层结稳定性“豁口”与北太平洋副热带中部模态水形成机制

本文首先指出北太平洋副热带中部模态水（简称中部模态水）的形成具有显著的“局地”特征,其形成海区在（165°E～160°W,38°N～42°N）区间. 海气通量分析表明单纯的外部大气强迫场（太阳短波辐射、净热通量和风应力旋度）不能解释中部模态水形成海区的“局地”性;进一步对上层海洋层结季节变化特征的分析发现秋季（9～10月）在北太平洋中部上层海洋（<75 m）（165°E～160°W,38°N～42°N）区间存在特殊的浮力频率低值区——层结稳定性“豁口”. 该层结稳定性“豁口”作为“预条件（Precondition Mechanism）”机制对中部模态水形成的“局地”特征给出了合理的解释. 在上述研究的基础上,基于一个上层海洋混合层热平衡方程,通过诊断分析揭示该层结稳定性“豁口”是由海表热力强迫、垂向挟卷、Ekman平流和地转平流效应共同导致的,“豁口”东、西边界的确定直接或间接地取决于海表热力强迫、Ekman冷平流和地转暖平流的纬向分布差异.     

绿洲和戈壁复杂下垫面平流对湍流特征的影响

利用绿洲和戈壁近地面层湍流实验资料对比研究表明,在不稳定层结条件下,绿洲和戈壁中温度归一化方差满足φθ（z／Λ）=αθ（-z／θ）^-1/3,而绿洲湿度和CO2归一化方差都满足φs（z／Λ）=αs（1-βsz／Λ）^-1/3;受平流影响,绿洲温度归一化方差量值较大,而戈壁CO2方差相对M-O函数关系有一定程度的偏离,湿度方差则完全背离了方差M-O关系;对上述结果分析表明,平流条件下,湿度方差满足关系式σsm^2=D^2σsA^2＋σsB^2;其方差M-O关系由平流输送标量方差值的相对大小所决定。对于湿度和CO2等标量,如果平流输送的标量方差比局地标量方差大得多,则该标量方差观测值就会背离方差M-O关系,当平流输送的标量方差接近或小于局地标量方差时,标量方差观测值基本满足方差M—O关系。     

南海海面高度、动力地形和环流的周年变化——TOPEX/Poseidon卫星测高应用研究

用1993~1999年的TOPEX/Poseidon卫星测高资料, 分析了南海海面高度距平场(SSHA)的平均周年变化; 结合历史水文资料, 反演了多年平均的逐月海面动力地形; 探讨了南海动力地形及其所反映的上层环流季节特征和演变规律. 分析表明, 南海大尺度环流的周年演替可分为4个阶段. 冬季(11~2月)南海环流表现为以北部气旋环流为主的气旋型双圈结构, 相关的特征还包括吕宋海峡的黑潮入侵和加里曼丹岛西北外海的东北向离岸流. 春季(3~4 月)气旋型双圈结构解体, 北部的气旋型环流依然维持, 南部环流则向反气旋型演变, 大尺度环流结构呈现偶极子特征. 夏季(5~7 月)和秋季(8~10月)海盆内部不存在明显封闭的大尺度环流, 环流以西南-东北流向的季风急流为主要特征, 但夏、秋流态有较大差别. 5~7 月季风急流贴中南半岛北上, 在海南岛东南18°N附近沿地形折向东形成反气旋型弯曲, 穿越南海后再折向东北. 8~10 月季风急流在13°N附近即离开中南半岛海岸进入海盆中部, 其流态转变为气旋型. 在春、夏、秋三季, 黑潮的入侵都不明显. 上述变化规律显示南海环流的动力调整在季风盛期过后就已经开始.     

