东海黑潮途经海域岛屿测站表面海温年变化及年际变化特征

本文依据东海黑潮途径海域岛屿测站资料采用滤波，调和分析，能谱方法探讨了该海域表面海温年变化及其年际变化特征，并浅释了其物理机制，其结果表明：东海黑潮沿途海温年变化趋势十分相似，其数值特征较相邻海域变化缓慢，年周期分量占绝对优势；年际变化具有显著的３年和６－７年准周期变化，还存在１０－１１年和２０－２２年准周期趋势变化。这些准周期与某些大尺度海－气现象密切相关，在全球水文气象要素和现象的年际气候变化     

东海黑潮流量的年际和年代际变化

本文基于日本气象厅1956—2005年间在东海PN断面获得的观测资料,结合NCEP风场资料,研究了东海黑潮流量的年际和年代际变化特征,并探讨了西北太平洋风场和太平洋年代际振荡(PDO)对黑潮流量年际和年代际变化的影响。结果表明,东海黑潮流量基本服从正态分布,主要集中在19—33Sv范围内,其多年平均值为24.30Sv(1Sv=106m3/s);季平均、冬、夏季黑潮流量都存在着显著的年际和年代际变化。东海黑潮流量输送具有长期的线性增强趋势,在1956—2005年间它们分别增加了8.73Sv、9.86Sv和9.38Sv。相关与合成分析结果表明,黑潮源区和东海黑潮流域上空的经向风异常是黑潮流量年际变化的重要影响因素,而PDO则对黑潮流量的年代际变化有重要作用。     

中国沿海近31年冬季海平面变化特征

利用29个海洋观测站的31年（1980－2010年）水文气象观测资料,分析了中国沿海近31年冬季海平面的时空分布特征与长期变化趋势。结果表明：①中国沿海冬季海平面近31年呈现明显的上升趋势,平均上升速率为3.1 mm/a,高于全年的上升速率,渤海、黄海、东海和南海沿海冬季海平面变化呈现明显的区域特征;②中国沿海冬季海平面存在显著的年际和年代际变化,其主要显著变化周期有准2 a,4～7 a,9 a左右及18.6 a。由于受西太平洋暖池和黑潮与我国近海之间的水体交换影响,东中国海4～7 a的周期明显,其振幅最高,并且其周期性震荡的高位时期与赤道西太平洋暖池区的厄尔尼诺发生期间相吻合;③以浙江坎门（121°17′E , 28°05′N）为界,中国沿海冬季海平面还呈现出南北变化反相的跷跷板特征,该现象反映了中国沿海冬季海平面的气候性特征。受季风、海流、气压以及降水等因素的影响,冬季海平面的变化区域特征明显;④近31年, 中国沿海冬季气温、海温与海平面均呈显著上升趋势,上升幅度分别为1.8 ℃、1.4 ℃和135 mm,高于全年上升幅度。     

黑潮延伸体海域海平面年际变化及其与海流的关系

利用黑潮延伸体海域海平面异常(SLA)数据和SODA海流资料,分析海平面和海流的年际变化特征,以及两者之间的关系。分析发现黑潮延伸体SLA的第二模态是黑潮大弯曲模态,存在29个月的准两年显著振荡。该海域海平面具有显著的年际变化,且与ENSO和PDO密切相关,2002-2004年的黑潮大弯曲期间,海平面与Nino3指数的相关系数为0.74。海平面年际变化和海流关系密切,黑潮延伸体主轴两侧海平面具有显著的季节和年际变化,急流呈大弯曲路径(1993-1996、2002-2004)时,流轴稳定流速大,流轴影响深,急流主轴南侧海平面较高,达到年际变化的最大值,主轴两侧海面高度梯度大。非弯曲期间,急流主轴南压,海流强度减弱,此期间海平面低,主轴两侧海面高度梯度较小。黑潮延伸体上游区海平面变化受黑潮大弯曲影响更为显著。上下游区的海平面和比容海平面的年际变化较为相似,黑潮延伸体海域海流和比容效应共同调控该区域海平面变化。     

东海黑潮及其上游硝酸盐输送年际变化的模拟研究

利用一个太平洋区域分辨率为12.5 km的ROMS-CoSiNE海洋物理-生态耦合模式1997-2016年的积分结果,对东海黑潮硝酸盐输送的年际变化进行分析。结果显示:东海黑潮的硝酸盐输送存在约3 a与7 a的年际变化周期,且在100~400 m深的次表层与400~800 m深的中层水中变化较为显著。东海黑潮上游海水中,南海水及直接汇入东海黑潮的西太平洋海水对黑潮硝酸盐的年际输送变化具有重要影响。其中,南海水主要影响东海黑潮中层水的硝酸盐输送,而西太平洋海水对东海黑潮次表层水硝酸盐的输送影响较为显著。     

