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。     

ENSO事件次表层海温的两个模态及其对大气环流的影响

利用SODA海洋同化资料和NCEP再分析大气资料,分析了热带太平洋次表层海温异常(subsurfaceoceantemperatureanomaly,SOTA)与厄尔尼诺与南方涛动(ElNi?o-SouthernOscillation,ENSO)循环的联系,及SOTA对大气环流的影响。回顾传统ENSO研究,指出存在的问题,提出了ENSO影响大气研究的新思路,得到以下结果:(1)以SOTA为基本资料的研究发现, ENSO事件有两个模态,主要出现在冬季的第一模态对冬季及夏季亚洲-北太平洋-北美地区上空中高纬大气环流有重要影响,主要出现在夏季的第二模态对该地区上空夏季热带和副热带大气系统有重要作用。(2)ENSO事件通过与ENSO相联系的热带太平洋海面温度异常(ENSO-relatedseasurface temperatureanomaly,RSSTA)对大气的异常热通量输送,强迫Walker环流和Hadley环流变化,导致热带和北太平洋及周边地区上空大气环流异常,进而影响相关地区冬季和夏季的气候。(3)海表面温度异常(seasurfacetemperatureanomaly,SSTA)包含RSSTA和大气异常导致的海温变化(sea temperature anomaly caused by atmospheric anomaly, STA)两部分, RSSTA是ENSO事件过程中海洋内部热动力结构调整导致的海面温度变化,在海洋对大气的热输送过程中,它随ENSO事件演变不断更新;STA是大气受RSSTA海洋异常加热后导致的大气环流异常对海面温度的影响,在海洋浅表层STA对RSSTA有重大影响。本文最后讨论了ENSO事件期间热带海洋对大气热输送过程,指出ENSO事件通过海洋内部热动力结构调整产生RSSTA,它直接对大气异常加热,导致大气环流和气候异常,局地海气之间负反馈过程产生STA,反过来抑制RSSTA。结果还指出,人们常用的SSTA变率实际上主要由秋冬季节RSSTA主导,丢失了春夏季ENSO信息,用SSTA研究ENSO事件存在局限性,这也可能是ENSO事件春季预报障碍的原因之一。     

青岛近岸一次海陆风过程中大气波导成因的数值研究

采用新一代区域大气数值模式WRF对2006年8月21日青岛地区一次典型的海陆风过程中的大气波导现象进行了详细的数值模拟研究,以探究海陆风过程中大气波导的形成机理。WRF数值结果较好地再现了海陆风及大气波导的发生发展过程。基于高时空分辨率的WRF数值模拟结果,对海陆风过程中大气波导的形成机制进行了详尽的分析,结果表明:湿度突变层的存在是导致波导发生的主要因素,此次波导过程无逆温层的存在;波导随海风的出现而形成。午后,海陆温差增大,海风在海陆热力性质差异的驱动下形成,并将大量水汽带到近岸,使近岸底层大气相对湿度增大,陆上暖干空气在海风环流作用下向海洋一侧平流,最终在海洋上空下沉,海洋大气边界层发展成为具有稳定层结的热内边界层;同时,下沉的干空气与底层湿空气形成较大的水汽垂直梯度,有利于大气折射指数随高度减小,形成大气波导。海风环流减弱至陆风环流形成发展后,水汽垂直混合均匀,大气波导随之减弱、消失。地形因素对波导的形成作用显著,地形的阻挡使海风携带的大量水汽在向海一侧积聚,在海风环流作用下波导形成于陡峭地形向海一侧。     

西北太平洋辐射平衡的时空分布特征

大气中各种天气现象和物理过程发生的主要能源,均来自太阳辐射,而进入地球大气的太阳辐射却只有一小部分(约19％)被大气直接吸收,大部分(约51％)为地球表面特别是占地表约71％的海洋吸收,然后再以各种形式加热大气,推动大气运动,形成各种天气和气候。 西北太平洋辐射平衡的时空分布特征的研究,是西北太平洋辐射平衡、热量平衡及海     

北太平洋环流振荡形成机理的数值研究

利用大洋环流模式,探讨海洋对大气强迫的响应及北太平洋环流振荡模态(NPGO)形成的直接原因。对控制试验模拟的海表温度异常(SSTA)进行经验正交函数(EOF)分解,发现第二模态类似于经典NPGO 模态,说明采用该模式研究海洋对大气强迫的响应是可行的。在控制试验基础上,通过改变大气强迫场设计了一系列敏感试验,发现大气强迫场为NPGO 模态正强年的合成场时,所得SST异常场能较好再现NPGO 空间特征,说明海洋状态强烈依赖于大气强迫,大气强迫是造成NPGO 的直接原因;对大气强迫场中的动力强迫、热力强迫等物理量进行不同配置进行试验,发现风场动力强迫对NPGO 的影响最大,是形成NPGO 的关键强迫,其中又以纬向风应力的影响居首。     

