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)。     

变性台风LUPIT爆发性发展研究

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)提供的FNL(Final Analyses)资料和WRF模式(Weather Research Forecast Model)对2009年0920号超强台风LUPIT变性后再次爆发性发展的现象进行了研究,详细分析了潜热加热在热带气旋变性为温带爆发性气旋过程中的作用。研究发现:潜热释放是气旋快速发展阶段的重要影响因素,潜热通过影响环流促使气旋的爆发性发展,较为深厚的对流系统使潜热释放的位置发生在对流层的中高层。热量释放之后,地面气旋上空高空槽前的西南气流向槽前高压脊内输送热量,造成高层等压面坡度增大,涡度平流随高度增加,涡度平流的增加又进一步促进了上升运动加强,有利于更多水汽凝结,释放潜热,使得气旋海平面中心气压快速降低。天气尺度低压系统与对流活动相伴随的潜热释放之间的相互促进的正反馈过程类似于热带气旋的CISK机制,这可能是热带气旋变性后爆发性发展的一种重要机制。     

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。     

北黄海春季海面太阳辐射船基观测与分析

利用"中国近海海洋综合调查与评价"2007年北黄海春季航次的资料,综合分析了短波、长波辐射及海面短波、长波反射辐射特征及与云量、气温、水汽压、海面红外温度等的对应关系。结果显示海面太阳入射辐射远大于海面反射辐射,二者相差约1个量级;海面长波辐射总体上大于大气逆辐射,二者相差约40 W/m2,平均净辐射为153.1 W/m2。观测期间大气透射率约为0.45,并据此分析探讨了云对太阳辐射传输的影响,建立了考虑总云量、低云量及水汽压等因素的海面太阳短波辐射经验估算公式,计算结果与实测结果具有较好一致性,均方根误差为11.3 W/m2。最后讨论了太阳辐射船基观测由于船体晃动可能造成的误差影响。     

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.     

春季东海黑潮锋影响强对流的个例分析

利用卫星观测和再分析资料,研究了2018 年 4 月 30 日东海黑潮海面温度锋(黑潮锋)影响低云突破边界层发展为对流云团,并导致强降水的过程。结果表明：(1)29 日 12 时东海 500 hPa 上受短波槽控制,低空处于高低压之间的偏南气流中;黑潮锋大气边界层稳定,有利于低云发展。 (2)黑潮锋的暖水侧向大气不断输送热量和水汽,稳定性减弱;而冷水侧对大气的冷却作用显著, 大气稳定性增加。(3)经过约12 h 的调整,黑潮锋通过垂直混合机制强迫表层风速发生变化,在黑潮锋上空形成风速辐合,叠加背景辐合场,导致辐合明显增强。(4)受平流效应影响,黑潮锋上空大气增湿增温,抬升凝结高度降低。(5)潜热释放与低空辐合之间形成正反馈,最终导致对流云团发展,降水强度显著增强。     

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。     

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。     

热带西太平洋海-气热量交换特征分析

本文采用1985年12月12日至1986年2月8日“向阳红14”号调查船在太平洋调查所获海洋水文气象资料,计算了四种热交换量。结果表明:海-气热输送与天气系统和海洋水文条件关系密切。冬季,在各种天气系统条件下西太平洋及中太平洋的大气主要是从海洋得到热量,其中以黑潮流经的海域最为明显,而热交换的方式主要是海洋以潜热的形式把热量输送给大气。     

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。     

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。     

海洋环境对台风活动的影响——对8626号台风的分析

本文利用中、美海-气联合调查资料,对8626号台风活动与周围水文气象要素相互作用进行了初步分析,得出了以下结果:1.随着台风的接近,海-气间热量和水汽交换增大,是台风发展的必要条件。2.当船接近台风时,抬升凝结高度和自由对流高度越来越低,这对潜热释放是有利的。3.海面温度较高(≥28℃)对台风形成和发展是重要的。     

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.     