太平洋北赤道流表层的分叉

利用1993～2006年间的网格化高度计数据,通过经验正交函数（EOF）方法研究了北赤道流在表层分叉的变化规律．包括过去研究的季节和年际变化,研究结果发现一些较短周期的信号（6个月,4个月,3个月和2个月）．除在年际时间尺度上,局地的风应力旋度可能是控制分叉纬度变化的重要原因．计算的年平均分叉纬度约为13．3°N,1月份最北在14．0°N,7月份最南在12．5°N．分叉纬度的变化幅度为1．5°,这主要是来自年信号的贡献（1．2°）和半年信号的贡献（0．3°）．     

黄海暖流抵近青岛近海分支的确认及形态结构特征

针对冬季南黄海西部海区,基于准同步大面调查资料、近底式潜标持续观测资料和海面风场产品,在对其可靠性、准确性进行把握性分析处理的基础上,经过图像分辨率选择试验,确定能代表该资料基本分辨特征的各类图像的最低识别分辨率,在确保不遗失必要特征信息的前提下进行图件绘制,从而在确认存在自黄海暖流抵近青岛近海暖水舌的基础上,发现了与其相适配的更能代表黄海暖流水分支路径的高盐水舌结构,证明这样的暖水舌可以用来表征黄海暖流抵近青岛近海的分支,从而为利用海表大数据进行该分支高时空分辨率拓展提供了依据.该暖盐水舌均呈现"后部显著、中部分叉、颈部收缩、顶部膨胀"的形态结构,其形成原因是黄海暖流主段前端发生多时相分支、及其抵近青岛近海分支跨越了鲁北沿岸流鲁东南续流西南向路径的结果,为黄海暖流抵近青岛近海暖盐水舌的一种时相特征.敏感性、代表性站位的近底式潜标观测分析也证明存在自黄海暖流朝向青岛近海的流动,且呈概率性事件表现为冷空气过境前期由下到上逐渐减小和过境后期由上到下比较一致的西北向流,具有随天气过程变化的准周期性,是渤海、黄海冬季风条件下囤积在口门区的黄海暖流水,在西北风较显著的偏北风吹刮和鲁北沿岸流鲁东南续流阻塞性作用下,对南黄海西部凸腹型海区的补偿性输运,其中的强西北风引发的补偿流在逆风时就开始发生,强减水与强补偿引起显著的余水位振荡.同时,黄海暖流向青岛近海分支的确认,为青岛地区"降温时间短、回暖速度快"的冬暖特征提供了海洋学依据.本研究也可以拓展至整个渤海、黄海以及大陆边缘有一定封闭性的海盆,作为季风海盆动力学的基本内容.     

登陆东南沿海热带气旋的异常特征及其成因研究

应用1949～2005年热带气旋（台风）年鉴资料,对西太平洋以及登陆我国东南沿海地区的热带气旋活动的特征进行了分析,发现西太平洋生成热带气旋个数和登陆我国热带气旋的个数有略为减少的趋势,而登陆我国热带气旋的强度有显著增强趋势.2005年西太平洋生成热带气旋数偏少,但其中登陆我国的强热带气旋比例却明显偏高.对导致这种异常现象的大尺度环流条件的分析表明,前期南亚高压和副热带高压势力偏强,台风期副高偏强、东亚夏季风偏弱、水平风垂直切变等因子不利于热带气旋生成;而西太平洋西部异常的水汽输送、弱风垂直切变、海表面温度异常以及中低纬系统之间相互作用等则可能是导致登陆我国热带气旋强度异常偏强的主要原因.     

北太平洋海表面高度的年际变化及其机制

利用15年（1993～2007年）月平均的海表面高度（SSH）异常资料,分析了北太平洋海表面高度的年际变化的时空结构,并研究了热通量和风应力两个因子对其的强迫作用.结果表明,北太平洋年际时间尺度SSH变化的大值区在黑潮延伸区和西太平洋暖池区.EOF分解第一模态的空间结构沿纬向呈带状分布,第二模态为沿经向呈带状分布.热通量强迫作用在中纬度的东北太平洋可以解释SSH年际变化40%以上.风应力对SSH的作用包括正压和斜压两个方面.正压Sverdrup平衡模型模拟的SSH年际变化较弱,仅能解释高纬度副极地环流西部的20%~40%.由大尺度风应力强迫的第一阶斜压Rossby波模型可以解释热带地区的20%~60%,中纬度中部的20%~40%,以及阿拉斯加环流东部和副极地环流西部的20%~60%.风应力强迫的一阶斜压Rossby波模型对SSH的强迫机理又可分为局地风应力强迫和西传Rossby波作用.其中,风应力的局地强迫作用（Ekman抽吸）在东北太平洋、白令海以及热带中部有显著的预报技巧,可以解释SSH年际变异的40%以上.Rossby波的传播作用在中纬度海域的副热带环流中西部和夏威夷岛以东起着重要作用,可解释20%~60%.     