寒潮过程和海洋锋面影响南海西北部大气波导演变的个例分析

文章利用2012年冬季南海西北部的航次探空资料, 研究了寒潮过程和海洋锋面对大气波导特征演变的共同影响。文中观测发现, 航次期间的大气波导以悬空波导为主, 平均波底高度约738.64m, 平均厚度约185.17m, 平均强度10.21M单位。观测前期, 天气形势稳定, 东北季风较弱, 在锋面暖水区一侧的悬空波导较为深厚, 且高度较低。其主要成因是大气边界层顶部925hPa至850hPa高度左右存在深厚的逆温层, 且具有显著的日变化特征。航次中期的寒潮过程导致东北季风大幅增强, 使得大气边界层顶部的逆温层被破坏, 从而导致悬空波导显著变薄变弱。而锋面冷水区一侧, 低水温抑制湍流发展导致大气修正折射率(M)的负梯度扰动较弱, 较难形成稳定且有一定强度的波导层, 且无显著日变化。但当东南暖湿气流覆盖锋面冷水区上空时, 容易形成较稳定的表面波导。     

全球海平面上升将影响我国海岸带开发

最近100多年来,全球大气中的二氧化碳及其他微量气体(N_2O,CH_4,CFCS)迅速增加。据测,1985年大气中二氧化碳浓度已比工业革命前增加了约1/4,从而使世界平均气温升高。据1986年世界气象组织计算,最近100年来,世界平均气温已增加了0.3—0.7℃。估计到2050—2100年,全球平均气温将升高1.5—4.5℃。全球气温升高,将引起世界海平面上升。最近100年(1880—1980)来,世界海     

冬季黑潮延伸体海域云水含量的年际变化

利用卫星观测的海面高度资料、海表温度资料和再分析大气资料,考察了冬季黑潮延伸体海域云水含量的年际变化。结果表明:尽管大气环流有明显的年际变化,海洋锋对其上云水含量的"锚定"作用(锋面南侧云水含量多,北侧少)始终存在,同时云水量值有明显的年际变化,该变化主要受背景大气环流的影响,当西北风加强(减弱)带来偏冷(暖)偏干(湿)的空气团时,锋面南侧云水少(多)。按照云水含量多少进行合成分析的结果表明:来自大陆的冬季西北风南下,在遇到海洋锋锋南侧的暖水面时,空气抬升导致的大气跨锋面的次级环流和对应锋面南(北)辐合(辐散)在一定程度上(约25%)受背景大气环流变化的影响。在背景大尺度的西北风强(弱)时,大气中水汽含量较少(多),凝结放热较弱(强),黑潮延伸体海洋锋南侧南侧上升,北侧下沉的次级环流偏弱(强)。     

前期夏季西太平洋暖池热含量对江南春雨的影响及其可能机理

利用GODAS海洋温度资料、中国753站逐日降水资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料讨论了前期夏季西太平洋暖池热含量异常对江南春雨的影响,并通过高低层环流异常解释了其可能过程和机制。研究结果表明:(1)前期夏季暖池区热含量影响春雨的敏感海区位于9°~16°N,150°~166°E,与春雨强度呈显著反相关,前期夏季关键区热含量的显著偏低是春雨异常偏多的强信号。(2)多雨年和少雨年大气环流差值场与夏季暖池热含量(取反号)回归的次年春季大气环流形态基本一致。低层菲律宾海异常反气旋西北侧的暖湿西南气流输送及江南地区高层辐散抽吸运动是造成春雨偏多的直接原因。(3)关键区热含量在前期夏季的异常偏低使低层异常反气旋在其西北侧触发生成,并在菲律宾海附近持续存在(前夏至当年春季),春季引导强盛的西南气流向江南输送水汽;同时,热含量异常偏低在我国大陆东部激发出高层异常气旋并持续维持(前秋至当年春季),导致春季西风急流轴异常南压,高层形成异常辐散中心,形成强烈的抽吸作用,导致江南春雨显著偏多。前夏热含量显著偏高引起江南春雨偏少的过程则与之相反。     

热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用

根据英国Hadley气候中心的海表温度资料和美国NCEP/NCAR中心的大气资料,研究了热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用。热带太平洋的ENSO可以导致大西洋Nino模态或经向偶极子模态,这主要是通过热带海洋-大气相互作用,或大气的太平洋-北美遥相关过程实现的。大西洋Nino模态的暖(冷)位相会导致赤道中东太平洋的海表温度降低(升高)。这可能是通过两种途径完成的:一种可能是大西洋Nino使印度洋增暖(变冷),进而引起赤道中太平洋的东(西)风异常,通过海洋-大气相互作用正反馈机制能发展成为La Nina(El Nino),使赤道东太平洋海温降低(升高);另一种可能是大西洋Nino直接可以导致太平洋Walker环流增强(减弱),从而使赤道东太平洋海温降低(升高)。     

