海洋锋信息产品制作方法研究

根据海洋要素梯度统计结果、区域环境特征、实际业务需求及海洋锋影响等,研究了海洋锋诊断阈值和分级,定义了海洋锋各个特征信息,制作了西北太平洋海洋锋二维、三维特征信息产品和声传播损失信息产品。     

对一个西北太平洋上冷锋结构和锋生过程的分析

为做好海上危险天气系统的预报,利用GMS(Geostationary Meteorology Satellite)-5红外卫星云图和美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的航空FNL(Final Analysis)资料对2003年1月3日至4日发生在西北太平洋上的1个典型冷锋结构和相伴随的锋生过程进行了研究。卫星云图显示,该冷锋于2003年1月3日00UTC形成于西北太平洋上空,与锋面相伴随的云带呈东北-西南走向,东起日本岛西南部,西至台湾岛以西。该冷锋于1月4日04UTC在西北太平洋上空消亡。FNL资料分析表明,在锋区内存在1个较大的水平温度梯度带,水平风切变明显。该冷锋在垂直方向上具有明显的“鼻状”结构,“鼻尖”约在900hPa高度上。分析发现锋生函数呈水平带状分布,其后缘基本上与海洋冷锋相重合。900hPa以下的低空锋区内剪切项起主要的锋生作用,850hPa以上的高空锋区内拉伸项起主要的锋生作用,而扭转项与锋生函数的特征一致——锋生作用在锋前最为显著。     

西北太平洋月平均风生流的数值试验

应用正压浅水方程模式对西北太平洋月平均风生流进行了数值试验。当海面风场的尺度与太平洋尺度接近时对西北太平洋不同月份所得到的风生流和西北太平洋实际环流的某些特征十分接近,而西北太平洋水区的风场仅对近岸流的特征有重要影响。对比试验表明,西海岸附近的水深变化对西北太平洋风生流的动力学影响是显著的。     

西北太平洋表面风应力分布和周期特征分析

根据GSSTF资料给出的日平均风应力资料（1991年1月～2000年12月）,分析了西北太平洋12月份月平均风应力场的分布,然后对四个时期,即冬季季风时期,冬夏季风过渡时期,夏季季风时期,夏冬季风过渡时期的风应力场的特征作了研究,结果发现西北太平洋风应力分布有明显的地域性,即地域不同,则风应力分布不同,风应力的变化亦不同.然后用小波分析方法对所取区域的风应力进行了分析,结果表明：西北太平洋风应力存在非常明显的年周期和天气尺度周期;它的中高纬地区和副热带地区纬向风应力均存在明显的半年周期.大气低频振荡在西北太平洋风应力中也很显著.该地区季节内振荡（30～60d）主要是由东亚季风引起的,准两周振荡（10～20d）同纬向西风有密切联系,所以风应力季节内振荡在纬向或经向的表现因地域而异,准两周振荡则一致地首先体现在纬向上;大洋信风区和中部微风区并不存在明显的准两周振荡;中高纬度地区的风应力季节内振荡和准两周振荡都有极明显的年变化特征,冬季振荡较强,而夏季振荡较弱;在西北太平洋副热带海区,风应力低频振荡也有较明显的年变化,但没有中高纬那么显著;El Nino会对西北太平洋西部副热带海域经向风应力的季节内振荡产生影响,使之强度增强.西北太平洋强度最强的季节振荡存在于中纬西风带洋区;低纬信风带洋区则具有最明显的年际振荡,周期为2～3年和5～7年;中纬西风带洋区纬向风应力也存在明显的年际振荡.     

