海岸气象学的研究进展

海岸气象学是研究发生在海岸带区域,在陆气海耦合作用下的大气过程与现象的新生分支学科。作者根据海岸大气过程的动力、热气特征,产生机理以及国内外近年来的研究发展,从四方面：①边界层过程与海气相互作用②热力驱动环流③地形强迫作用④大尺度天气过程与海岸环境相互作用,对海岸气象学的研究与发展进行了简要的评述和讨论     

海—气相互作用概述

前言 海-气相互作用问题是近代地球物理科学中发展极为迅速的一个分支。它研究海洋和大气之间物物质（如水份）、能量（如热量）和动量的交换,以及相应的海洋和大气的运动及主要物理量分布的相互制约的关系。世界海洋是大气的热量和水份的主要供应者,它对地球气候的形成、维持及变化起着决定性的影响。海-气相互作用提供了月、季以至更长时效的天气气候预报的物理基础,延长了大气对长期天气过程的“记忆力”。海洋和大气耦合构成了丰富多采的长期天气演变图景。了解海洋有助于我们更好地研究大气环流和天气气候形成、演变的机理。一些重要的天气气候现象都与海-气相互作用有关,如E1 N(?)o、 ENSO、遥相关以及大范围的干旱等。在30天以上的长期天气数值预报中必须考虑外强迫力的作用,其中最重要的是海     

地转动量近似条件下的海-气边界层动力学特性

本文把海洋和大气边界层分为三层,利用地转动量近似的方法,考虑了大气的斜压性、层结和非线性效应,解析地给出了无限深海洋和大气边界层速度的垂直分布,并得出了在非线性情况下大气和海洋埃克曼抽吸速度,分析了它们与经典埃克曼解的差异性,揭示了海洋和大气相互作用的性质.同时,也得到了海面风和海面风应力的诊断关系.     

痕量物质的海——气相互作用

物质的海－－气交换对大气和海洋中痕量元素生物地球化学造成影响。本文阐述了痕量物质的海－－气相互作用的过程，机理及其长距离输送与气象学的关系。     

海洋大气化学及其观测工程技术展望

海洋大气化学是一门海洋化学与大气化学交叉的新兴学科,是研究海洋大气中化学物种(Chemical Species)含量、迁移变化、来源辨别及海气交换通量,以及预估人为和自然影响对全球气候变化和区域海洋生态系统影响的科学。海洋大气化学的进步也得益于海-气系统观测体系建设及其工程技术的创新,其中包括对微量要素的测量、复杂形态的辨别和原位探测等技术的突破。我国的海洋大气化学研究起步于20世纪80年代,通过中国沿海观察站、近海和大洋走航线和断面站以及南北极建立考察站等的立体观测平台,针对海洋大气化学关键过程即大气-海洋生物地球化学循环,开展碳、氮、硫、磷、铁等的迁移变化及其海气通量的观测。在碳、氮的海-气循环及海洋酸化机制,硫的海-气交换的气粒转化及气候效应等研究领域,取得了一批新的认知和引起国际学界关注的成果,促进了学科进步,建成了一个从近岸、大洋到极区的立体观测体系。     

热带三大洋海-气耦合主模态及其相互作用的研究进展

从地球气候系统的角度,回顾了国内外热带太平洋、大西洋和印度洋海洋-大气相互作用研究,特别是有关这三大洋海-气耦合主模态研究已取得的成就;提出了热带印度洋、大西洋在被热带太平洋“充电”的同时,如何通过大气桥“放电”,从而改变热带太平洋海洋动力过程是目前面临的重要科学问题.指出了海洋动力过程在三大洋相互作用中的重要性.     

热带西太平洋的海-气热交换特征及其与OLR的关系

热带西太平洋作为赤道附近最强的大气加热区,该区域内通过海-气界面上热量交换而实现的海-气相互作用,对大气温压场的转变,以及进一步影响大气环流的变化有着极重要的作用,为了对热带西太平洋区域的海洋和大气特征有更深的认识和了解,已有不少学者进行了大量的研究[6],尤其是作为“热带海洋与全球大气”研究计划(TOGA)一部分的“中美西太平洋海-气合作考察”所得到的一系列观测事实,更促进了这一区域的研究工作.     