南大洋大气有机胺分布及来源特征研究

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果表明：南大洋大气有机胺以气态三甲胺（TMA）和二甲胺（DMA）为主要存在形态,其均值分别为(104.0±285.2)、(3.5±6.0) ng/m3。普里兹湾大气中有机胺的平均浓度显著高于南大洋开阔海域,气态TMA和DMA均值分别达到(289.0±396.6)、(5.6±16.1) ng/m3。南大洋大气中气态TMA、DMA和氨气（NH3）在不同区域内均具有良好的线性关系,表明三者具有同源性。从来源分析,南大洋大气有机胺主要受到海洋生物活动的影响,但在海冰边缘区及南极近岸海域,企鹅等动物的生物活动会导致大气中有机胺的浓度显著升高。     

东亚夏季低层大气环流对东海及其邻近海域海温异常响应的数值试验

利用NCEP/NCAR的再分析资料、全球海温资料(OISST)及区域气候模式(RegCM3)研究了东亚夏季低层(925hPa)大气环流对东海及其邻近海域热力异常的响应.结果表明,夏季,当东海及其邻近海域的海温升高0.5和1.0℃时,在中国东部和东海及其邻近海域上空均会出现一个异常的气旋性环流,而且海温越高,气旋性环流越明显,并在海面上空形成辐合中心;反之,当东海及其邻近海域海温降低时,中国东部和东海及其邻近海域上空将出现一个异常的反气旋性环流,并在海面上空形成辐散中心.东海及其邻近海域夏季海温的异常可通过热力作用影响低层大气的辐合(散)和垂向运动,并影响局地低层大气和上层海洋的相互作用,从而使得东亚大气环流发生改变,进而可能对中国大陆东部气候和近海环境的变化产生重要作用.     

黄海沿海夏季海雾形成的气候特征

采用合成与个例分析相结合的方法,对黄海夏季(7月)海雾形成的大气环流条件、水汽输送条件以及海面条件(SST)进行了分析,并讨论了海面的有效长波辐射,结果表明:夏季风的强弱决定了黄海夏季海雾的多寡,海雾形成的水汽不是由局地提供的,而是靠低空急流从热带大气输送过来.与大气环流条件相配合,海温场对海雾的形成是重要的.     

一次天气尺度扰动过程对东海北部大气边界层垂直结构的影响

利用2013年6月船载GPS探空、云高仪资料,结合ERA-Interim再分析资料、卫星资料,分析一次天气尺度扰动(锋面过境)过程对东海北部海洋大气边界层(MABL)垂直结构的影响。结果表明:受梅雨锋影响,航测区域上空在整个过程中都有低云覆盖,MABL没有呈现日变化特征;当MABL为稳定边界层时,锋面与站位距离越近,站位上空增强的上升运动导致MABL高度越高。梅雨锋过境前后云层之上都覆盖有较为稳定的逆温层,受锋面抬升作用,云底高度和云顶逆温层高度在锋面过境后高度变高;锋面过境导致航测区域上空700hPa以下大气的上升运动增强,水汽上升到更高位置,云底从MBAL中脱离。锋面过境后,3 000m以下整层大气相对湿度较大,大气层结退耦的产生导致云分层形成高度不同的多层云。     

末次冰消期以来南大洋深部流通性与大气pCO2 的关系及其控制机制

末次冰消期时,南大洋深层水流通性增强和大气CO_2分压(大气p_(CO_2))升高存在密切联系。该时期南大洋深部流通性增强的同时会伴随着大气与大洋环流模式的一系列变化,例如南半球西风带(Southern Hemisphere Westerly Winds Belt,SWW)位置和强度以及大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)强度的变化。一些关于控制南大洋流通性变化机制方面的研究发现,SWW的经向摆动可对南大洋深部流通性产生强烈影响。末次冰消期时SWW南移,会强化南大洋风驱上升流,增强南大洋的通风。另一些研究认为AMOC变化对南大洋深部流通性具有更为强烈的影响,末次冰消期时北大西洋深层水(North Atlantic Deep Water,NADW)生成减弱导致AMOC强度减弱,这一过程使得NADW与绕极深层水(Circumpolar Deep Water,CDW)的混合边界北移,从而减弱南大洋水体成层化,增强了南大洋深层水上涌。上述2种模式均可能引起南大洋深部流通状况的改变,并最终导致冰消期大气p_(CO_2)上升。除SWW与AMOC驱动南大洋深部流通状况的改变之外,最新研究发现南大洋罗斯海似乎可以通过其自身底层水的北向扩张与极向退却进一步影响南大洋深部流通状况。总的来说,控制南大洋深部流通状况的并非单一机制,SWW与AMOC以及罗斯海底层水等诸多因素在控制南大洋流通状况变化的同时也会以不同的方式在一定程度上积极的响应大气p_(CO_2)的变化。     