西北太平洋水汽输送异常及其与中国夏季降水的耦合模态

基于长时间序列的大气资料,计算了西北太平洋地区的水汽输送通量,分析了水汽输送通量场的时空变化特征,并给出了西北太平洋水汽输送通量与中国夏季降水异常的耦合模态.结果显示:西北太平洋水汽输送通量场具有显著的经向型、辐散型和纬向型3个主要的空间型,这三种模态的年循环特征都很显著.夏季,西北太平洋水汽输送通量异常以辐散型为主,且具有显著的准两年周期振荡特征和明显的年代际变率;在西北太平洋水汽输送通量与中国夏季降水异常前三类主要的耦合模态中,水汽输送通量异常以纬向型和辐散型为主.分析表明,西北太平洋水汽输送通量变化是影响中国东部降水异常的重要因素之一,而西太平洋暖池区、黑潮流域和中国近海尤其是南海海域则是向中国输送水汽的关键区域.这可为西北太平洋海气相互作用过程及其对中国气候的影响研究提供了必要的科学依据.     

对马海峡环流季节变化的模拟及分析

在利用改进的POM模式的基础上,嵌套西北太平洋区域模式HAMSOM结果,建立1个日本海对马海峡海域斜压准预报模式.通过与已有的观测和研究进行对比,得到较为可信的模拟结果.以温度场和盐度场为参考,系统分析讨论该海域的环流结构及其季节变化.对于温度锋和盐度锋的位置,以及对马暖流的流核等存在争议的问题给出了相应的解释.对马海峡作为日本海的上层水体主要输入区域,对马暖流携带的高温高盐水经过该区域时,在温盐等方面呈现出自南向北的递减变化趋势.对马暖流被对马岛分为东西两支,流核深度随季节变化,并且明显存在双核结构.     

北太平洋海洋环流遥相关现象

本文着重分析北太平洋海面温度(以下简称海温)的功率谱和相关场特征.结果表明,在赤道东太平洋上,海温的演变表现出显著和一致的准3.5年振荡特点.这一特征振荡还能影响到其他海域的海温变化,并在北太平洋中部和西北太平洋地区激发出一些明显的遥相关现象,从而把热带太平洋上的埃尔尼诺现象与中、高纬度的海洋环流过程紧密联系起来.最后,文章还对各关键海域上的海温异常及其遥相关的可能机制作了深入探讨.     

2021年5月江南持续强降水的准双周振荡及可能成因

2021年5月江南地区降水量是近40年最多的,达到常年的2倍,严重影响了人民的生产和生活。基于逐日的降水和NCEP再分析资料,本文对2021年5月江南地区的异常降水事件进行分析,并重点分析了降水的准双周振荡特征及可能机制。结果表明,乌拉尔山阻塞和异常偏西、偏北的西北太平洋副热带高压(简称为副高)为持续性强降水提供了稳定的大气环流形势。来自北大西洋的Rossby波的能量向欧亚大陆频散,维持欧亚遥相关(Eurasian teleconnection, EU)稳定的正位相,使冷空气不断南下影响江南地区。异常偏西、偏北的副高有利于来自孟加拉湾、南海和西北太平洋的暖湿空气输送至江南地区。来自热带的暖湿气流与高纬度南下的冷空气在长江流域及其以南地区形成锋面,产生降水。副高脊线和西伸脊点的准双周振荡引起江南地区降水的南北摆动,造成降水量和降水落区的准双周振荡。此外,海洋大陆(Maritime continent, MC)附近对流活动也具有显著的准双周振荡特征,可能通过激发东亚遥相关波列影响副高位置和强度的准双周振荡,进而造成江南降水的准双周振荡。     

北极海冰与西北太平洋热带气旋活动关系的初步分析

本文根据1953～1984年间北极海冰资料和西北太平洋热带气旋资料,统计分析了北极海冰覆盖面积与西北太平洋（包括南海）的热带气旋之间的关系。结果表明,冬半年北极海冰覆盖面积的变化对西北太平洋热带气旋的活动有显著影响,海冰覆盖量偏少年,生成在西北太平洋及登陆我国的热带气旋数偏多;海冰覆盖量偏多年热带气旋数偏少。     

