北太平洋副热带模态水形成区混合层热动力过程诊断分析

利用NCEP海洋数据和COADS海气通量资料,通过诊断分析,揭示了海表热力强迫、垂直夹卷、埃克曼平流和地转平流效应在北太平洋副热带模态水形成过程中的贡献。研究表明,在北太平洋副热带3个模态水形成海域冬季混合层降温过程中,海表热力强迫和垂直夹卷效应是主导因素,二者的相对贡献分别约为67%和19%(西部模态水)、53%和21%(中部模态水)、65%和30%(东部模态水);并且在东部模态水形成海域,埃克曼平流和地转平流皆是暖平流效应,而在西部和中部模态水形成海域,仅有地转平流是暖平流效应。进一步的分析表明,海洋平流(地转平流、埃克曼平流)对北太平洋副热带模态水形成海域秋、冬季混合层温度的年际、年代际异常有显著影响,在西部模态水形成海域,海表热力强迫(62%)和地转平流(32%)是导致混合层温度年际、年代际变化的主要因子;在中部模态水形成海域,混合层温度的年际、年代际变化是埃克曼平流(32%)、地转平流(30%)和海表热力强迫(25%)共同作用的结果;相对而言,东部模态水形成海域混合层温度的年际、年代际异常主要受海表热力强迫(67%)控制。     

北太平洋副热带潜沉率及其变化中海面风的作用

采用中国科学院大气物理研究所的高分辨率逐日风场驱动的全球海洋模式(LICOM1·0)对北太平洋海域的潜沉(Subduction)过程和副热带模态水形成区潜沉率的年际变化进行了数值模拟,并将模拟结果与同化的海洋模式资料(SODA)进行了比较。研究结果表明,该高分辨率的海洋模式对北太平洋的绝大部分海域晚冬混合层底水质点的运动方向和路径的数值模拟结果较好,模式模拟的副热带环流比SODA资料中的副热带环流流速强;模式模拟的混合层深度比SODA资料中的混合层深度深,更接近观测;模式中副热带海域的潜沉率大于SODA资料中的副热带海域的潜沉率。模式结果表明,副热带环流和副极地环流交界处是潜沉过程发生的最主要区,该区气候平均的潜沉率超过100m/a,最大为150m/a,海面风变异引起的海洋平流的年际和年代际变化,是该区潜沉率发生年际和年代际变化的主要原因;在太平洋副热带东部模态水形成区,气候平均的潜沉率超过50m/a,在该区潜沉率的年际变化中,局地风应力旋度决定的Ekman抽吸要比海洋平流效应更加重要。     

北太平洋副热带西部模态水年代际变化特征及其机制分析

采用来自大洋环流模式ECCO2 (the estimating the circulation and climate of the ocean, phase II project)的再分析数据对1992—2019年北太平洋副热带西部模态水(subtropical mode water, STMW)的年代际变化特征及机制进行了分析。结果表明:STMW形成体积具有显著的年代际变化,于1992—1997年、2000—2005年和2011—2017年期间为正异常,而于1998—1999年和2006—2010年期间为负异常,由晚冬生成区混合层体积的年代际变化引起。STMW形成厚度和面积均呈现类似的年代际变化。合成分析表明, STMW形成体积正异常期间,黑潮延伸体上游南侧STMW生成区,海表涡动能相对负异常期间减小,同时预先层结相对负异常期间减弱,并伴随着海表高度异常。通过混合层收支分析发现,混合层形成体积年代际变化与海洋预先层结调控的混合层底卷吸作用变化同步且大小相当,而与海气形成率变化无关。增强(减弱)的海洋预先层结通过调控STMW形成区冬季混合层底卷吸过程,阻碍(促进)冬季混合层加深,最终使得STMW形成体积减少(增加)。进一步分析表明, STMW形成体积年代际变化受与太平洋年代际涛动相关的风应力旋度异常的远场调控。     

北太平洋副热带模态水形成区潜沉率的年际变化及其机制

根据Huang和Qiu 1995年的潜沉率计算公式,采用同化的海洋模式资料和海洋-大气界面的通量观测资料,计算了北太平洋副热带海域3个模态水形成区逐年的潜沉率,研究了潜沉率产生年际变化的机制.研究结果表明:西部、中部和东部3个模态水形成区潜沉率的年际变化主要周期分别为6,2~5和2 a;北太平洋副热带模态水的3个形成区的潜沉率都发现年代际的变化特征:在1985年以前,西部模态水形成区的潜沉率年际变化最为显著,但1985后年际变化振幅明显减小;在中部模态水形成区,1975~1992年间潜沉率随时间的变化的振幅较大,潜沉率在这段时间内的平均值也达到33.99 m/a,而在1970~1975年间和1993~1998年间潜沉率都小于20 m/a;西部副热带模态水形成区的潜沉率的年际变化与这里海面的净热通量的年际变化有很好的相关性,中部副热带模态水形成区潜沉率的年际变化则取决于局地Ekman流的年际变化,而在东部模态水形成区局地风应力旋度的变化直接影响潜沉率的大小.     