黄海春季海雾形成的气候特征

采用合成与个例分析相结合的方法,对黄海春季(4月)海雾形成的大气环流条件、水汽输送条件以及海面条件(SST)进行了分析,并讨论了海面的有效长波辐射,结果表明,黄海春季海雾形成的水汽不是由局地提供的,而是由热带大气提供的,大气环流提供了暖湿空气的输送条件,海面条件相对并不重要,海雾在低层大气与海洋的热交换中具有明显地反馈作用.     

透明胞外聚合颗粒物碳输运新途径

目前大家普遍认为，透明胞外聚合颗粒物(Transparent Exopolymer Particles，TEP)因其独特的凝聚效应导致碳通量向海底输出。但是，近几年的研究表明TEP不仅影响了碳沉降途径，其本身能够悬浮甚至向海水表层迁移，导致其在海洋微表层(Surface Micro-layer, SML)积累，最终显著影响海洋表层碳通量。TEP和其他颗粒物聚集形成凝聚物后，其运动趋势则由凝聚物中TEP的含量占比，即最终颗粒物密度所决定。一个新的值得注意的现象是，密度低的TEP通过与其他微粒聚合形成表面活性物质(Surface-active Substances, SAS)，会在海洋–大气界面形成薄膜，显著影响海–气CO₂交换通量，甚至对全球气候变化造成影响。     

一次路径偏北南折的秋季江淮气旋成因分析

2015年11月5—8日发生的一次江淮气旋具有与以往过程不同的特征,发生时间晚、路径偏北东移、途经山东半岛后又南折,导致山东半岛连续降水36 h,降水时段内累积降水量最大接近50 mm。为揭示上述特点的成因,利用FNL(Final Analysis Data of Global Forecast System)再分析数据进行了天气形势分析,结果表明:副热带高压位置偏北且强度较强是导致气旋过程发生时间偏晚、路径偏北东移的重要原因,而副热带高压的异常变化与2015年强厄尔尼诺事件有很强的关联性。借助WRF(Weather Research and Forecasting)数值试验探究了气旋过程路径偏北又南折的原因,发现:1)黄海的高海温有利于海面水汽通量向上输送,积云对流加强,潜热释放促进江淮气旋增强发展;高空西南气流对增强气旋的控制较弱,导致气旋没有一直向北移动,中途发生南折。2)黄海南部海温较北部偏高约4℃,低空大气南、北部之间形成的能量锋区对江淮气旋的南折有指向作用;同时对流层低层偏北风的存在以及副热带高压的短时南撤为气旋的南折提供了动力环境。     

影响东海气候的太阳活动信息分析

采用逐次滤波法逐次提取东海气温资料序列中蕴涵的太阳活动影响信息并加以分析,发现东海气候年代际变化特征十分清楚,主要表现为:(1)突变性,东海夏季7月海平面层及对流层大气温度场在过去半个多世纪中发生过一次急剧变化,突变点是1978年7月.从1978年7月由历时30多年的温度偏低时期跃变为持续高温时期,高温期持续至20世纪末,升温幅度超过0.4℃.资料分析表明,整个对流层东海夏季大气温度都具有这种年代际变化特征;(2)高空气候持续增温型,东海夏季7月平流层中部10 hPa大气温度表现为一种波动式的持续升温过程,50多年来温度升高4℃,年升温率超过0.075℃/a.东海平流层底部100 hPa温度也具有持续升温的特点,从1948年至今呈缓慢升高的趋势,53 a升高了1.9℃,升温率为0.036℃/a;(3)周期性,东海不同高度大气温度都具有显著程度不同的22 a周期性年代际变化特征,22 a周期分量的振幅由高空到低空迅速减小,表明22 a周期高空清楚,低空不太明显.东海对流层中部和平流层底部还具有显著的11 a周期性年代际变化.据分析认为22 a周期是太阳黑子磁场磁性变化周期所激发,11 a周期与太阳黑子相对数11 a周期相吻合,二者均为太阳活动在大气气候中的反映.     

海平面上升与天津沿海风暴潮特征

一、海平面变动情势 由于人类活动的影响,大气中二氧化碳和其它微量气体含量不断增加,引起温室效应,导致全球性气温增高。根据专家们测算,在最近100年来,全球平均气温升高0.4℃～0.5℃。 全球气温升高,气候变暖的一个重要结果,就是导致世界性的海平面升高。专家们测算结