基于环境DNA宏条形码技术的赣江下游(南昌段)鱼类多样性

随着人类活动对自然生态系统的负面影响不断加剧,无创性生物多样性评估变得越来越重要。本研究旨在利用环境DNA宏条形码技术研究赣江下游南昌段鱼类多样性,并从不同季节（春、夏、秋、冬）、不同水层（上层、中层和下层）和不同取样位置（近岸和离岸）比较鱼类环境DNA信息的物种组成和多样性。结果表明：利用环境DNA宏条形码技术在赣江下游南昌段检测到鱼类114种,其中83种为历史记录种。不同季节的鱼类环境DNA信息的多样性和组成显示出极显著差异。上层水检测到的鱼类物种数分别显著多于中层水和下层水,且中层水和下层水检测到的鱼类在上层水中绝大多数都被检测到。上层水、中层水和下层水的鱼类环境DNA信息的多样性和组成不具有显著性差异。近岸检测到鱼类物种数多于离岸的,鱼类多样性指数无显著性差异,但群落结构具有显著性差异。RDA分析表明,赣江下游鱼类环境DNA受温度和pH的影响较大。本研究能够为基于环境DNA宏条形码的赣江鱼类资源的调查提供基线数据,并对后续赣江鱼类资源环境DNA宏条形码监测实施不同目的的采样策略提供依据;可为使用环境DNA宏条形码技术研究流水系统鱼类多样性提供技术参考,为环境DNA宏条形码技术应...     

2014年两次路径相似热带气旋降水特征及其成因的对比

利用NASA的MERRA再分析数据、台站降水资料、热带气旋最佳路径数据集和雷达资料初步对比探讨了2014年两次路径相似台风（"威马逊"和"海鸥"）的降水特征及其成因.结果表明,两者台站过程降水和最大日降水强度差异明显;在华南产生的过程降水和日降水均表现出明显的非对称性,最强均在海南岛;在海南岛产生的过程降水、日降水和最大小时降水最强均在海南岛西部和北部.与"海鸥"相比,在强降水时段,"威马逊"产生更大台站日降水的原因之一是其自身更强的强度和偏慢的移动速度,而且还与高层更强的南亚高压主体、中层偏弱偏东的副热带高压和低层强的低空急流密切相关.在强降水阶段,两者所处的环境风垂直切变均指向西南偏西-西南偏南方向,而强的对流均主要在环境风垂直切变的左侧或前侧.两者强降水主要在海南岛西部和北部的关键原因是五指山山脉和台风路径的相对位置配置类似,强降水区恰好处于向岸风面或五指山的迎风面.     

东亚一次典型切断低压引起的平流层空气深入侵过程的分析

利用ERA-Interim再分析资料、卫星资料以及轨迹模式,对2010年6月19-23日东亚夏季一次典型切断低压（COL）过程中的动力、热力及化学结构进行了分析,并详细分析了平流层空气深入侵过程和路径.AIRS臭氧资料与臭氧探空资料分析表明,在COL发展成熟阶段,由极区高位势涡度、高臭氧库区脱离出来的空气在COL的中心形成一个局地高位势涡度与高臭氧浓度区域,并在对流层中上部出现臭氧次峰结构.前向轨迹模式模拟结果表明：COL形成前期,高空槽加深,槽后偏北风急流可以引起极区下平流层空气向中纬度对流层中低层侵入,从而使对流层中低层臭氧浓度升高;COL发展成熟阶段,可以引起平流层空气的＂旋转式＂入侵.最后,应用后向轨迹模式对成熟阶段COL内部及周围空气块源地做进一步模拟分析.结果表明：（1）COL中心高浓度臭氧空气块源地有两个,一是中西伯利亚北部上空的副极地涡旋,这部分气块对COL中心的高臭氧浓度起主要作用;二是90°E以西,50°N附近的温带急流轴左侧的气旋式风速切变区.（2）COL周围低臭氧浓度的气块源地也有两个,一是COL底部臭氧浓度相对较低的空气块主要来自急流轴右侧反气旋式风速切变区,以平流运动为主;二是COL前部及后部的空气块主要来自COL南侧低层暖区,以上升运动为主.     