不同时间尺度系统对热带太平洋海-气潜热通量贡献的估计

对热带太平洋不同尺度系统对海洋大气之间潜热通量的贡献进行了计算分析。分析使用了Launianen和Vihma(1990)依据相似理论编写的计算软件和TOGA-TAO观测资料。通过分析发现，小尺度系统对热量通量没有太多的影响；天气尺度系统在赤道西太平洋对热量通量的影响较大；天气尺度系统对热量通量的贡献在赤道外地区要比在赤道地区大。分析还发现，在厄尔尼诺年赤道中太平洋地区天气尺度系统对热量通量的贡献较大，这意味着赤道中太平洋天气尺度系统的活动对触发厄尔尼诺事件可能具有重要的影响。     

海气界面热通量交换对南海深水海盆SST持续增暖的可能贡献

20世纪后50年南海深水海盆SST持续增暖了0.64℃,为了探究其持续增暖的机制,使用IPCC模式比较试验CGCM3.1(T47)、CGCM3.1(T63)、CSIRO-Mk3.0、GFDL CM2.0这4个模式输出资料中的辐射通量、湍流热通量、比湿、风、云量、气温、海平面气压及海温数据,计算了各海洋、气象要素的变化趋势,估算了热通量各分量,发现20世纪后50年期间SST的持续增暖似乎不能依据海面热通量的变化来解释。主要证据如下:夏季风的减弱使得海面潜热减少了约4.9W/m2,但由于海温升高、蒸发加强又使潜热增多了大约同样的值,使得夏季南海深水海盆总的潜热通量变化较小;夏季大气水汽含量的增多促使海面长波辐射增多了约1.8 W/m2,加上感热通量等变化的效应,海洋净得热增多了约3.0 W/m2;但是,20世纪后50年内冬季风的增强和冬季海温升高致使海洋潜热增多了约7.3 W/m2。由于20世纪后50年潜热释放大于海面长波辐射增多,无法只用海面热通量解释SST持续增暖现象,指出了南海海洋动力过程可能在维持南海深水海盆50年来SST持续增暖中的重要性。     

海南东部沿海一次海雾天气过程的分析

利用站点观探测资料、气象卫星资料和ERA-Interim数据对2017年2月21日下午到23日早晨海南岛东部沿海一带出现的一次海雾过程进行成因分析。结果表明:(1)此次海雾具备辐射和平流两种性质,海雾生命周期中,层云和海雾发生4次相互转化,而新一轮冷空气使海雾过程结束;(2)海雾发生在入海变性的高压脊天气系统中,100～200 m有逆温层存在,为海雾的生成维持提供较好的背景环境;(3)海雾期间边界层高度小于300 m,边界层适度的抬升有利于海雾生成和维持;(4)低层偏南风为海南岛东部海面输送水汽和热量。在海雾生成发展阶段,感热输送大于潜热,而消散阶段潜热输送大于感热。风场输送的热量增大海气温差,增强湍流热量输送,造成降温增湿使海雾生成维持。     

“暖池”表层对大气局地强迫的响应特征

利用湍流动能垂直混合模式和ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥ加强观测期的观测资料,对“暖池”上混合层的垂直混合过程进行数值试验和数值模拟,分析表层温度、盐度的变化特征。结果表明：ＴＫＥ模式可以较好地模拟混层,尤其是表层温度、盐度对大气局地强迫的响应;太阳辐射是热源,感热、潜热通量等会造成“暖池”上混合层的温度降低,“暖池”对大气释放热量;降水有利于“淡水盖”形成和维持,从则使层结稳定,ＳＳＴ升高。但在气温低于海     

海冰消融背景下北极增温的季节差异及其原因探讨

运用哈德莱中心第一套海冰覆盖率(HadISST1)、欧洲中心(ERA_Interim)的温度以及NCEP第一套地表感热通量、潜热通量等资料,研究了1979—2011年33a来北极海冰消融的季节特点和空间特征,并从反照率——温度正反馈与地表感热通量、潜热通量等方面分析了海冰减少对北极增温影响的季节差异。结果表明,北极海冰在秋季和夏季的减少范围明显大于冬季和春季,而北极地表升温却在秋季和冬季最显著,夏季最为微弱,且夏季的增温趋势廓线也与秋冬季显著不同。这主要是因为夏季是融冰季,海冰融化将吸收潜热。且此时北极低空大气温度高于海表温度,海水相当于大气的冷源。随着海冰的消融,更多的热量由大气传入海洋用于融冰和加热上层海水,这使得夏季的低空大气不能显著升温。而在秋冬季,海冰凝结释放潜热,且此时低空大气温度远低于海水温度,海冰的减少使得海水将更多热量释放到大气中导致低空大气显著增暖。海水对大气的这种延迟放热机制是北极低空在夏季增温不显著而在秋冬季增温显著的主要原因。此外,秋冬季的海冰减少与北极近地面升温具有非常一致的空间分布,北冰洋东南边缘和巴伦支海北部分别是秋季和冬季海气相互作用的关键区域。     

1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化

在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显.     

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.