全球大洋季节内尺度上海-气相互作用特征分析

判定局地海-气相互作用的特征对海-气耦合模式中应用哪种形式的“强迫模拟”具有重要指导作用。本文根据海表热通量异常与海表温度异常及海表温度变率之间的相关关系,对全球大洋季节内尺度上的海-气相互作用特征进行了综合分析。结果表明:(1)南、北半球亚热带地区海-气相互作用的特征主要表现为大气对海洋的强迫,且在夏季(北半球为6—8月,南半球为12—翌年2月)强迫作用的范围最大,冬季强迫作用的范围最小;(2)赤道中、东太平洋及赤道大西洋地区海-气相互作用的特征全年表现为海洋对大气的强迫,印度洋索马里沿岸、阿拉伯海以及孟加拉湾地区仅在6—8月表现出海洋强迫大气的现象,而孟加拉湾则在9—11月表现为大气强迫海洋;(3)45°N(S)以上的高纬度地区海表温度的异常和变率无法用局地热通量的交换来解释,这是因为该区域海表温度的变化主要由平流等海洋内部动力过程决定,因此海-气之间在季节内尺度上的相互作用不明显。在某些海区,季节内尺度上的海-气相互作用关系与季节以上时间尺度的这种关系可能会有明显不同。     

1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化

在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显.     

地球模拟器及其数值预报系统

本文介绍了由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所和海洋科学技术中心共同研发的矢量型超级计算机-地球模拟器。该计算机上运行了高分辨率的海洋和大气数值模式,用以对全球大气和海洋环流的研究,中尺度涡的模拟,全球变暖预测以及海、气、冰相互作用模拟和预报等。本文具体阐述了地球模拟器的性能以及其上的数值产品海-冰耦合模式OIFES、大气模式AFES和海气冰耦合模式CFES。     

海洋边界层内风、浪相互作用研究进展

鉴于海洋边界层内风、浪相互作用在海洋、大气研究中的重要意义,本文较详细地回顾、总结了国内外有关海洋边界层风、浪相互作用的研究进展：由最初的关于风应力和空气动力粗糙长度的统计研究发展到后来的利用模式探讨海洋边界层的结构和风、浪耦合机制。最后简单讨论了风、浪耦合研究中存在亟待解决的问题以及未来的研究前景。     

渤、黄、东海年平均海面热量平衡状况及其与海洋环流的关系

用1958—1967年海上调查和船舶报水文气象资料,计算了渤、黄、东海海面热量平衡各分量及其总和的年平均状况;分析了各热量分量的平面分布;估算了各分量的量级;讨论了海面热量平衡与水团分布和海洋环流的关系。结果表明,在海、气界面上,海洋获得的热量主要来自太阳辐射;失去的热量主要是由于海水的蒸发;暖流区海洋失热最多,尤其在黑潮主干区明显。同时还指出,年平均各热量分量的总和基本上反映了海洋环流的形势,而海洋内部的平流热输送为本海区带来大量的热量,从而弥补了通过海、气界面海洋释放给大气的热量。     

东黄海海雾的初步分析

海雾是出现在海上的灾害性天气现象。发生在我国海面上的雾多数是平流雾,它是在海洋大气边界层中,海洋与大气相互作用的结果之一。对中国海海雾的研究,国内不少单位进行了大量的统计和分析,得到了一些有益的结果。由于缺乏海上观测资料,迄今除狩生义明在东海海区作出了初步的雾日统计以外,其它海区的分析工作大多是用沿岸台站和岛屿上的资料。为弥补这些缺陷,本文拟根     

卫星SAR图像的海洋大气边界层特征参数的反演

针对中国南海ERS-2／SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。结果表明,2种反演方法的结果符合较好,在一定程度上说明利用协方差方法和惯性子域方法从卫星SAR图像反演海洋大气边界层参数的有效性。     

赤道西太平洋大气边界层的诊断分析

利用１９９３年ＥＮＳＯ事件爆发（４月）前酝酿时期“热带大洋与全球大气－海洋耦合响应试验”强化观测阶段“向阳红五号”科学考察船１５５°Ｅ，２°Ｓ定点海洋气象和高空大气探测资料，分析了赤道西太平洋大气边界层特征。结果表明：赤道西太平洋上空辐合对流区边界层内也有等温或逆温层存在，大气边界层物理参数变化与大尺度海－气变异有密切关系，赤道太平洋沃克环流加强、东移，边界层上部逆温层出现概率明显增大，边界层内高湿层湿度减小。另外，边界层内实测风速、风向廓线随高度的变化基本上不服从Ｅｋｍａｎ规律，但由其平均，分量合成得到的平均风随高度的变化却基本符合Ｅｋｍａｎ规律。     