孟加拉湾夏季风爆发的判断指标及其年际特征

利用高低层大气环流、OLR（向外长波辐射）、CMAP降水、SST（海表温度）等资料分析了孟加拉湾地区3—5月多年气候平均大气环流及不同要素的演变特征,定义了一个新的孟加拉湾夏季风（BOBSM,下同）爆发指标为孟加拉湾地区（5°N—15°N,90°E—97.5°E）850 hPa和200 hPa纬向风区域平均的变化同时满足U850 > 3 m·s^-1和U200 < -5 m·s^-1,并持续5天的第一天即作为BOBSM爆发日期.该季风指数有明确的天气学意义,可以反映孟加拉湾低层西南风持续稳定和南亚高压在青藏高原建立早晚的特征.文章进一步分析了BOBSM爆发的年际特征及其前兆海洋信号特征,结果表明：1981—2010年BOBSM爆发的平均日期为5月10日,季风爆发有显著的年际波动,爆发最早在1999年（4月11日）和最晚在1968年（6月1日）,年代际尺度上表现为由爆发偏晚至偏早的变化趋势;BOBSM爆发早（晚）与热带印度洋地区850 hPa的越赤道气流和西风异常加强（减弱）,以及200 hPa青藏高原南亚高压的季节性建立偏早（晚）等密切联系;前期冬季赤道西太平洋的海温冷（暖）变化对BOBSM爆发早（晚）有很好的指示意义,前期冬季海温偏高（低）有利于季风偏早（晚）,其影响的主要途径是通过热源变化激发纬向垂直环流及其热带印度洋和太平洋低层环流异常,进而影响季风爆发早晚.     

国产I-4C型OBS在西南印度洋中脊的试验

介绍了在DY115-21航次第6航段西南印度洋中脊构造调查中,中国科学院地质与地球物理研究所研制的5台I-4C型海底地震仪（OBS）的试验情况.在不同的水深点（2370～3534 m）共投放OBS 6个台次,全部投放和回收成功.OBS内置电化学式和外置机械式两种上浮释放系统都成功动作,取得了船载气枪震源的地震数据.但仍存在三个主要问题：第一,上浮后的GPS应答搜寻系统无效果;第二,夜间回收时所需的灯光明亮度较差;第三,外在结构不利于海面上的姿态控制和打捞.     

基于精细风场的“神舟七号”载人飞船伞降回收轨迹预测研究

中国气象局于2008年9月21～28日在内蒙古四子王旗＂神舟七号＂载人飞船（简称神七）主着陆场附近进行了加强飞船回收气象保障的科学试验.本文针对神七载人飞船的伞降回收着陆阶段受空中水平风影响很大的特点进行了分析研究,提出了伞降轨迹的计算方法;对精细的数值预报模式、高空探测和车载多普勒测风激光雷达获得的风廓线资料进行了对比分析;利用3种风廓线资料分别对神七返回舱开伞前后的轨迹进行了预测;并与神七实测开伞点和着陆点进行了比较分析.试验证明,精细资料为飞船的回收段的风修正提供了更详细的信息,利用精细风资料预测飞船伞降轨迹,有助于飞行控制指令编发,从而提高飞船定点回收的精度和可靠性,减小飞船的搜救范围,缩短搜救时间.     