东海陆架环流季节变化的模拟与分析

在改进POM模式基础上,建立1个中国东部海域斜压准预报模式,利用全球海洋模式结果并结合实测资料以及高精度卫星遥感SST资料,进行了东海陆架海域温盐及环流年循环的数值模拟,并系统分析了东海陆架环流系统及其季节变化、各暖流的路径等广为关注的问题。模式结果表明：黑潮主轴主体沿陆架坡折走向,中段黑潮流幅由南至北增宽,流速变大,流核所达深度变浅。浙闽沿岸流是一典型的季风环流,台湾暖流终年表现出东、北两分支结构,其分支表现出明显的季节性变化特征。在东海东北部陆架海域,冬季黑潮以其分支形式向北入侵,夏季则主要以大陆边缘流的形式向北进入陆架。论文对各暖流的水源也进行了相应的分析。     

南海北部深水海域温度以及盐度的季节及年际变化特征

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)再分析资料,分析了南海北部深水海域温度及盐度的季节和年际变化特征,讨论了季节及年际变化时间尺度上黑潮通过吕宋海峡对南海北部温、盐场的影响.资料分析表明:南海北部深水海域温、盐场存在明显的季节及年际变化特征.在气候平均态下,吕宋海峡处黑潮对南海北部温、盐场的影响主要存在于119°E以东;黑潮对南海的入侵程度在冬季最大,可影响到118°E附近;在秋季最小.吕宋海峡以西的温度水平梯度在秋季最弱,而盐度水平梯度则在夏季最弱.在吕宋海峡处黑潮形变的南侧,温、盐场年际变化信号最强.通过EOF(Empirical Othorgnal Function)分析,发现南海北部深水海域盐度和温度场第一模态的最大变率均分布在吕宋海峡处黑潮形变的南部,且均具有2～5 a的年际变化周期.另外,在年际变化时间尺度上,南海北部深水海域盐度场受黑潮形变的影响较大,在黑潮流量大的年份吕宋海峡处盐度值较低,在黑潮流量小的年份吕宋海峡处盐度值较高,而温度场则和Nino3.4指数呈明显的负相关变化.     

冬季黄海暖流区的空间变化和年际变化特征

利用了多年连续的冬季水文调查数据,以黄海暖水舌作为黄海暖流的示性指标,采用经验函数正交分解及相关分析的方法,探讨了黄海暖流的年际变化特征,结果表明:1)黄海暖流的强弱存在4～7 a的年际变化周期,并与冬季局地季风的经向分量具有较好的相关关系;2)黄海暖流的流轴存在一个3～6 a的变化周期,而且其流轴的摆动明显受冬季季风纬向分量的影响;3)季风增强,黄海暖流增强且流轴西移.     

东海黑潮上层环流季节、年际变化与局地风应力关系

利用SODA资料,选取东海PN断面,计算了东海黑潮上层质量输送量的季节、年际变化,并分析其变化周期:其季节变化是夏季最大,冬季最小;普遍存在着2～4 a的年际变化周期,更低频的年际变化周期在1970年代末由20 a减小到8 a左右.用矢量EOF方法对东海的局地风应力场进行分析,发现经向风应力的变化在东海风应力变化中占主导地位.计算东海黑潮区域的平均经向风应力,发现与PN断面上层输送量的季节变化类似,也具有2～4 a的年际变化周期.局地经向风应力的季节变化与东海黑潮上层质量输送量的季节变化关系密切(92%),而与下层质量输送量相关系数只有24%.     

春季东海黑潮海表温度与风场的年代际变化特征

利用高分辨率遥感海表温度和海表面风场数据,通过经验正交分解(EOF)和合成分析等方法对春季(3—5月)东海黑潮海温暖舌和海表面风场的年代际变化特征进行分析。结果表明:春季黑潮海温暖舌存在明显的年代际变化特征,在1996/1997年发生由弱到强的位相转换,该年代际变化主要受到北太平洋涡旋振荡(NPGO)的调制。进一步研究表明,与气候态相反,春季黑潮海表温度和风场散度在年代际尺度上表现出显著的负相关关系,合成分析表明,该现象主要是由黑潮西侧东海陆架海域海温的异常增暖所造成。     

