南海中尺度涡强度的季节和年际变化分析

为了研究南海中尺度涡强度的季节和年际变化规律,利用Matlab提取50 a(1958~2007年)简单海洋资料同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA)月平均数据集中流场和海表面高度场数据,应用一个涡旋自动探测算法对南海中尺度涡初始生成位置进行分析,并分析了海表面高度异常均方根值的季节变化和年际变化。结果表明:50 a里南海中尺度涡主要分布在吕宋岛西北海域、吕宋岛西南海域和越南以东广大海域,秋、冬季中尺度涡能量较高,春季中尺度涡最弱,中尺度涡强度高值区年际变化明显。从季节变化上看,海面高度异常均方根春、夏季最小,秋冬季最大;从年际变化上看,与同时期Nino3指数有显著负相关,周期大约为3 a。     

南海东北部海域中尺度涡的季节和年际变化

采用7a的T/P高度计资料对南海东北部海域海面高度异常及其季节变化和年际变化进行研究。研究表明该海域是中尺度涡的高能量区,尤其经常生成强的反气旋涡;海面高度异常的均方根高值区(即中尺度涡的高能量区)主要分布在台湾西南部(21.3°N,119.0°E)和吕宋岛西北(19.5°N,119.5°E)附近的深水海域;海面高度异常的均方根值随季节有明显的变化,春季是中尺度涡最弱的季节,均方根值最小,夏季次之,秋、冬是中尺度涡最强的季节,均方根值最大;海面高度异常的均方根值也表现出显著的年际变化,特别在ElNi no事件期间(1997年)其年均方根值最小。     

南海涡致热输送时空变化特征分析

利用11年高分辨率的(OGCM for the Earth Simulator,OFES)模式数据,计算南海涡致热输运(EHT),分析其时空变化特征。并利用卫星高度计数据验证OFES模式模拟南海涡致热输运的可靠性。研究结果表明,南海涡致热输运高值区主要分布在西边界流区,在南海北部和越南东南条带状区域,沿着中尺度涡运动路径,北部条带为向极输运,南部条带为向赤道输运,最大值达到了180MW/m。两高值区中间输运很小,沿着2500m等深线,为涡中心运动路径。南海中部涡致热输运较小。无论暖涡、冷涡,产生的致热输运均为顺时针方向。南海涡致热输运也存在明显的季节和年际变化。越南东南秋季输运最大,春冬季次之,夏季最小;南海北部则是春冬季最大,夏季最小。而在年际上,越南东南在2003、2007、2011年较大,南海北部则在2004、2007、2010年较大。     

南海涡动能比季节变化特征及机理分析

基于1993-2012年Aviso海面高度异常资料识别中尺度涡,计算南海海域涡动能比,并结合涡旋移动轨迹对气旋涡、反气旋涡的时空分布特征进行分析。结果表明,涡动能比能直观刻画区域涡旋活跃程度,结合涡旋移动轨迹后能有效反映涡旋演变过程。冬季季风期,南海中尺度涡最为活跃,反气旋涡、气旋涡交错分布在南海东部。台湾岛西南反气旋涡大多向西北方向移动,少数在气旋涡作用下向西南方向移动。越南东部涡旋呈偶极子分布,夏秋季北部是气旋涡,南部是反气旋涡,冬季北部是反气旋涡,南部是气旋涡。     