南海上层热含量的年代际变化及影响因子分析

南海上层海洋热力结构年代际变化的研究,是海气相互作用与变化研究的热点之一,对南海区域及更大范围的气候异常的研究和南海海洋环流年际变化的研究都具有重要意义。本文采用多套海温、流场和海气界面通量资料,基于热平衡方程和统计分析方法,分析了南海上层热含量的年代际变化,研究了南海上层热含量影响因子的变化特征,比较了混合层及混合层以下热含量变化的异同,进而探讨了影响因子在混合层及混合层以下的不同作用;利用区域积分海温方程后得到的热量收支方程,诊断南海内区不同海域的热收支方程中的各项,发现了不同海域在影响热收支的物理过程方面存在差异。结果表明:南海混合层的热含量的变化主要受海气界面热通量的影响,夹卷效应在热含量的变化中也有接近1/3的贡献。在整个上层400m的热含量变化中,平流效应占据了主导地位。     

南大西洋副热带偶极子的年际变化

南大西洋副热带偶极子(South Atlantic Subtropical Dipole;SASD)为南大西洋海洋与大气相互作用的主要模态。它的空间型为海表面温度异常呈现东北-西南偶极子分布。当SASD指数大于1,为SASD正事件,小于-1,为负事件。根据1960-2016年HadISST(Hadley Center Global Sea Ice and Sea Surface Temperature)数据,本文鉴别出57年中共发生6次正事件和9次负事件。SASD存在显著的5~8年周期的年际变化特征。本文进一步利用1992-2016年ECCO2(Estimating the Circulation and Climate of the Ocean,PhaseⅡ)模式数据,根据温度倾向方程分别诊断了SASD西南极和东北极的混合层温度变化。诊断结果表明,SASD的年际变化主要来自于表面热力强迫项的年际变化。考虑到表面热力强迫项主要由短波辐射项控制,SASD的年际变化最终来源于短波辐射项的年际变化。     

热带西北太平洋0~300 m热含量的年代际变化

太平洋是海表温度年际变化和年代际变化发生的主要区域,但对太平洋海洋热含量变化的研究相对较少。为此, 本文分析了1980—2020年太平洋上层(0~300 m)热含量的时空变化特征。基于IAP数据,本文首先利用集合经验模态分解法(EEMD)提取不同时间尺度的海洋热含量信号,并利用正交经验分解法(EOF)对不同时间尺度的海洋热含量进行时空特征分析,得到了太平洋0~300 m海洋热含量的年际变化、年代际变化以及长期变暖的时空特征。结果表明,除了年际变化之外,热带西北太平洋上层热含量还存在明显的年代际变化和长期变暖趋势。在东太平洋和高纬度西太平洋,热含量的年代际变化特征并不突出。热带西北太平洋热含量的年代际变化在1980—1988年和1999—2013年较高,而在1989—1998年和2014—2020年期间较低。此外,针对热带西北太平洋热含量的经向、纬向和垂向特征分析,发现这种年代际变化主要发生在5°N—20°N,120°E—180°E,次表层50~200 m范围内。热带西北太平洋热含量的年代际变化对全球海表温度的年代际变化有着重要作用。     

太平洋年代际变化研究进展浅析

综述了近几年太平洋年代际变化形成机制或起因的7种代表性观点,对已有观点作了初步评述,并提出未来太平洋年代际变化研究应关注以下方面:太平洋年代际变化的多重模态及相应的多重机制,不同时空尺度海洋现象间的相互作用,南太平洋年代际变化及在全太平洋年代际变化中的作用,ENSO与PDO的预测,海洋环流的年代际变化及其对气候变化的作用,海洋热能、机械能的收支及转换等关键问题.     