西北太平洋大气异常反气旋对海平面高度和海洋表层环流的影响

利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的风场数据和SODA2.2.4版本的再分析流场和海平面高度数据,采用合成分析的方法研究了1971—2010年伴随印度洋海盆增暖(India ocean basin mode,IOBM)而发生的西北太平洋异常反气旋(Northwest Pacific anomalous anticyclone,NWPAC),以及由其引起的海洋表层环流和海平面高度异常的变化。伴随IOBM所形成的西北太平洋反气旋在夏季时强度最大,并对西北太平洋上层海洋环流和海平面高度异常有显著影响。西北太平洋异常反气旋会引起海洋反气旋环流异常,对应着海面辐合、海平面高度升高。南海上层海洋对西北太平洋大气异常反气旋的响应准同步,而菲律宾以东上层海洋的响应约滞后一个季节,海洋反气旋环流异常在秋季时达到最强,这种延迟可能和该纬度上西传Rossby波对海洋的调整有关。     

西北太平洋区域海洋溢油合作法律框架构建初探

西北太平洋区域海洋溢油风险大,海洋环境的整体性要求建立有效的溢油合作机制。然而《西北太平洋行动计划》框架下的溢油合作机制缺乏约束力,合作进展缓慢。国际油污防治法律体系也不能有效促进该区域溢油合作。为此,西北太平洋区域溢油合作法律框架构建可以借鉴地中海区域的公约-议定书模式,制定框架公约和具体议定书,完善定期会议制度、资金制度以及争端解决制度等。     

亲潮延伸体海区一次海雾过程的观测研究

西北太平洋是全球海雾最多的海域,但由于观测资料匮乏,对开阔大洋上海雾形成机理的个例研究很少.2019年9月12—14日,中国北极科考船"向阳红01号"在亲潮延伸体水域捕捉到一次海雾事件.主要利用船载观测数据,分析了海雾形成的物理过程.结果表明,这是一次温带气旋的暖锋和局地海洋锋(海面温度锋)共同影响下的海雾过程.伴随暖...     

利用观测资料研究赤道东太平洋海温演化的非线性特征

在前人利用时滞自然振子方程研究赤道东太平洋海温演变特征的基础上,根据实际观测资料,反演获得了描述赤道东太平洋海温演变的时滞自然振子方程,并根据此自然振子方程初步研究了赤道东太平洋海温演化的非线性特征,获得了一些有意义的结论。     

基于正交匹配小波算法的台风云系提取研究

西北太平洋是世界上台风发生频率最高、强度最强的一个海区,因此对西北太平洋台风的发生发展进行相关的分析研究是很有意义的。论文中利用静止卫星观测数据,进行了滤波、去噪等预处理,及综合优化的云检测处理;在此基础上,利用改进的正交匹配小波算法,实现了西北太平洋地区台风云系特征的提取。运用该算法提取出的台风云系特征参数简单,与其他算法比较,尽管提取精度有待改进,但是用于台风的监测预警可提高效率,适用于台风预报预警监测的业务化应用。     

西北太平洋常规SST资料的客观分析方法研究(Ⅰ.旬平均船舶报资料分析)

本文根据西北太平洋旬的常规SST船舶报资料的采样特点,提出了一种与之相适应的客观分析方法。通过对1999年2月中旬和8月中旬资料的详细分析,发现冬半年和夏半年的资料水平有一定的差异,并给出了一种在此基础上的资料质量控制方案。本文采用逐步订正法对资料进行客观分析,与人工分析结果对比表明,这种方法能相当好地刻画西北太平洋的海温分布特点。     

副热带海域的海洋加热异常及其对副高的影响

海洋在天气、气候及大气环流变化过程中起着重要作用,海洋热源的异常分布是造成长期天气异常的重要原因。海洋对大气的作用主要是通过海气界面的热量交换来实现的，因此,直接运用海气热量交换来考虑海洋对大气的加热作用,分析海洋加热异常对长期天气、气候及大气环流的影响,具有更明确的物理意义。 西北太平洋副热带高压是造成我国旱、涝及天气变化的主要副热带天气系统,对我国夏季气温、雨带位置及强度影响很大。西北太平洋中、低纬副热带地区是海洋向大气提供热量和水汽较多的地区,也是海气相互作用最强烈的海域,这一地区的海洋加热对西北太平洋副热带高压的变化将有直接影响。本文分析了冬季西北太平洋副热带海域海洋加热主要场的分布特征,指出了海洋加热与西北太平洋副热带高压的关系。结果表明,冬季该海域海洋加热较常年偏多时,冬、春至初夏副高偏弱,位置偏东、南(6月副高脊线位置除外);反之,海洋加热较常年偏少时,副高偏强,位置偏西、北(6月副高脊线位置除外)。该海域海洋加热对副热带地区大气环流,尤其是副热带高压环流的变化有着重要作用。本结果对预测西北太平洋副热带高压的变化,研究中纬度海洋加热对西北太平洋副热带高压及其大气环流的影响有十分重要的意义。     