台湾恒春汛期(6～9月)降水的百年变化及预测研究

利用1897～2007年共111年台湾恒春降水量资料,分析了恒春汛期降水的年际和年代际变化;并用1951～2007年北半球500 hPa高度、北半球海平面气压及北太平洋海温资料,通过合成分析、相关分析及对比分析方法,研究了恒春汛期降水与北半球500 hPa高度场、北半球海平面气压场和北太平洋海温场的联系。结果表明:恒春汛期降水具有明显的年际和年代际气候变化特征;恒春汛期降水异常多寡年份,北半球500 hPa高度距平场分布具有明显不同;前期冬季1～2月东半球极涡和前期3月北大西洋涛动的强弱变化,对恒春汛期降水有较好的指示意义。前期各月黑潮区海温与恒春汛期降水均表现为较好的正相关,其中1～2月相关最好;加利福尼亚海流区海温与恒春汛期降水均表现为负相关,其中3～4月相关较好;前期1～2月黑潮区冬季关键区海温及3～4月黑潮区春季关键区与加利福尼亚海流区春季关键区海温距平和之差均对恒春汛期降水具有很好的预测指示性。海洋因子比大气因子对恒春汛期降水影响更为显著。     

中国东海黑潮海温变化特征及成因分析

利用新建的中大温盐资料集、HadISST和ICOADS的逐月海温资料,对东海黑潮关键区30 a(1981—2010年)气候态海表温度气候特征进行分析,并利用SODA海表资料尝试找出海表温度变化的特征及原因。结果表明:在东海黑潮关键区范围内,1981—2010年海表温度整体呈现增温趋势,春冬两季增暖幅度最大,1997年是海温气候异常由负到正的转折点;利用SODA表层和次表层温度和海流资料分析看出,海表温度的增强主要是由经向平流增强带来的增温效应;此外,1 000 m以浅东海黑潮关键区1997年后比1997年前海水增暖系统更加深厚,500 m以浅东海黑潮主流区流速表层约每10 a增加0.6 cm/s,趋势随深度增加而减小,年际变化较显著且与ENSO变化周期一致,海表海温约每10 a增加0.2～0.3℃,海下100 m附近增速最大。     

源区黑潮热输送低频变异及其与中国近海SST异常变化的关系

基于长时间序列的水温和盐度资料，通过动力计算方法估算了源区黑潮（18°N断面）热输送量，分析了源区黑潮热输送变异和中国近海SST异常的年际、年代际时空变化特征及两者之间的相互关系．结果显示，源区黑潮热输送异常呈现出显著的以2—7、10～20a和约30a为主周期的年际、年代际变化，且具有线性增强的长期变化趋势．并约于1976年前后发生了一次显著气候跃变．中国近海SST年际、年代际异常变化的最显著区域位于渤海、黄海、东海海域和台湾海峡．源区黑潮热输送变异在年际、年代际尺度上与中国近海SST异常变化密切相关，源区黑潮热输送变异可能是影响中国近海SST异常变化的重要因素之一．     

黑潮延伸体海域海平面变化及其与比容变化的关系

使用AVISO高度计海面高度异常、SODA的温、盐和混合层深度资料,研究黑潮延伸体(KE)海域海平面变化及其与海水比容变化的关系.1993-2007年KE上游区海平面上升,而比容海平面则微弱下降;两者均具有年代际和年际变化,在年际尺度上的差异显著.KE下游区海平面年代际变化明显,而比容海平面表现出显著的年际变化特征.海...     

太平洋海气界面净热通量的季节、年际和年代际变化

根据 COADS资料 ,使用经验正交分解 (EOF)等分析方法 ,研究了北太平洋海气热通量的季节、年际和年代际变化特征。分析结果表明 :北太平洋海洋夏季净得热 ,冬季净失热 ,且黑潮及其延伸体区失热最大。净热通量年际变化较明显 ,北太平洋西部模态水形成区冬季净热通量和副热带失热区春季净热通量的年际变化都主要依赖于潜热和感热通量的年际变化。夏季净热通量的低频变化中心在热带 ,冬季低频变化中心在黑潮及其延伸体区。冬季赤道东、西太平洋净热通量异常的年际变化相反 ;在热带北太平洋中部年际变化达到最大。夏季热带太平洋是净热通量异常的年际变化最大的海域 ,沿赤道两侧在 16 5°E处呈偶极子型分布。     

黑潮跨陆架入侵东海年际变化的数值模拟

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等过程。模式首先进行了6年的气候态模拟,然后进行了1993到2015年的后报模拟。模式很好地再现了东海陆架已知的环流结构,模拟出的对马海峡和台湾海峡的年平均流量和观测结果也比较一致。基于模式结果,利用旋转经验正交函数(REOF)的方法,对黑潮跨过200m等深线流量的年际变化进行分析。REOF的主要模态表明,黑潮跨过200m等深线对东海陆架的入侵主要发生台湾东北,并且入侵主要集中在黑潮次表层水中。主要模态的时间系数表明,黑潮入侵东海陆架的年平均流量存在一个8年的变化周期。相关性分析表明,黑潮入侵东海陆架的年际变化和太平洋年代际振荡PDO(Pacific Decadal Oscillation)指标具有显著的负相关,其相关系数达–0.63。该相关可以通过如下过程解释:PDO会导致东太平洋风应力涡度异常,由Sverdrup关系可知向赤道的体积输运也会相应地产生异常,根据质量守恒,向赤道体积输运的异常必然通过西边界流-黑潮的异常来平衡,从而导致黑潮入侵东海陆架强烈的年际变化。     