基于热含量探究PDO的三维结构及信号传播特征

基于1815—2013年SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据不同深度的温度数据资料,进行了热含量的计算,并通过EOF分解、功率谱分析等统计方法探究太平洋年代际振荡(Pacific decadal oscillation,PDO)的三维结构和周期性特征。结果表明,太平洋的年代际变化不仅仅存在于海洋表层,海洋300 m以浅均存在年代际变化特征,其中次表层(70 m左右)的年代际变化特征最为显著。功率谱分析的结果显示,北太平洋的年代际变化周期约为18 a。利用SODA数据的温度和盐度资料对北太平洋的Rossby(罗斯贝)波波速进行了计算,计算结果显示,Rossby波向西传播,其波速随着纬度的增大而减小。对300 m以浅水体的热含量时间序列与PDO指数做了超前滞后相关,在热含量序列滞后9 a时相关系数分布与同期相关反相。对不同层次的热含量与PDO指数进行了超前滞后相关,分析PDO的演变特征,结果表明,PDO在低纬度通过Rossby波向西传播,在传播过程中深度逐渐加深。     

GFDL模式对太平洋海表面温度的年际和年代际变率的模拟评估

为评估美国地球物理流体动力学实验室(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory,GFDL)模式CM3、ESM2M和ESM2G对太平洋海表面温度的年际和年代际变率的模拟能力,本文利用GFDL历史试验模拟结果和美国海洋大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)提供的扩展重建的海表温度(Extended Reconstructed Sea Surface Temperature,ERSST)资料,比较模式模拟和观测的厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)和太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)的时空分布、周期及可预报性等。结果表明:三个模式均可以较好地模拟太平洋主要年际信号ENSO和年代际信号PDO,ESM2G对ENSO的模拟最好,CM3对PDO的模拟与观测更为接近。研究结果为进一步利用模式探讨ENSO和PDO的物理机制提供可能的参考。     

南太平洋副热带偶极子对南太平洋辐合带的影响

为研究南太平洋副热带偶极子的局地气候效应,利用Hadley中心的海温数据集Had ISST以及NCEP-NCAR的大气再分析数据,分析了南太平洋副热带偶极子(South Pacific Subtropical Dipole,SPSD)对南太平洋辐合带(South Pacific Convergence Zone,SPCZ)的影响,并探讨了相应的物理过程。研究结果显示,南太平洋副热带偶极子事件线性独立于ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)事件,有明显的季节锁相,于12~2月达到峰值并显著影响SPCZ降水带的位置。其中,正偶极子事件(简称"正事件")期间偶极子东北极区域(暖海温)水汽辐合上升,降水增多;而在偶极子西南极区域(冷海温)水汽辐散下沉,降水减少,因此SPCZ降水带偏北。负偶极子事件(简称"负事件")则相反,东北极降水减少的同时西南极降水增多,从而SPCZ降水带偏南。本研究关于SPSD与SPCZ关系的分析,将有助于更好地理解南太平洋的年际气候变异和海气相互作用。     

南海-西北太平洋季风槽中热带气旋群发的研究 Ⅰ.热带气旋群发的基本特征

应用1979—2005年西北太平洋热带气旋(TC)资料和NCEP/DOE AMIP-Ⅱ逐日再分析资料,在逐年分析南海-西北太平洋季风槽中TC(简称MTTC)生成及其群发的基础上,揭示季风槽中MTTC群发的基本特征,得到几点结论:(1)年平均MTTC群发过程3~4次,8月是MTTC群发最多的月份,占30%,9月次之,而5月份最少,仅占4%;(2)MTTC群发异常偏少年MTTC生成海区范围较常年偏小,位置较正常年份偏南、偏西;而异常偏多年MTTC生成海区范围较大,位置较常年偏北、偏东;(3)MTTC群发主要形成于4种季风槽环流模态中,即季风槽东伸型、反向季风槽型、三气流型、西太平洋季风槽型,其中,季风槽东伸型是MTTC群发的主要环流模态,占60.0%,西太平洋季风槽出现MTTC群发最少,仅占4.8%;(4)季风槽强度和形态的异常可能造成MTTC群发异常,而MTTC群发异常致使MTTC年频数异常。     

Evidence for water exchange between the South China Sea and the Pacific Ocean through the Luzon Strait

An analysis of historical oxygen data provides evidence on the water exchange between theSouth China Sea (SCS) and the Pacific Ocean (PO). In the vicinity of the Luzon Strait (LS) , the dissolved oxygen concentration of sea water is found to be lower on the Pacific side than on the SCS side at depths between 700 and 1500 m (intermediate layer) , while the situation is reversed above 700 m (upper layer) and below 1 500 m (deep layer). The evidence suggests that water exits the SCS in the intermediate layer but enters it from the Pacific in both the upper and the deep layers, supporting the earlier speculation that the Luzon Strait transport has a sandwiched structure in the vertical. Within the SCS basin, the oxygen distribution indicates widespread vertical movement, including the upwelling in the intermediate layer and the downwelling in the deep layer.     

