渤海、和东海海气交换系数研究黄海

海气之间交换系数的研究报道很多(Anderson,1981; Hicks,1972),但由于观测时间、地点及所取资料的不同,所得结果也不相同。通常认为,风应力系数CD=1.5*10-3,热量CH和水汽CE的交换系数近似地等于CD(Businger,1975),其可能误差为±50%。Deardorff(1968)认为交换系数依赖于边界层的稳定度。而 Bunker(1976)根据他的理论给出了大西洋不同温度层结、不同风速范围下的海气交换系数。Frieche和Schmidt(1976)的实测资料分析表明,交换系数在不稳定条件下比稳定条件下要大得多,赵永平等(1982)也得出了相同的结论。Kondo(1975)在实验的基础上，依据稳定与不稳定条件下的廊线给出了交换系数CD,CH,CE的表达式,其结果与在1974-1975年气团变性实验(AMTEX)中Murty和Nitta等(1976)用热收支法计算的结果及风洞实验结果相一致。 渤海、黄海和东海紧邻大陆,受典型的季风气候影响,夏季的逆温和冬季冷空气爆发产生的强烈不稳定对海气之间的交换系数产生很大影响,因此了解本海区特定条件下非绝热交换系数的量级、变化及分布是十分必要的。本文根据渤海、黄海和东海区实测的水文气象资料,利用 Kondo的计算方法计算了该海区冬、夏季非绝热条件下的动量(CD)、热量(CH)、水汽(CE)交换系数和海面热收支,并探讨了海面热平衡的简化计算方法。     

南海海-气界面热量平衡的分布特征及其与台风活动的关系

有关南海海面热状况与台风及天气系统之间的关系,早为人们所重视。但对热量平衡各分量进行计算,并分析它们与台风活动之间的关系,所见不多。 本文用1968—1972年船舶观测记录,对南海海域内各水域的热量平衡各分量值进行了计算。并将计算结果联系台风的形成、发展和减弱,作了初步分析。     

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。     

海面之上法中海面反射率和观测几何模拟研究

测量离水辐亮度的水面之上测量方法中最大的不确定性因素是太阳耀斑的污染和海面反射率的估算。文章根据Cox和Munk研究结果,利用大量随机数模拟海面波浪倾斜,估算不同仪器观测方向与风矢量几何以及不同仪器视场角下的海面反射率,并估算出不同太阳天顶角及相对风矢量方位角的太阳耀斑基本分布。     

海面动量、热量及水汽通量的浪沫效应──Ⅱ．数值计算及结果比较

本文是“海面动量、热量及水汽通量的浪沫效应”的第２部分。文中根据本课题第１部分方程组及初值化等改写所得方程组,对不同初始滴径和垂直速度的飞沫,在不同背景风场和温度场的情况下,计算飞沫入海距离、速度、滴径和滴温,以及估算飞沫出入海面所携带的动量、热量及水汽量等的变化量。计算结果所作比较说明了飞沫在海气相互作用中的重要作用。     

北黄海春季海面太阳辐射船基观测与分析

利用"中国近海海洋综合调查与评价"2007年北黄海春季航次的资料,综合分析了短波、长波辐射及海面短波、长波反射辐射特征及与云量、气温、水汽压、海面红外温度等的对应关系。结果显示海面太阳入射辐射远大于海面反射辐射,二者相差约1个量级;海面长波辐射总体上大于大气逆辐射,二者相差约40 W/m2,平均净辐射为153.1 W/m2。观测期间大气透射率约为0.45,并据此分析探讨了云对太阳辐射传输的影响,建立了考虑总云量、低云量及水汽压等因素的海面太阳短波辐射经验估算公式,计算结果与实测结果具有较好一致性,均方根误差为11.3 W/m2。最后讨论了太阳辐射船基观测由于船体晃动可能造成的误差影响。     

南海西沙海区5～6月份辐射通量研究--整体公式建立

将南海西沙海区2000年5～6月海面辐射通量（包括太阳短波辐射、海面反射辐射、大气逆辐射和海面长波辐射）与云量、海温、气温、水汽压等气象要素进行了对比分析,发现它们之间存在一定的相关关系,利用这些关系建立了适合于计算南海西沙海区的太阳短波辐射、大气逆辐射、海面长波辐射和海面反照度的经验公式.分析结果表明,采用本文经验公式计算的各辐射通量值与实测资料的误差较一般常用经验公式的计算误差均有不同程度的减小,计算结果与实测结果在变化趋势上也具有较好的一致性.     