2000年夏季南海环流的改进逆方法计算

基于2000年8月航次在南海调查资料,采用改进逆方法,并结合TOPEX/ERS分析的SSH分布,获得以下的主要结果:(1)南海中部和西南部环流系统主要受反气旋环流所支配.主要有越南东南反气旋涡W₁,其水平尺度约为300km,垂向深度可达1000m以深,流速很强,其最大流速为79cm/s左右,还有暖涡W₂以及吕宋岛西南反气旋涡环流系统W₃.其次,在反气旋涡W₁与W₂之间还存在气旋式涡C₁.其水平尺度比暖涡W₁小得多,流速也较强.两涡W₁与C₁之间存在一支南向流,它们组成一个准偶极子.(2)在暖涡W₁的西侧存在西边界流,即北向射流,其流速很强,约在12°N流向转向东北.(3)南海北部环流系统主要受气旋环流所支配.在断面N2附近及以北存在一个气旋式环流系统.其次,在海南岛东南存在一个尺度不大的反气旋环流系统.(4)南海东南部环流系统主要受气旋环流所支配.主要有在巴拉望岛以西存在尺度较大的气旋环流系统,以及暖涡W₁东南存在一个气旋环流系统.其次,在加里曼丹岛西北还存在范围不大的反气旋环流.(5)比较1998年夏季航次与2000年夏季航次时计算结果,虽然它们在定量上有些变化与差别,但在定性上它们的环流结构有十分相似之处.这表明,南海环流具有明显的季节特性.(6)比较2000年夏季南海水文结构,流函数分布以及TOPEX/ERS的SSH分布,它们在定性上十分吻合.     

基于1993-2014年高度计数据的西北太平洋中尺度涡识别和特征分析

本文利用22年的AVISO卫星高度计融合数据,基于WA涡旋自动识别方法对西北太平洋的中尺度涡进行了识别追踪,并统计分析了研究区域中尺度涡的空间分布特征、运动属性以及季节和年际变化。研究结果表明:22年间共追踪到生命周期超过30 d的气旋涡3 841个,反气旋涡2 836个,气旋涡数量多于反气旋涡。涡旋大部分向西移动,西向传播的涡旋分布在整个研究区域,而东向传播的涡旋则集中在黑潮及其延伸区。涡旋主要存在15°~30°N的纬度带间;分别而言,气旋涡主要分布在研究区域的北部和南部,而反气旋涡主要分布在副热带逆流区。30°~35°N之间的黑潮延伸区具有明显更高的涡动能和涡振幅,与同纬度区域相比这里的涡旋半径也较高。在季节和年际变化上,春季出现的中尺度涡最多,夏季最少;对涡旋的月生成数目与ENSO指数MEI比较发现,西北太平洋涡旋活动变化并不直接与ENSO现象相关。     

南海及西北太平洋卫星高度计资料分析:海洋中尺度涡统计特征

采用AVISO提供的卫星高度计融合数据,对南海及西北太平洋(5°～35°N,105°～150°E)1993～2009年17a间的中尺度涡活动进行统计分析.结果表明南海中尺度涡活动具有明显的年际变化,每年观测到产生的中尺度涡个数平均为21～22个,标准差约为4个,占年平均值的20%;而西北太平洋中尺度涡个数的年际差异不大,平均每年观测到150～151个中尺度涡产生,标准差约为14个,仅占年平均值的9%.中尺度涡的逐月统计结果表明南海和西北太平洋的中尺度涡活动均有明显季节变化,1993～2009年间的各月南海和西北太平洋分别观测到30～31个和213～214个中尺度涡产生,标准差分别约为6个和41个,均占各自月平均值的19%.中尺度涡主要集中分布在南海东北部、越南东部和黑潮流轴附近海域.涡动能、海面高度距平均方根以及涡度均方根的空间分布大致与涡旋个数分布一致,但在西北太平洋的低纬海区和黑潮延伸体区域则不甚吻合.在相同的涡旋判别标准下,西北太平洋低纬海区(5°～15°N)观测到的中尺度涡个数比中高纬海区要少得多.     

南海上层水温分布的季节特征

为对南海上层水温分布特征有一总体认识,利用气候平均的1°×1°网格的Levitus资料,分析了南海0－200m层共10个等深面上的季平均温度分布状况。结果表明,南海上层水温分布的季节变化明显,季风和太阳辐射对水温分布有显著影响,四季平均水温分布与平均环流状况对应较好。冬、春两季在吕宋岛西北海域有一冷涡（即吕宋冷涡）,夏、秋季在越南沿岸出现另一冷涡（即越南冷涡）。这两个冷涡均对应着本海区尺度较小的气旋式环流和正的风应力旋度。吕宋冷涡还与黑潮在吕宋海峡的形变有关,越南冷涡则与局地强上升流有联系。     