A preliminary study on diatoms and silicoflagellates in cores from CC Zone, the East Pacific

I~IOXSince the add-1970s, in the course of operation and reSearch of DSDP and ODP, abundantremains of diatornS and silicoflagellateS have been found in the ocedc depoSits, especially in thedePOsits below calcium car~e compenSation depth, where the calcareous fOSSils are almOSt dissolved, so that the diatorns and silicoflagellates are taken as an important means to be widely usedin stratigraphical subdivision and correlation and tO reconstruct PaleOCeanic environment since Tertiary in…     

2004年西北太平洋热带气旋特征

本文通过对2004年西北太平洋热带气旋发生源地、月频数、移动路径、强度等方面的分析,找出2004年西北太平洋热带气旋的特征,并对其大气环流场进行了分析,结果表明:2004年西北太平洋热带气旋偏多、偏强,路径以近、远海转向为多,前期赤道东太平洋海温偏低、西太平洋副高位置偏北、偏东,是2004年西北太平洋热带气旋偏多的主要原因。     

太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓渔获分布及渔场水温浅析

根据收集到的渔获量数据、海水表层温度数据和有关文献资料,应用GIS技术对太平洋黄鳍金枪鱼延绳钓渔业进行了定量及定性综合分析。结果表明:太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼渔场主要分布在20°N—20°S之间的热带太平洋海域,具纬向分布特征。对渔获产量同海表温度的分月统计显示:太平洋黄鳍金枪鱼渔场最适月平均表层水温约28℃～29℃,渔场出现频次为偏态分布型。最后,结合有关文献综合讨论了海表温度、溶解氧含量、海流等环境因子与金枪鱼渔场分布和形成机制的关系。     

太平洋海域海气热通量地理分布和时间变化的研究

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了太平洋海域感热通量和潜热通量随时间的变化规律和地理分布特征.研究结果表明,太平洋西北部海域热通量有明显的季节性变化,其余海域这种现象不明显.在太平洋海域总是存在潜热通量最高值区域,而感热通量除冬季20°N以北海域数值稍高外,其余海域数值都很小,没有出现最高值区域.纬度不同热通量随经度的变化规律不同,经度不同,热通量随纬度的分布规律也不同,同时各断面热通量随纬度的分布趋势随季节而改变.     

西北太平洋副热带环流区秋季水体叶绿素a分布及粒级结构

2002年10～11月在15°00′～27°40′N,121°30′～131°00′E的吕宋岛、台湾岛和琉球群岛以东的西北太平洋副热带环流区设测站121个,观测了该区表层和水柱中的叶绿素a质量浓度分布和光合浮游生物粒级结构。结果表明,观测海区秋季叶绿素a的质量浓度较低,变化幅度较小,变幅范围为0.039～0.271μg/dm3。台湾岛至琉球群岛以东的北部测区平均叶绿素a质量浓度高于吕宋岛以东的南部测区。叶绿素a含量的垂直分布在真光层内随深度的增加而增大,在真光层以下却随深度增加而降低。表层水的光合浮游植物细胞丰度较低,并以小粒径的硅藻占优势,细胞丰度约为103个/dm3。粒度分级结果表明,Pico级份的光合浮游生物占绝对优势(86%),Nano级份次之(11%),大细胞的Net级份所占比例最小(3%),呈现出微微型光合浮游生物在寡营养海区居重要地位的状况。     

中太平洋海山演化史及与富钴结壳的关系

中太平洋海山区是海山富钴结壳广泛分布的一个重点地区，目前我国正在该区进行富钴结壳资源调查，了解该区海山形成演化史对研究富钴结壳的成因及其分布规律有重要意义。根据大量的文献资料，对该区海山演化史进行了综述，并对海山与其上生长的富钴结壳的关系进行了探讨。     

西北太平洋沉积物中细菌多样性的研究

利用提取且纯化的西北太平洋地区深海沉积物DNA为模板,利用细菌通用PCR引物扩增16S rDNA片段,构建其文库,建立阳性克隆子RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)酶切图谱.据酶切图谱选择部分克隆测序,并与数据库中的序列进行比对.结果表明,测序的27个序列分属于4个类群:变形细菌(Proteobacteria)、绿屈挠菌(Chloroflexi)、浮游霉菌(Planctomycetes)和酸杆菌(Acidobacteria);其中以变形细菌最多,占62.96%.