黄、东海热量平衡对海水温度变化贡献的估算

用多年平均水温和海面热量收支资料,计算了黄、东海热量平衡,估算了海面热量收支、海洋平流热输送、水体内部涡动热扩散等对水体温度变化的影响,讨论了冷暖水体分布和海洋平流热输送分布的概况.结果指出:秋冬季节,水温迅速下降的原因主要是海面蒸发耗热和南向的冷平流热输送;春夏季节,水温迅速上升的原因主要是进入海面的太阳总辐射的增加和北向的暖平流热输送.结果还指出,黄、东海区,冷水主要位于朝鲜西岸邻近海域和东海东部,前者冬季强,后者春季强,二者均从秋季开始出现,夏季消失;黑潮及其分支的暖平流热输送,春季最大,冬季次之,秋季最小;南向的冷平流热输送,秋季最大,冬季次之,春季最小.     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

东海海面热收支的季节变化

本文研究了东海及其周围海域的热收支的季节变化。冬季在琉球群岛近海感热和潜热都最大,从海面释放的热量,以潜热为主。冬季在云量少的台湾南部海域和黄海,日射量最大,在云量多的琉球群岛近海较小。其夏季日射量,各海域虽有不同,但不显著。根据在海面的日射与长波辐射,感热、潜热各辐射通量,求得海-气之间净热输送。其年平均值是向上的,海洋损失热量。为补充损失,从周围海域,向东海和黄海应有能量流入。对这一热流入量做了估算,年平均值可达7.4×10~3W。如果换算为单位面积,相当于58Wm~(-2)。     

黑潮关键区的海面放热量对长江地区梅雨降水的影响

依据3、4月黑潮关键区(26°-30°N,125°-130°E)的海面放热量,研究了黑潮热状况对长江地区梅雨降水的气候效应。结果表明:黑潮关键区的海面放热量对长江地区6、7月间的梅雨降水有一定的影响,长江地区5个测站(武汉、九江、安庆、南京、上海)的拟合率为9/20-13/20。海面放热量对均匀型梅雨降水影响较大,长江下游地区的拟合率达7/10-8/10。由黑潮关键区3、4月海面放热量及海温距平组成的上海站梅雨降水预测式能较好地符合实况。     

渤海、黄海、东海海面热量平衡的平均状况——Ⅱ.季节变化特征

本文分析了渤海、黄海、东海海面热量平衡诸分量及其总和的季节变化,结果表明,进入海面的太阳总辐射是海洋从海面得到热量的主要来源;海洋从海面失去热量的主要原因,在黑潮海域是海面蒸发潜热耗失引起的,在近海海域,春、夏季海面有效回辐射耗热超过蒸发耗热,秋冬季相反。海气之间的感热交换量较小,冬季较明显。结果还指出,在3—8月海洋计温期,海洋从海面得到热量,在9—翌年2月海洋降温期,海洋从海面失去热量。     

半封闭海区潮波运动问题的构建

利用海底粘滞性条件,首先导出了海底摩擦与海面坡度之间的简单关系式,在此基础上导出了水平流通量与海面坡度的关系式。然后利用连续性方程进一步得到了海面升高即潮位所满足的二阶椭圆型方程,进而导出了以潮位形式给出的半封闭海区岸壁不可穿透条件。最终在给定半封闭海区开边界水位分布的条件下构建了完整的关于潮位分布函数的微分方程边值问题。初步讨论表明,海底摩擦矢量与水平流通量矢量并不在相反的方向上。     

海面动量、热量及水汽通量的浪沫效应──Ⅰ．方程组及初值化

讨论海面浪沫影响动量、热量及水汽等垂直通量的物理过程、提出描述飞沫特征的运动方程、热量方程和蒸发方程，以及确定飞沫初值的计算方法。并给出求飞沫在出入海面过程中所产生的动量、热量及水汽等通量的计算式。     