大气和海洋中一类中尺度边界急流的形成理论

对一个非地转线性浅水模式的研究表明,当背景场为大尺度径向地转流V_g时,在山地或海岸附近可以形成一类中尺度边界急流,其特征宽度为L_c=L₀（c₀/V_g）,式中c₀=（gH）^1/2为考虑了密度垂直差后的重力波波速,L₀=c₀/f为Rossby变形半径,f为柯利奥来参数。一般来说,L_c的量级在大气和海洋中分别为百公里和几十公里。由于大尺度地转流是形成这类中尺度边界急流的重要条件,因此从这一观点看,在大气中的这类急流,在亚洲东部一般只能在春末或夏季出现,因为在这些季节,在这一地区盛行大尺度的西南或东南季风。对海洋,这类中尺度边界急流可以出现在海洋的东西两岸,不具有明显的季节变化,即是一类半永久持续系统。     

北京地区臭氧垂直分布的演变趋势与特征的研究——卫星SBUV资料与地面遥感对比分析

利用地面遥感O₃垂直分布的逆转方法〈C〉测量出的北京上空O₃剖面资料,对雨云7号卫星的SBUV系统测量的同地区的O₃垂直分布数据进行了订正.对订正后的长达8年（1979-1986年）的完整的SBUV资料进行了较为仔细的分析,得出了这一时期内的O₃垂直分布长期演变呈下降趋势.并在上层O₃含量的季节变化特征和周期振荡等方面,有新的发现,得出一些有意义的结果.     

长江口外缺氧区生消过程和机制的再认知

通过对2006~2007年长江口外缺氧区多学科历史资料和相关模拟、遥感资料的分析,深入研究了该缺氧区的生消过程和分布形态及其结构,从水文环流动力学、浮游植物繁殖(导致有机物耗氧分解)以及其他因素等角度综合系统探讨了缺氧区生消及其位置季节性变化的机制,阐释了缺氧区生消过程中多因素的协同作用,揭示了缺氧区分布形态和结构的受控机制.研究表明:冬、春季长江口外的水文环境提供了较低溶解氧(DO)含量的水体,是缺氧区形成的前期背景条件;入夏后,缺氧区逐渐向北发育成熟,受地形、有机物局地分解和黑潮次表层水涌升的影响,7~8月份长江口外缺氧区在空间上呈现出不连续的分布特征,其在内陆架具有南、北"双核"结构,并于东部外陆架亦发现一个低氧核心,各部分的缺氧程度也不相同,北部的整体上最强,南部的次之,外陆架上的最弱;夏季北部缺氧区不仅与南部缺氧区的北向分化有关,也是在局地得以发展和加剧的结果,8月达到鼎盛期,9月以后由于层化削弱很快向南退缩并消失;秋季,于南部浙江沿岸存在缺氧区,并在济州岛西南部也形成一DO低值区,但均很快消亡,同时由于所处动力环境的改变还导致外陆架DO低值区外移.跃层强度的变化及其对DO垂向输送阻隔作用的长时间累积效应对缺氧区缺氧程度具有重要影响;长江口外海域层化区域面积、各流系/水团强度和上升流、锋面、浮游植物生物量高值区的季节性变化共同制约着内陆架缺氧区的扩展及其位置的纬向(南北向)移动;黑潮次表层水等动力因素的综合作用是导致外陆架存在一个DO低值核心的原因所在;东海北部底层冷水是济州岛西南部海域DO低值区在秋季得以形成的动力学基础.长江口外特殊的海底地形以及泥质区分布对缺氧区的发育亦具有一定影响.长江口外缺氧区的生消过程、分布形态以及其结构和位置的季节变化是多种因素协同叠加综合作用的结果.     