台湾以东黑潮的低频变化及机制研究

本文基于AVISO（Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data）1993-2015年间的海表面绝对动力高度数据,研究了台湾以东黑潮的低频变化特征,并探讨了影响其变化的机制。结果表明,台湾以东多年平均的黑潮流幅值约为136 km,表层流量值约为7.75×104 m2/s,对应的标准差分别为28 km和2.14×104 m2/s。台湾以东黑潮不仅具有显著的季节变化特征,还具有显著的年际变化特征。功率谱分析结果表明,台湾以东黑潮表层流量具有1 a和2.8 a的显著周期。空间上,台湾东南部黑潮的年际变化幅度比东北部强烈。相关性及合成分析结果表明,台湾以东黑潮的年际变化与PTO（Philippines-Taiwan Oscillation）之间存在显著的相关性。PTO年际震荡所导致的副热带逆流区反气旋式涡旋与气旋式涡旋的相对强度是影响台湾以东黑潮年际变化的主要动力因素。     

东海海平面变化的综合分析

利用1993年1月至2011年12月的卫星高度计数据,研究了东海海平面变化的季节信号、线性趋势和低频信号,并结合风应力资料、Ishii温盐数据和海表面温度数据分析了季节信号和低频信号的驱动机制。东海季节性海平面变化主要由年信号组成,其占海平面变化的大部分;年信号振幅和相位的分布具有明显的区域差异;东海季节性海平面变化主要受海面风和海水热膨胀驱动,而且在不同季节、不同区域,两种驱动机制的作用存在明显差异,主导地位也不断变化;季节信号还受到黑潮的一定影响。1993-2011年间东海海平面线性上升速率为3.28mm/a,各海域海平面上升速率不同。东海海平面变化低频信号与比容海平面变化低频信号具有显著相关性,最大相关系数为0.55;东海比容海平面变化低频信号与SOI低频信号同样具有一定的相关性,最大相关系数为0.3。ENSO通过大气环流和黑潮洋流等对东海海域的比容海平面变化产生影响,比容海平面变化进而对东海年际间海平面变化产生调制作用,因此ENSO可以通过东海年际间比容海平面变化对东海年际间海平面变化产生影响。     

渤海无机氮年际变化分析

根据1985－1998年渤海断面资料分析，高浓度无机氮水体从断面近岸海域通过底层水体逐年向渤海中剖迁移和扩散。断面海域底层一无机氮浓度的年际变化可以比较稳定地反映水体的富营养化程度。渤海断面海域硝酸盐氮、亚硝酸盐氮年际变化的主要部分原本呈现准平衡态变化，由于海水污染程度的持续增长，破坏了这种准平衡态年际变化，海洋生物－化学过程仅能够维持其年际变化的次要部分呈现准平衡态变化，但是不足以阻止其主要部分脱离准平衡态变化。海洋生物的繁殖和聚集密度对无机氮浓度的空间分布有重要影响。     

黄海和东海表层悬沙浓度年际变化特征

运用547 nm反射率、海表温度和海表风场遥感数据,分析了黄、东海表层悬沙浓度的年际变化特征、影响因素和形成机理。研究区近岸海域表层悬沙浓度较高,远离陆地的海域悬沙浓度一般较低,且存在明显的季节变化,其季节变化的敏感区(变化较大的区域,其反射率差大于1%)为浑浊羽状流分布区域和近岸海域。该羽状流从江苏海岸向东偏南方向延伸至黄、东海陆架中部,其边界以4 mg/L表层悬沙浓度为标志,冬季最盛,夏季最弱,甚至消失。研究区表层悬沙浓度也存在明显的年际变化,其冬季敏感区为浑浊羽状流与朝鲜半岛之间的海域(即羽状流东北部)、台湾海峡、近岸海域、浑浊羽状流南部边缘;其夏季敏感区主要是近岸海域。悬沙浓度年际变化的幅度略小于季节变化。冬季黄海暖流和台湾暖流对浑浊羽状流的扩散起阻碍作用,二者基本框定了该季节浑浊羽状流的边界范围,其年际变化形成多年尺度上冬季表层悬沙浓度的敏感区。虽然风浪作用对悬沙浓度变化有影响,但不是影响年际变化的主要因素。研究区冬季浑浊羽状流的形成和扩展的变异是受陆架环流控制的,是表层悬沙向深海输运的重要因素。此外,对敏感区的平均海表温度与南方涛动指数(SO)I、太平洋十年涛动指数(PDO)I的相关分析结果表明,本区陆架环流的宏观格局受到了厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和太平洋十年涛动(PDO)的影响,而PDO的影响弱于ENSO。