“百合”台风对海表温度及水色环境影响的遥感分析

利用SeaWiFS及NOAA卫星资料,基于均值合成算法,分析了"百合"台风对海表温度(SST)、海表叶绿素a浓度及海水透明度的影响,结果表明,整个研究海域(22°～30°N、121°～131°E)的平均SST从台风前的25.48℃下降到22.45℃,平均下降幅度为12.95%.在台风盘旋的中心区域(26°～28°N、123°～127°E),SST平均下降了5.40℃,下降幅度达21.20%,SST下降最大的是9月14日,整个研究海域平均SST仅为13.48℃.整个研究海域海表叶绿素a浓度在台风期间有较大的增加,从台风前的0.425 mg/m3(平均值)上升到0.537 mg/m3,平均增长26.35%.除浙江近海外,台风核心区域海表叶绿素a浓度增幅最大,达1.695倍,表明台风风力越强,台风停留时间越长,对海表叶绿素a浓度增加的贡献就越大.这一增加有利于海洋生物的生长,有利于提高初级生产力和改善海洋生态环境.在"百合"台风期间,海水透明度却有一定程度的降低,从台风前的16.84 m(平均值)下降至台风后的12.67 m,平均降幅为24.76%,降幅最大的是24°～26°N、125°～127°E区块,平均下降了7.96 m,降幅高达47.6%;总体上台风核心区域南部的海水透明度降幅大于区域北部,台风核心区域东南部的海表叶绿素a浓度增幅大于区域东北部.同时,对整个研究海域分割成2°×2°大小的区块,以每个区块的海表叶绿素a浓度、SST和海水透明度的均值代表该区块的值,对台风前、后海表叶绿素a浓度、SST和海水透明度的变化进行相关性分析,发现海表叶绿素a浓度的变化与SST和海水透明度均呈负相关性,且台风期间海表叶绿素a浓度增加的百分比与相应区块海水透明度下降的百分比之间的相关系数达0.821.     

台风“苏力”(2013)期间海洋上层温、盐及海平面异常变化特征

台风"苏力"是2013年最强的台风之一。本文利用再分析资料、卫星遥感资料及ARGO浮标数据等分析了台风过境所引起的海表面温度(SST)、海表面高度异常(SLA)以及海洋次表层温、盐的变化规律,给出了上层海洋对台风响应的基本特征。台风所经过的海域都存在着明显的降温,在冷涡区域引起了6~7℃的海表温度的冷却,降温区域集中在路径的右侧。台风造成SLA降低,最大为20cm左右。海表温度的变化滞后于海面高度的变化。ARGO浮标数据显示,台风引起了海面的显著降温,最大降温幅度为5℃,位于冷涡内,且位于路径的右侧。路径左侧的SST的降低相对较小,为1.5~2.5℃。台风的扰动导致次表层水涌升到表层,改变了表层的盐度和密度,引起混合层加深。     

台风引起南海海表面降温的位置变化特征

台风过后通常会在上层海洋引起冷迹,即路径附近的海表而温度(sea surface temperature,SST)降低.本文利用多种卫星数据分析了12年(1998-2009)内经过中国南海的92个台风所引起的海表降温位置的分布特征.通过分析逐日微波遥感SST数据发现,64个台风(69.6%)引起了明显降温(降温≥2℃).其中,43个台风(46.7%)引起的最大降温位于台风路径右侧;13个台风(14.1%)引起的降温出现在路径附近;同时还有8个台风(8.7%)引起的最大降温明显位于路径左侧.台风引起的最大降温出现的位置主要集中在路径左右两侧100km范围内.统计分析表明台风之前存在于上层海洋环境的冷涡,特别是强冷涡,在台风引起的海表面降温和位置分布中可能起着重要的作用.     

台风背景下海浪对海表流场和海表温度的影响

海浪作为海-气界面中重要的物理过程,对海洋上混合层的近表面分布具有重要作用。本文以台风"威马逊"和"麦德姆"为背景,基于FVCOM耦合模式模拟了台风浪及上层海洋的响应过程,探讨了海浪对海表流场和海表温度的影响。结果表明耦合模式能够较准确地模拟出有效波高,台风过境后海表流场在海浪的作用下反映出与台风相对应的气旋性特性,改变的流场量级可达0.4 m/s;海表温度出现不同程度的下降,最大降温约4℃,最大降温中心与流场变化区域相对应,且降温区相对台风路径呈显著的"右偏性"。最大降温滞后台风中心过境2 d左右,恢复时间一般超过10 d,与实况相吻合。     