采用观测与卫星资料得到的地转流和谱分析研究2002年春季吕宋海峡海流的变化

基于自2002年3月17日至4月15日在锚定测流站平均位置（20°49′57″N,120°48′12″E）处观测海流,在吕宋海峡从卫星绝对地形导出的地转流（简称为卫星地转流）以及采用最大熵方法作谱分析,研究了吕宋海峡海流的结构和变化.在锚定测流站处亚潮流表明,当水深增大时,流速减少,流向则以反气旋方向旋转.这揭示在上层海流向南海进入,而在中层南海水向太平洋流出.在吕宋海峡海流的垂直结构充分地显示吕宋海峡的三明治结构,虽然在海底附近水层并未进行观测.谱分析结果表明存在以下显著的谱峰周期：（ⅰ）在垂向方向上潮流变化;（ⅱ）在200和500m处,对于频率f〉0和f〈0的两种情况,都存在周期约为4～6d,而在800m处只在f〉0情况下存在上述周期;（ⅲ）在200,500和800m处,对于f〉0和f〈0两种情况都存在周期约为2～3d.上述结果揭示吕宋海峡海流自表层至800m整个水体都存在显著的天气尺度的变化.从观测流和水文与卫星观测都揭示在2002年春季吕宋海峡并不存在黑潮流套.     

热带平流层水汽的准两年周期振荡

分析了1993年到2002年10年间HALOE卫星资料的热带平流层水汽年际变率,结果表明：热带平流层水汽混合比在2~5 hPa、10~30 hPa、30~100 hPa有三组显著的准两年周期振荡（QBO）现象;其中2~5 hPa和10~30 hPa水汽QBO呈反位相循环;30~100 hPa水汽QBO有显著上传特性.SOCRATES3模式模拟和诊断结果表明,热带平流层水汽QBO是在纬向风QBO强迫下产生的次级动力、热力因子和化学作用耦合后的结果：上层主要是环流输送引起,中层是环流输送和温度扰动驱动下的化学作用引起,下层是对流层顶水汽冻结层的温度扰动和环流输送引起.     

华北降水年代际变化特征及相关的海气异常型

利用近50年华北地区26个站逐月降水观测资料和全球大气海洋分析资料,分析了华北降水的年代际变化特征及其和全球海气系统年代际变化的关系.对华北降水距平指数变化分析表明,近50年来华北降水具有减少的总体趋势,叠加在该趋势之上的是年代际变化,其中1965年和1980年发生了两次跃变,使得20世纪80年代干旱尤为严重.在对华北地区降水年代际变化特征分析的基础上,揭示了与华北降水年代际异常相伴随的大气环流和上层海洋热力异常型.结果表明,华北降水年代际异常与太平洋上层海洋热力状况异常有显著关系,主要表现为太平洋年代际振荡（PDO）与华北降水异常的相关.在年代际时间尺度上,华北干旱与上层海洋热力及大气环流异常的配置关系如下：当华北地区干旱时,则热带中东太平洋海温偏高,北太平洋中部海温偏低,即太平洋上主要表现为PDO暖位相,全球大部分地区（包括华北地区）气温偏高,青藏高原地区气温偏低,日本北部及东西伯利亚气压异常偏低,华北及其以南大片地区气压偏高,华北地区由异常西北风控制,不利于水汽向华北地区输送.     

宁金岗桑冰芯不溶性微粒的岩石磁学性质及其环境意义

冰芯中所含不溶性微粒与大气粉尘沉降过程密切相关,是重建气候环境变化的良好载体.本文对宁金岗桑冰芯（56m,公元1864～2007年）样品中不溶性微粒进行了系统的岩石磁学研究.结果表明,不溶性微粒的载磁矿物以低矫顽力、准单畴颗粒的磁铁矿为主.在过去的144年中,磁性矿物的粒径无显著变化.但是其含量（饱和等温剩磁指标）变化以～1980年为界,之前变化稳定,之后显著增多.这一现象与青藏高原及北半球的气温变化在大的趋势上具有良好的相似性.我们认为磁性颗粒的增加与气候变暖有着一定的关系.其可能的机制是：在大的时间尺度上,气候变暖导致的冰川退缩和局地气候不稳定使得冰芯中含有磁性矿物的大颗粒物质增多,而与年降水变化相关的沙尘天气频率相关性较弱.因此,青藏高原冰芯不溶性微粒的饱和等温剩磁可能在趋势上反映了气候变暖,为研究该区大气粉尘的沉降过程提供新参数.