1983 El Nino盛期洋面的热量平衡

本文利用1983年1月份(1982/83年埃尔尼诺最强时期)的海、气资料,对35°N-35°S、45°E-75°W的印度洋、太平洋海域获得的净辐射、海洋向大气传输的潜热、感热通量及获得的净热量作了计算,计算结果表明,冬半球的潜热、感热向上输送大于夏半球,南半球热带中太平洋感热由大气传给海洋,但数值较小;东太平洋大气获得的潜热通量比常年平均值小.净辐射基本上呈纬向分布,云量对其影响很大,海表面温度(SST)和净辐射有很好相关关系,高SST区与净辐射低值区对应,E1 Nino期间的SST异常使得中太平洋海域洋面获得的净辐射减少,而该处洋面上大气获得的潜热通量则较多,故海洋净获得热量减少.净热量平衡,冬半球海洋一般为大气的能源,夏半球为大气的能汇.     

2000年南海季风爆发前后西沙海域海-气热量交换特征

利用2000年5月6日至6月17日在西沙海域进行的第二次南海海-气通量观测资料,计算了南海季风爆发前后海洋-大气间的辐射收支、感热通量、潜热通量及海洋热量净收支;发现季风爆发后海-气热量交换突然发生变化,其中潜热通量、海洋热量净收支变化尤为显著。讨论了季风爆发前后各种天气过程影响下海-气热量、水汽交换特点和海洋热量净收支变化,说明季风爆发前海洋是一个能量积累过程,季风爆发期海洋是一个能量释放过程,季风中断期海洋是一个能量再积累过程;季风爆发后西南大风期持续时间和强度,强烈影响水汽蒸发量大小,进而影响我国大陆上夏季降水,通过南海与阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋暖池等不同海域资料对比,分析了它们在海-气热量交换上的差别,指出这种差别是爆发后南海SST基本稳定而阿拉伯海、孟加拉湾SST明显降低的主要原因。     

2008/2009年冬季南海冷涌天气过程的海-气热通量交换及热量收支

冬季风期(11月—翌年3月)南海显著的气候特点是盛行东北季风并频繁地发生冷涌天气过程。使用2008年10月到2009年4月在西沙群岛永兴岛近海进行的海-气通量观测试验资料,分析了西沙海域冬季风期,尤其是冷涌时段的海-气通量交换和热量收支特征。结果表明:冬季风前期由于海-气温差增大,感热通量比西南季风期稍增加;潜热通量平均值与西南季风期接近;太阳总辐射明显降低,大气长波辐射减小,海洋热量净收入成为负值,使得秋季之后海面温度不断降低。冷涌期间海-气之间的感热通量高于冬季风期平均值,潜热通量大部分(1月份之前)也高于冬季风期平均值;由于潜热通量增大和太阳短波辐射减小,1月份之前的冷涌过程海洋热量净收支普遍出现较大负值,海洋失热量强于冬季风期,甚至强于2008年台风过程平均值。到了冬季后期太阳总辐射增强,海洋热量净收入转为正值,海水温度又逐渐升高。季节之间比较,观测区感热通量以冬季风期间最大,秋季次之,春季最小;而潜热通量夏季风期出现最大值,冬季次之,秋季最小。     

2006～2007年北部湾海-气热通量变化特征

用2006年夏～2007年秋在北部湾获得的船测气象资料,由块体公式计算了海-气通量.结果表明:北部湾春、夏季节获得热通量,而秋、冬季节失去热通量.春季通过湍流交换造成的热通量对海面热平衡的贡献最小,其次是夏季、冬季和秋季.在年平均尺度上感热通量和潜热通量分别占净辐射通量的7.4%和77.4%,15.2%的净辐射热量通过海洋过程消耗掉.感热通量随海-气温差的加大而增大,而与风速之间呈现复杂的非线性关系.海-气温差增加1 ℃,感热通量增加6.7～12.7 W/m2;较大的感热通量(>30 W/m2)容易出现在5～10 m/s风速条件下.潜热通量与风速和相对湿度呈明显的相关关系:风速增加1 m/s,潜热通量增加约18 W/m2,而相对湿度下降1%会导致6 W/m2潜热通量的增加.     