A statistical analysis of mesoscale eddies in the Bay of Bengal from 22–year altimetry data

本文使用一种基于SLA数据的涡旋识别方法,通过22年的AVISO高度计测高数据对孟加拉湾的中尺度涡特征进行了研究。本文主要分析了孟加拉湾涡旋的地理分布、涡旋极性、涡旋生命周期和传播距离、涡旋产生和消失位置、涡旋传播方向和移动轨迹、涡旋运动特征、涡旋属性的演化以及涡旋活动的季节和年际变化等特性。涡旋主要分布在孟加拉湾西部海域,并且大部分涡旋向西移动。涡旋极性分布显示气旋涡更经常出现在湾的西北部和南部,而反气旋涡主要出现在湾的东部。在22年间,共追踪探测到生命周期超过30天的气旋涡565个、反气旋涡389个;对所有生命周期和传播距离而言都是气旋涡数量居多。所有观测到的涡旋的运动属性分析显示气旋涡的涡旋平均振幅大于反气旋涡;对平均半径和平均移动速度而言,气旋涡和反气旋涡相差不大。而且,涡旋属性演化显示生命周期超过90天的涡旋具有明显的双阶段演化特征,包括一个前50天的涡旋成长阶段和一个50天之后的涡旋消亡阶段。针对涡旋活动的季节变化,气旋涡在春季居多而反气旋涡在夏季较多;长生命周期的涡旋季节分布显示在孟加拉湾涡旋活动具有明显的季节分布特征。涡旋数量的年际变化与EKE变化有一个明显的负相关。     

基于自动探测方法的南海北部涡致海表温度锋面的特征研究

南海北部具有丰富的温度锋面和中尺度涡，它们调节着局地的热量和能量平衡。本文利用卫星海洋高度异常和海表温度数据，并基于自动探测方法，探究了2007年至2017年南海北部中尺度涡边缘的海表温度锋面（涡致锋面）特征。反气旋/气旋边缘出现锋面的概率可达20%。气旋涡在各个方向上出现锋面的概率比较均匀，反气旋涡的东北部和西南部出现锋面的概率大于西北部和东南部。中尺度涡致锋面的数量有明显的季节变化，而涡动能未表现出明显的季节变化。中尺度涡致锋区的总涡动能是中尺度涡内动能的3倍，并且反气旋涡致锋面的总涡动能明显强于气旋涡致锋面的总涡动能。中尺度涡致锋面的数量和涡动能的年际变化与厄尔尼诺南方涛动指数没有明显的相关性。本研究也讨论了中尺度涡致锋面的可能机制，但是中尺度涡对海表温度锋的贡献需要进一步定量研究。     

南海上层海洋热含量的年际和年代际变化

分析了1959—1988年南海表面至100m垂直平均温度（TAV）资料，结果表明：南海上层海洋热含量存在明显的准两年、4—5年和年代际振动。在E1Nino年，南海上层热含量显著增加。50年代末至70年代初，南海TAV为负距平，此后转为正距平。南海TAV的变化与ENSO事件、东亚冬季风和热带大气环流的变异密切相关。     

厦门海域大气气溶胶光学厚度地基观测分析及卫星遥感检验

利用设立于厦门岛西南部沿海的气溶胶地基观测站点2008年1月7日至2009年4月30日的观测资料,对厦门海域气溶胶光学厚度的每日逐时变化、逐日变化、逐月变化进行了分析研究,并利用观测结果对MODIS L2级气溶胶光学厚度(AOT)产品进行检验。结果表明,厦门海域气溶胶光学厚度每日逐时变化和逐月变化有一定的季节规律,而逐日变化随气象条件的不同有很大差异。一年中气溶胶光学厚度月平均值呈现春秋季双峰分布趋势,4月份最大,超过0.9,空气较为混浊;6月份呈现谷值,AOT小于0.3,空气相对清洁。夏季气溶胶主控粒子的粒径较大,而其余各月份的波长指数在平均值1.21附近波动,混浊系数年平均值为0.25。利用该地基观测资料对MODIS L2级AOD产品进行检验,MODIS反演的厦门海域气溶胶光学厚度逐月变化趋势和地基观测结果完全一致,表明MODIS卫星遥感气溶胶光学厚度能比较好地反映厦门海域的气溶胶季节变化特征。     