海面粗糙度方案的适用性研究

由量纲分析导出海面粗糙度与波龄及海面涌浪的状况有关,并对与波龄和波陡有关的两种海面粗糙度模型方案进行了敏感性测试,得出利用波龄模型方案计算粗糙度的误差比利用波陡模型方案小。基于国际上6个不同水深、风区和海况条件的海气交换试验资料,将其分为两组,一组是纯风海或以风海为主海况条件,另一组是以涌浪为主海况条件,测试波龄、波陡模型海面粗糙度方案在不同试验条件下的适用性。结果得出:在各种海况条件下,波龄模型粗糙度方案比波陡模型具有更好的普适性。在纯风海或以风海为主海况条件下,PS07,DGHQ03方案计算的粗糙度长度与实测资料计算结果最接近,GW06方案次之,O02方案计算结果明显偏高;涌浪为主海况条件下两种模型方案计算的粗糙度长度均偏低,O02方案计算的粗糙度长度误差相对较小,TY01方案误差最大。     

基于水上法的四种典型估算遥感反射率方法的应用效果评估

本文简要介绍了M99、R06、G01、L10四种典型水上法估算遥感反射率方法的原理,利用现场观测数据,对四种方法的应用效果进行了评估分析。利用高光谱SAS实测的76个站位数据,对比分析了四种方法结果的差异性以及不同太阳天顶角和云况条件的差异分布,结果表明,四种方法估算的遥感反射率总体差异性不大,有80%站位的差异在10%以内,L10方法的结果更接近四种方法的平均值,R06方法的结果与L10大体相当,当太阳天顶角过大时,四种方法估算遥感反射率的差异较大,在阴天条件下,差异性有小幅度增大。利用高光谱SAS和剖面仪MicroPro同步观测的73个站位数据,分析了四种水上法与水中法计算遥感反射率的差异性,以及不同水体和太阳天顶角条件的差异分布,结果显示,四种水上法与水中法计算的遥感反射率结果差异分布趋势大体一致,约75%站位的差异在15%以内,在较好的比对环境下(去掉近岸站位和太阳天顶角较大的站位),四种方法与水中法差异明显减小,其中,R06和L10方法在处理粗糙海面的天空和太阳耀斑修正方面略优。     

一种改进的随机起伏海面的仿真方法

根据线性滤波器模型的基本原理,提出了一种改进的基于高阶滤波器的随机起伏海面仿真方法.利用Pierson的半经验海浪谱模型,得到了各种不同风速条件下海面随机起伏的仿真结果,并且对仿真结果进行了比较和讨论,结果表明,利用高阶滤波器方法能更加准确地仿真不同风速下的实际海面、更好地再现随机起伏海面的海浪谱特征.这一方法的提出为海浪的物理模拟实验提供了更为准确的数值计算方法,也为研究目标与海面共存条件下高频地波雷达信号的回波特性提供了更好的数值仿真平台.     

大气对微波散射计回波信号衰减的修正方法研究

为了使微波散射计测得的海面后向散射具有足够的精度，必须考虑大气对微波衰减的影响。大气对微波的衰减可以用微波射计来测定。本文将估算晴空、云和降雨天气下的衰减系，讨论计算海面发射率及用微波辐射计剩余亮温估算散射计工作频率下大气衰减的方法。     

浅海环境下溢油海面的仿真

在考虑水深因素的条件下,提出了一种适合于浅海环境下溢油海面的仿真方法,利用TMA谱模型和Marangoni溢油理论模型,计算有限水深下溢油海面的海浪谱;然后根据海浪的色散关系和Longuet-Higgins海浪模型,计算有限水深下溢油海面的铅直位移;并分析了Kitaigorodskii深度函数的特性。仿真结果表明,有限水深下海面的铅直位移比深水的小,而有限水深下溢油海面的粗糙度要比有限水深下和深水清洁海面的都小,结果与Marangoni溢油理论模型相吻合。     

西太平洋热带海面热收支与El Nio

利用经验正交函数方法,分析了1961—1974年期间,西太平洋热带海面总热量交换的分布情况及其年际变化。分析结果表明,西太平洋热带地区海-气热量交换,存在着一种与El Ni(?)o/SO(南方涛动)关系十分密切的分布形式。在El Ni(?)o期间,赤道太平洋日界线附近海洋向大气释放热量明显增多,而其西部则正相反。文章认为这种大尺度海面热收支的年际变化,是该地区风场、温度场及大洋热含量异常变化的综合影响结果,这些变化会对一些气候因子的波动产生一定的影响。