1983年埃尔尼诺期间海气热交换分析

本文利用1983年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的客观分析资料与美国气候分析中心(CAC)月平均海温网格点资料,计算了45°E—75°W,35°N—35°S范围内太平洋和印度洋海气交界面上的感热、潜热通量,着重分析埃尔尼诺El Nino事件发展最盛的1983年1月和结束的12月所呈现的不同特征,并与1981年1月的情况作了对比.结果指出:在El Nino年,在日界线以西的中太平洋赤道附近低纬地区海气之间的热交换比正常年份强烈,但在170°W以东的中、东太平洋赤道附近及南侧SST的强增暖区为热通量的低值区,而印度洋上感热、潜热通量的强度分布类似于正常年份.这种热通量的强交换区的空间分布与海表温度的高温区和强增暖区及强对流区和OLR的负距平区的对应关系较为复杂,但与1000hPa的风场有着十分良好的对应关系.这种强交换随着El Nino过程的衰退和结束而减弱.     

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。     

西太平洋热带海域海-气变换通量的初步分析

本文利用1985年12月下旬至1986年1月下旬中国科学院织组实施的西太平洋热带海域海洋—大气考察期间所获得的常规水文气象资料,计算和分析了海-气交换通量的特征。阐明了海-气交换通量的逐时变化特征,八次定时观测的海-气交换通量的特征;热量交换的逐日变化、平均日变化和交换通量的概率分布。指出了该海域的感热、潜热通量的传输方向及其各自所占的比例。考察期间盛行东北风,海-气间动力相互作用是强的。     

一次春季冷空气过程中东海海域海气通量与界面热交换分析

利用船测资料分析一次冷空气过程中东海海域海气通量特征及海洋表面热收支变化特征。2017年5月5日20时—6日14时冷空气过境期间,动量通量平均值为0. 22 N·m~(-2)。感热和潜热通量的平均值分别为27. 17 W·m~(-2)和90. 25 W·m~(-2),是春季整个观测期间(2017年4月20日—5月26日)平均值的2. 8倍和1. 1倍。冷空气爆发当天,净热通量为-12. 73 W·m~(-2),海洋失热。白天海表面热收入58. 36 W·m~(-2),影响海面热收支变化的主要是净辐射通量和潜热通量。夜间海表面热支出156. 89 W·m~(-2),海洋作为热源向大气释放潜热99. 79 W·m~(-2),占海洋释放能量过程的63. 61%,向大气释放感热27. 11 W·m~(-2),占海表释放热量的17. 28%,海表面损失的热量主要以潜热的形式向大气传输。     

2006年春季珠江口海岸带近地面层热通量收支的观测研究

利用中国气象局广州热带海洋气象研究所在珠江口岸边2006年3—5月观测的气象资料,用涡动相关法计算了该区域近地面层的热通量(潜热和感热通量),同时分析了海面净辐射和净热通量的一些特征.经分析发现,热通量在观测期内逐月增大,其在 5月份的增幅比前两个月更加明显.各个不同时段和天气过程的平均值显示,热通量的交换在此季节内以潜热为主.冷锋入侵时带来的干、冷空气活动引起的水汽蒸发、感热巨变的“脉冲”过程对热通量有较大的影响,观测期内冷空气出现的天数占总观测天数的16.5%,而在冷空气活动期间交换的热通量值占总观测期内的25.6%,其中潜热占17.4%.月平均的海面净辐射和净热通量从3月到4月有一个较大的增幅,净辐射从4月到5月也是增加的,增幅较小,但是净热通量的值在5月反而小于4月,只略高于3月,这归因于5月份热通量的交换能力增强,海水释放的热量增多,使得海洋储存起来的净热通量在5月份反而减少,表明春季该海域储存在海洋中的热量在4月份是最多的.在各月或者季节平均的日变化中,各通量在相同时次的量值都逐月增大.潜热在15时左右达到峰值,感热在9时前后达到最大,感热的最小值发生在夜间而非午间,二者均在夜间比较稳定、少变.海面净辐射与净热通量基本同步变化,都呈单峰型.白天,二者均为正值,且净辐射值大于净热通量值;夜间,二者均为负值,净热通量的绝对值大于净辐射的绝对值.在3—4月的日变化中,净辐射与净热通量之间的差值较小,5月份二者的差值增大,虽然净辐射强度在5月接近4月的值,但是感热和潜热在日变化中的相同时次都有较大幅度的增加,使得海洋净支出热量增多.     