西太平洋暖池研究综述

西太平洋暖池（Western Pacific Warm Pool）是全球海温最高的海域,汇聚了巨大的热能,在地球气候系统中具有非常重要的作用。本文综述了近30年来有关西太平洋暖池的研究进展,包括西太平洋暖池的维持机制、在不同时间尺度西太平洋暖池的变异特征和物理机制,以及西太平洋暖池的观测和数值模拟等领域的研究进展。西太平洋暖池的维持是现有地形下大气过程和海洋过程相互作用导致的,在季节内到世纪尺度均存在很强的变化。其中：季节内变化的驱动机制主要包括与大气季节内振荡(Madden Julian Oscillation)相关的对流和海表面热通量变化,以及海洋波动等海洋动力过程;季节变化主要是太阳辐射的季节变化导致;在年际尺度上,西太平洋暖池作为El Ni?o-Southern Oscillation的一部分而振荡具有显著年际变化;太平洋代际振荡（Pacific Decadal Oscillation）和大西洋代际振荡（Atlantic Multi-decadal Oscillation）驱动着西太平洋暖池的年代际变化;世纪尺度的变化显示全球变暖背景下西太平洋暖池存在扩张趋势。人类对西太平洋暖池的系统观测始于海洋观测卫星的使用,随后历经WCRP/TOGA、TAO/TRITON、TOGA-COARE、WOCE、Argo、SPICE、NPOCE等多个观测计划,极大促进了西太平洋暖池的研究。但截止到第五次耦合模式比对计划（Coupled Model Intercomparison Project 5）,多数气候模式仍未能克服热带模拟偏差,对西太平洋暖池的模拟效果较差,表明在西太平洋暖池动力学的理解和模拟方面仍有较大进步空间。     

北部湾温度锋的季节与年际变化

采用8a(1991—1998)的卫星遥感海水表面温度资料(AVHRR SST)对北部湾温度锋的季节变化与年际变化规律进行了探讨。北部湾海区温度锋的季节态强弱趋势为春季最强，夏季、冬季次之，秋季最弱。在年际时间尺度上，温度锋强度与SST距平(SSTA)存在响应关系，表现在：1)SST正距平对应较弱的锋面产生，负距平对应较强的锋面产生，这种相关性在冬季表现得最为明显；2)锋面的强弱与SSTA绝对值存在正相关关系，即SSTA变化越大，锋面越强。在冬季，温度锋强度与海面风经向分量相关，在偏北风异常情况下，锋面较强；反之，锋面较弱。     

Spatio-temporal variability and vertical distribution of a low rocky subtidal assemblage in the north-west Mediterranean

Natural assemblages show large variability at multiple scales in space and time as a consequence of several abiotic and biological factors. This study was conducted in conditions of high turbidity of the water and examined the spatio-temporal variability and the vertical distribution at two different depths of a low rocky subtidal assemblage. Algal and invertebrate organisms were sampled at a range of spatial scales extending from meters to a few kilometers, over a period of 21 months. Results indicated that patterns of distribution and abundance of organisms differed between the two depths and at the smallest spatial scales examined. These differences were due to differences in relative abundance rather than differences in composition of taxa. Results showed that assemblages varied largely among dates of sampling, suggesting that temporal variability of these organisms may be more important than previously stated. The patchy distribution and the peculiar life traits of most taxa of these assemblages allowed the concept of metapopulation and metacommunity to be applied to this system. This might have implications for predictions of the responses of subtidal assemblages to environmental changes due to anthropogenic activities.     