风浪和海洋飞沫对海表面拖曳系数和风廓线的影响

基于埃克曼理论,本文将波致应力和飞沫应力引入到海-气边界层的界面应力中,来研究海表面风浪和海洋飞沫对海-气边界层动量交换的影响,并得到修改后的埃克曼模型的理论解。波致应力是由风浪谱和波增长函数估计,并得到在中低风速下,波致应力、飞沫应力与湍流应力相比,对海表面拖曳系数和风廓线的影响非常小。当风速高于25米/秒时,海洋飞沫通过飞沫应力对海-气界面应力的作用远高于波致应力,以至于波致应力可以忽略。海表面拖曳系数在高风速下,随着风速的增大而减小。通过采用风浪谱的不同波龄,得到海洋飞沫的产生会导致海-气边界层风速的增加。最后,理论解与现场的观察数据进行了对比。对比后的数据表明,在中高风速下,飞沫对海-气边界层的影响远大于表面风浪。     

副热带高压控制下南海北部海-气热量交换特征

本文用1984年9月8日互12日《实验3》号调查船在南海北部考察所获海洋水文气象资料计算的三种热交换量,结果表明;海-气热输送与天气形势和海洋水文条件关系密切。在副高控制下南海北部的大气从海洋得到热量,海洋主要以潜热的方式把热量输送给大气,在500hPa层以下各等压面高度和热输送日总量之间的变化特征明显。     

海洋热通量对东海气旋发展影响的数值试验

利用PSU/NCARMM 4对东海两个弱气旋个例的初期入海发展进行了数值模拟和敏感性试验的研究 ,并对主要结果进行了分析 .采用总体空气动力学边界层及显式水汽方案的控制试验较成功地模拟出了气旋涡度场的型式和中心强度 .在此基础上针对海洋热通量进行了敏感性试验 .结果表明 ,海洋热通量输送对东海气旋的发展有非常重要的作用 .不计初期海洋热通量输送可减少模拟气旋强度的 4 5%以上 ;初始 (入海前 )增加海 -气温差 1K可使气旋强度增加 2 % ;初始增加海洋潜热输送 (海 -气饱和水汽差 ) 1 %使气旋强度增加 50 %左右 .潜热输送的贡献约为感热的2 0倍 .海洋热输送加大了低层大气的不稳定性 ,这可能是影响两例气旋发展的一个重要原因     

环境参数对L波段盐度计观测亮温的影响研究

星载海洋盐度计依据海表面盐度在微波波段的辐射特性,通过构建海面微波辐射探测器,利用海面辐射亮温、海表面粗糙度以及海面温度等信息反演得到海表面盐度,是实现全球海洋盐度观测的有效手段。构建合理的星载L波段盐度计辐射传输正演模型是准确定量反演海表盐度的基础,卫星盐度计观测亮温不仅与卫星固有参数有关,还与海洋、大气及空间因素密切相关。为了研究外界环境因素(海表盐度、温度、海面风场、海面气压、海表气温、大气水汽含量、降雨以及法拉第旋转角等)对盐度计观测亮温的影响,文中基于L波段盐度计辐射传输正演模型以及MPM93大气毫米波传播模型,通过敏感性分析,研究星载盐度计在不同环境条件下的参数敏感性,为减小外界因素对海表盐度反演精度的不利影响提供理论依据。     

海温预报传真图的内容及其应用

海水温度是海水的基本物理特性之一,它体现了海水运动的热输送和海气热量交换。而海面水温则体现了海面热量平衡的结果。影响海面水温变化的因素是比较复杂的,如太阳辐射、海面有效回辐射、海面蒸发、海气接触热交换、海洋热平流、大陆径流（近海区）以及与这些过程密切相关的大气环流等。 海水温度状况对海水热量平衡、水团分析、海洋环流和海气相互作用等的研究,尤其对发展海洋渔业生产和开发海洋生物资源等都具有十分重要的意义。其中对渔情分析、中心渔场位置的预测、汛期早晚和鱼发状况的分析等均起到一定作用。因此,近些年来世界主要海洋大国对海水温度的分析和预报给予了很大的重视。1982年底,美国向联合国教科文组织海委会（IOC）提供的48项海洋学产品中,海水温度分析和预报占25项,其中2项为次表层海