南海海—气热交换的热通量分布

利用１９５１－１９９０年南海船舶报资料，用直接计算法，采用１°×１°网格，计算了南海海域的月平均感热通量和海面（蒸发）潜热通量。结果是：感热通量和海面（蒸发）潜热通量的分布在冬季和夏季有很大的差别，季风对南海海－气热交换有明显的影响。     

南海海－气热交换的热通量分布

利用１９５１—１９９０年南海船舶报资料，用直接计算法，采用１°×１°网格，计算了南海海域的月平均感热通量和海面（蒸发）潜热通量。结果是：感热通量和海面（蒸发）潜热通量的分布在冬季和夏季有很大的差别，季风对南海海－气热交换有明显的影响。     

中国近海及其邻近海域海气热通量的模式计算

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了近海海域感热通量和潜热通量的季节性变化规律和地理分布特征.结果表明,近海各季感热通量冬、秋季较大,春、夏季较小.其地理分布特点是冬季感热通量的分布随纬度变化十分明显,纬度越高感热通量越大,且等值线分布密集.在台湾以东、日本以南海域,感热通量等值线呈西南一东北走向.在南海海域,感热通量比周围海域略低,感热通量等值线在该海域呈一低值倒槽分布;潜热通量冬、秋季在台湾东北部、日本南部和东南部海域形成最大值区,等值线呈西南东北走向.春、夏季在黄海海域存在潜热通量的极小值区,同时春季在日本南部海域存在潜热通量的极大值区或最大值区.因为台湾以东、日本以南海域正好是黑潮流经的区域,所以此海域的热通量与黑潮有密切关系.     

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)。     

太平洋海域海气热通量地理分布和时间变化的研究

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了太平洋海域感热通量和潜热通量随时间的变化规律和地理分布特征.研究结果表明,太平洋西北部海域热通量有明显的季节性变化,其余海域这种现象不明显.在太平洋海域总是存在潜热通量最高值区域,而感热通量除冬季20°N以北海域数值稍高外,其余海域数值都很小,没有出现最高值区域.纬度不同热通量随经度的变化规律不同,经度不同,热通量随纬度的分布规律也不同,同时各断面热通量随纬度的分布趋势随季节而改变.     

利用HOAPS资料研究南海海气界面热通量时空分布

基于第二版本HOAPS(Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite data)潜热、感热和海表温度(SST)3个参量的15 a(1988~2002年)逐月平均资料,利用经验正交方法分解分析了这3个参量在南海的时空分布.结果表明,在夏季模态,潜热表现为南高北低,感热表现为中间低两边高,两者主要都是海洋向大气输送热量,但大气有时也向南海中部输送感热;在冬季模态,潜热和感热的高值区都在南海北部,东北部有一强中心,该中心主要是由风场引起的;夏季SST的变化导致全年SST呈准半年周期变化.冬季SST的变化滞后于潜热变化1个月;除夏季和冬季模态外,冬夏转换季节模态也十分明显;HOAPS与NCEP(National Center of Environment Prediction)资料相比,两者3个参量的时空分布大体一致,区别在于HOAPS资料能更好地反映参量的一些细微特征.     