Decadal temperature changes in the Tasman Sea

Ocean temperature changes between 1991 and 2005 in the eastern Tasman Sea were analysed. This area was chosen because of a combination of data availability, low mesoscale variability and because of its importance in determining the climate of the downwind New Zealand landmass. A large warming extending to the full depth of the water column (c. 800 m) was found to have occurred between 1996 and 2002. This warming was seen in measurements by expendable bathythermographs and also in satellite sea surface temperature and sea surface height products, and has a clear impact on New Zealand's terrestrial temperature. The nature of the warming is discussed, together with likely forcing mechanisms. No local forcing mechanisms are consistent with the observed warming, leading to the conclusion that the signal seen in the Tasman Sea is part of a larger South Pacific‐wide phenomenon.     

南海暖水季节和年际变化的初步研究

南海暖水具有明显的季节和年际变化。利用气候平均的COADS资料和NCEP大气资料分析了南海暖水的季节变化及其与海面净热通量的关系,以及由此引起的南海地区大气环流的变化。发现海面净热通量在南海暖水的季节变化过程中起到了主要的作用;冬季无暖水存在时,最大上升气流位于赤道及以南地区的印尼群岛附近,夏季最大上升气流北移到了南海暖水上空,南海暖水上空对流强烈,成为大气的对流活动中心。利用50年逐月的SODA海温资料进行垂直方向的3次样条插值,定义并计算南海暖水的强度指数,分析南海暖水的年际变化,并对南海暖水的几个异常暖年份作了合成分析,探讨了暖水年际变化的形成因素。     

Analysis of temporal and spatial characteristics of waves in the Indian Ocean based on ERA-40 wave reanalysis

Based on the 45-year (09/1957-08/2008) European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Reanalysis (ERA-40) wave reanalysis dataset, this study analyzes interannual and interdecadal variabilities and intraseasonal oscillations of sea surface wind speed (WS), wind sea wave height (H^w), swell wave height (H^s) and significant wave height (H_s) in the Roaring Forties and tropical waters of the Indian Ocean, to determine swell propagation characteristics. The results show: (1) monthly variabilities of H^s in the Roaring Forties are in good agreement with those in tropical waters of the Indian Ocean; swell plays a dominant role in mixed waves throughout most of the Indian Ocean; and WS, H^w, H^s, and H_s exhibit a significant increasing trend over the 45-year study period. (2) H^s in the Roaring Forties and tropical waters of the Indian Ocean share a common period of 9.8–10.4 years on an interdecadal scale; and WS and H^s in the Roaring Forties and H^s in the tropical waters of the Indian Ocean share a common period of approximately 8 days (weekly oscillation) on an intraseasonal scale. (3) Swell of the Roaring Forties needs approximately 30 h to fully respond to the wind in this region. Approximately 84 h are required for H^s to propagate from the Roaring Forties to the tropical waters of the south Indian Ocean, while it takes approximately 132–138 h for H^s to propagate from the Roaring Forties to the tropical waters of the north Indian Ocean.     

北太平洋Hadley 环流纬向结构的季节和年际变化

为了描述北太平洋上空Hadley 环流的纬向结构特征, 利用NCEP 再分析资料(1979～2010 年), 研究了北太平洋上空Hadley 环流纬向结构的季节和年际变化。发现在西太平洋, Hadley 环流季节性上升支呈西北-东南倾斜, 其垂向核心位于对流层中层, 纬向核心在北半球冬季(夏季)位于日界线附近(150°E); 而永久性上升支主要在东太平洋, 其垂向核心位于对流层低层, 且沿经度东移逐渐增强。根据纬向环流结构特征, 北半球冬季环流形态分为3 个区域: 160°E 以西, 主要表现为低层辐合高层辐散;160°E～130°W, 主要表现为高层辐合; 130°W 以东, 表现为低层辐合高层辐散特征。相似地, 北半球夏季环流形态也可沿纬向分为如下3 个区域: 165°E 以西、165°E～165°W 和165°W 以东, 分别对应东亚夏季风主导经圈环流区、过渡区、Hadley 环流主导经圈环流区。在年际变化上, 北太平洋Hadley 环流与ENSO 有很强的相关, 这与前人的研究是一致的。因此北太平洋上空Hadley 环流具有显著的空间性态, 并且对应时间尺度不同, 影响其变化的主要因素也不尽相同。