基于气候性温盐关系模型对Argo数据进行质量控制的研究

通过全球Argo计划的实施,我们获得了大量的温盐剖面数据。如果对浮标所在洋区的状况不是很了解,很难判断Argo浮标电导率传感器的工作状态及盐度数据的可靠性。为了避免错误的数据,必须对Argo进行有效的质量控制。国家海洋信息中心根据西北太平洋海区的南森站和CTD温盐数据,建立了高质量的气候学温盐数据集,对投放在西北太平洋海区的Argo浮标数据进行了相应的质量控制。结果表明,利用Argo浮标所在海区的气候学数据对Argo数据进行质控是比较有效的方法之一。     

全球海温异常的年代际变化

本文首先应用子波变换技术对１９５０￣１９９６年赤道东太平洋的逐月海温距平序列作了分析。发现海温异常存在着明显的准２年,准５年和年代际变化,１９９７年前后为海渐异常的年代际突变时间;然后用全球格点海温资料分析了年代际变化的空间特征,结果指出１９７７年后赤道东太平洋平均海温比１９７７年前的２８年平均海温增暖０．４￣０．５℃,而西北太平洋的海温降低达０．６℃,大西洋北部的年代际降温也达到０．６℃。     

西北太平洋异常变化

根据国家海洋局全部海洋站的水温和水位资料,以及“热带海洋和全球大气(TOGA)”的ADCP测流和CTD资料计算并分析了黑潮源流区输入西北太平洋的北向质量通量和西北太平洋及其邻近海域的水温、水位的异常变化,同时还应用美国宇航局Goddard地球观测系统(GEOS)/四维资料同化系统(DAS)计算并分析了西北太平洋的海面潜热通量的空间和时间变化.结果表明,北向质量通量具有明显的年际变化.这种年际变化与西北太平洋水温、水位和潜热通量的变化有着合理的因果关系.当前者减少时,后3者也明显减小.其物理解释是从热带西太平洋输入西北太平洋的海水质量和热量的减少将导致西北太平洋的减水和热量收入的减少,而热量收入的减少又将会引起水温和潜热通量的减小.     

2017年7-10月西北太平洋TC生成异常特征及成因分析

利用CMA-STI热带气旋最佳路径数据集和NCEP/DOE再分析资料,对2017年7—10月西北太平洋热带气旋(TC)生成异常特征及大尺度环流成因进行了分析。结果表明:(1)2017年7月西北太平洋TC生成个数异常偏多、生成时间集中,7—10月TC生成位置异常偏西;(2)西北太平洋副热带高压7月下旬持续减弱东退和20～60 d季节内振荡异常活跃是该时期西北太平洋TC频繁生成的重要原因;(3)西北太平洋上空大尺度环流异常造成了2017年7—10月西北太平洋TC生成位置偏西。西北太平洋中、东部海域为强盛副高控制,但在南海至菲律宾以东洋面季风槽活跃,该海域对流层低层形成气旋性涡旋、高空散度和低层涡度大、垂直风切变偏小、对流层中层湿度大。而西太平洋越赤道气流与西北太平洋上空大尺度环流一致变化,越赤道气流偏弱,仅有位于105°E的越赤道气流较强,使得西北太平洋上空利于TC生成的环流西移;(4)受La Nina事件发展影响,赤道太平洋出现东风异常以及Walker环流异常偏西,使得与TC生成有关的大尺度辐合中心西移,造成TC生成位置偏西。