MLT but thicker(thinner) BLT and DLT. In addition, a stronger(weaker) NECC and SEC cause the temperature of the three layers to decrease(increase), while the seasonal variability in salinity at the ML, BL, and DL might be controlled by the subtropical cell(STC).     

不同品系条斑紫菜光合效率比较研究

用叶绿素荧光仪测试了7个品系紫菜叶状体在不同光照和温度条件下的光合效率,分析了受强光抑制后光合效率恢复的情况,并测试了这些品系的光合色素含量。结果显示,随着光照强度从20μmol.m-2.s-1提高到1 200μmol.m-2.s-1,总的趋势是光合效率逐渐降低,但下降幅度在不同品系间又有差异:相比20μmol.m-2.s-1光照下条件下光合效率,Yjs在1 200μmol.m-2.s-1时的光合效率下降了27%,Yw下降了33%,Gm下降了53%,Yqd下降了50%。在120μmol.m-2.s-1光照条件,5~20℃实验范围内,15~20℃条件下光合效率最高,除Yh2和Wjs,其它品系叶状体均在15℃达到顶峰,Yh2和Wjs则在20℃达到顶峰。在受到高光抑制(200μmol.m-2.s-1)后,处于光照60μmol.m-2.s-1,温度12℃条件下紫菜光合效率可在30~60 min内恢复。未发现光合色素含量与光合效率的相关性。文章还对紫菜光合效率与生态条件的关系进行了分析和讨论。     

华北冷涡背景下青岛三次混合型对流天气环境场条件对比分析

利用探空观测资料,对比分析华北冷涡背景下青岛三次混合型对流天气过程环境场条件,揭示出现短时强降水、雷暴大风和冰雹天气时的水汽、稳定度和垂直风切变差异特征。分析结果表明:500 hPa上冷涡中心位于42°N的华北冷涡、850 hPa低涡系统和偏南风急流以及地面气旋是这三次混合型对流天气的影响系统;在这三次混合型对流过程中有无雷暴大风天气的环境参数区别比较显著:有雷暴大风表现出了相对较干的中低层和中层存在浅薄湿层的水汽层结,无雷暴大风的则是上干下湿和中层大气干燥的层结特征;稳定度差异决定了对流强度的差异:同时出现短时强降水、雷暴大风和冰雹的对流天气的层结不稳定度最强,表现为较大的850和500 hPa温差(大于30℃)以及较强的0~3 km垂直风切变(大于12 m·s^-1);出现短时强降水和大风的大气层结稳定度最弱,相应的环境参数值也最小;在强不稳定层结和低层水汽充足的条件下,大于12 m·s^-1的0~3 km垂直风切变对青岛地区雷暴大风和冰雹的预报预警有较好的指示意义。