TOGA—COARE IOP海—气通量和SST季节内变化的分析

利用TOGA—COARE计划的强化观测资料,对《实验3号》科学考察船第一和第二两个航次期间暖池区内感热、潜热和海面净热通量、动量通量和混合层深度、SST变化进行计算和初步分析。指出:上述各量都存在明显的季节内时间尺度变化。从对计算结果的对比分析得出:SST的变化与垂直混合、潜热输送和云对短波辐射的调节作用有比较密切的关系。可以认为,海洋SST季节内时间尺度的变化可能与大气的动力和热力强迫有直接的关系。     

极区通量观测系统及其在国际极地年(IPY)全球协同观测中的应用

本文对极区通量观测系统作了介绍,在国际极地年(IPY)全球协同观测中,极区通量观测系统在南极中山站进行了连续14个月的观测。结果表明,中山站年净辐射通量为12.9 W/m2。感热通量夏半年(10～2月)为正值,冬半年(3～9月)为负值,年平均1.9 W/m2。潜热通量全年都为正值,年平均11.2 W/m2。总体而言,地表通过净辐射获得热能,又通过感热和潜热方式向大气输送。观测得到的CO2通量全为负值,年平均为-0.031 mg/m2,表明南极中山站是CO2汇。     

春季南海南部上混合层数值模拟与数值实验

采用一维湍动能模式对南海南部的 SST及混合层进行数值模拟和数值试验。结果表明 :TKE模式能够模拟南海南部的海表面温度 SST以及除南海南部 5月中旬以外的上混合层深度随时间变化基本特征。在 5～ 6月 ,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化 ,风的混合作用抑制了 SST的日周期振荡。春季夏季风爆发期间 ,南海海面潜热通量和感热通量与短波辐射和风应力相比较 ,是一个对 SST和混合层影响较小的量。在春季南海南部 ,短波辐射作用能使 SST升高的最大值约为 4℃ ;潜热和感热通量能使 SST的下降的最大值为 3℃。风应力对南海混合层深度随时间变化趋势起着决定的作用 ,并能使其深度加深 2 0～ 30 m,而短波辐射则使混合层的深度变浅2～ 3m,潜热和感热通量会使混合层的深度加深 1～ 2 m。在春季南海南部 ,热通量对混合层深度的影响与风应力相比要小得多     

青岛沿海风应力和海气交换研究

利用实测的海洋气象资料研究了青岛沿海海气间能通量和水汽交换情况,分析了青岛沿海40a间(1961-2000)海面风应力、海-气热通量、水汽通量的大小以及时变特征。结果表明:青岛沿海风应力冬夏季大,春秋季小,6月和12月出现峰值,分别为2.9×10-3N/m2和5.8×10-3N/m2。海面净热通量全年呈单峰变化,7月份最大,为140.4W/m2;11月份最小,为-115.0W/m2;年平均海表净热通量为23.5W/m2。海面热量收支的季节分布特征是:海面吸收的太阳短波辐射夏季大、冬季小;海表有效辐射冬季大、夏季小;海-气潜热交换季节变化呈双峰分布,极大值出现在5月和9月;海-气感热交换受海气温差控制,冬季为正,热量由海洋传向大气,夏季为负,热量由大气传向海洋。受云量影响,海面吸收的太阳短波辐射从上世纪90年代以来有所增加;海-气潜热交换的年际变化显著,40a间变动范围达33.7W/m2。海-气净热通量的年际变化也很明显,40a间变动范围达41.7W/m2,且自80年代以来呈现上升的趋势。青岛沿海年平均蒸发量大于降水量,量值分别为888.0mm和677.2mm,年平均净水汽通量为-210.8mm;蒸发量的季节分布呈双峰变化,5月和9月达极大值;多年平均7,8两个月份降水多于蒸发,其余月份蒸发多于降水。     

北太平洋晚冬海表温度持续异常现象的机制分析

依据再分析的海洋温度、盐度月平均资料和观测的热通量资料,确定了北太平洋中纬度晚冬海表温度(SST)持续异常现象较明显的海域是位于38°-42°N,158°E-172°W的西部海域和位于35°-42°N,172°W-145°W的东部海域.分析结果表明,西部海域,晚冬SST持续异常现象的主要机制是海洋上混合层的"再现机制";而东部海域晚冬SST的持续异常现象主要是海面净热通量的持续异常所致.由于冬季北太平洋西风异常导致的上混合层深度季节的差异在1976年前后的不同,1976年后晚冬混合层深度深,"再现机制"的作用明显,SST持续异常现象更容易出现.