南海北部海洋对局地生成热带气旋的响应

应用Topex/Poseidon卫星高度计海面高度距平(SSHA)资料以及TMI的逐日海表温度数据,对两个局地生成的热带气旋(1999年台风LEO和2000年台风WUKONG)引起的南海北部海洋响应过程进行研究.结果表明,在热带气旋影响下,海面高度显著降低,SSHA平均减少30cm,流场上出现气旋型环流,海表温度显著降低,降低幅度为2℃左右,在其尾迹上出现冷涡;相对于降温过程,海表温度的恢复过程非常缓慢;热带气旋强度突变或移行较缓时易引起海洋的强烈响应,这种响应的空间和时间尺度都较大,持续时间至少1周,发生响应的海域范围也很广,甚至可以跨越3个纬度的距离.     

南海中尺度涡旋海表温度特征统计研究

中尺度涡旋在海洋中无处不在,研究中尺度涡旋的海表温度(SST)对于研究中尺度涡旋上的海气相互作用具有重要意义。本文使用南海2000—2015年的SST和海面高度异常(SSHA)卫星观测数据,分析了南海不同振幅范围中尺度涡内SST的特征。研究表明,不是所有的反气旋涡(气旋涡)内的SST异常(SSTA)都是正(负)的,大约35%(29%)的反气旋涡(气旋涡)与SSTA呈正相关,且在不同振幅范围下表现出不同的空间和季节变化。中尺度涡旋内合成SSTA与SSHA表现出位相不一致,反气旋涡(气旋涡)内的SSTA的最大值(最小值)相对于涡心偏向于赤道(两极)方向。涡旋内SSTA与SSHA呈线性相关,反气旋涡(气旋涡)振幅每增加1 cm,涡旋内平均SSTA则增加(降低)0.02(0.01)℃。     

台风对海表温度的影响分析

文章选取2011-2012年出现在西北太平洋地区的3个不同类型的台风,利用中国台风网"CMA-STI热带气旋最佳路径资料数据"和多卫星遥感观测资料,分析了台风对大洋以及中国近海海表温度的影响。分析结果表明,台风对SST的影响程度与台风自身强度和台风的移速密切相关。SST降低区域一般位于台风路径的右侧,台风在大洋右转向时可形成显著降温区。最大SST降低一般滞后台风中心2d或1d,在台风过境后,该海域降低的SST恢复时间也较长。     

上层海洋对台风"凯萨娜"(2009)的响应特征

本文利用多源卫星遥感数据和Argo浮标数据对2009年台风"凯萨娜"过后,南海上层海洋的物理和生态响应特征进行了分析。结果表明,"凯萨娜"引起的上升流流速最大可以达到1.6×10~(–3)m/s,台风过后,海表面温度(SST)下降显著,最大降温幅度可以达到6℃,海表面高度降低,先前存在的中尺度冷涡进一步加强。台风过后,沿着台风路径,叶绿素浓度升高,最大值可以达到2 mg/m~3以上,初级生产力升高到台风过境前的5倍。SST的最大降温中心与海面高度下降区域以及叶绿素浓度升高的区域一致。Argo数据表明台风诱发了强烈的垂向混合和艾克曼泵吸,不同位置处,垂向混合和艾克曼泵吸的强度不一样。通过混合和泵吸过程,台风可以把海洋内部的营养盐输送到海洋表层,对整个南海的物理和生态过程有重要影响。     

海表温度与海表气温位相关系

采用1982-2012年NOAA最优插值海表温度(第二版)数据资料和NCEP/NCAR再分析海表气温数据资料,利用均方差分析法,分析海表温度和海表气温的年际变化特征。将31年数据按照El Nin軌o/La Nin軌a事件分为a,b,c 3组,利用超前/滞后相关性分析法,将中低纬度海域海表温度异常(SSTA)与海表气温异常(SATA)做超前/滞后相关分析,得到每个格点SSTA与SATA之间相关性最显著的时间,从而确定SSTA与SATA之间的超前/滞后相关关系。研究结果表明:中纬度海域以SATA超前SSTA为主,SATA滞后SSTA主要分布在20°S-20°N的热带海域。SATA与SSTA超前/滞后天数统计结果均呈现双峰型分布,SATA超前峰值出现在10 d左右,SATA滞后峰值出现-7 d左右。El Nin軌o/La Nin軌a事件的出现,对海气超前/滞后相关关系具有一定影响。     

琼东上升流和越南沿岸上升流对超强厄尔尼诺事件响应的对比分析

利用海表温度(SST)、海面高度(SSH)、风场、热通量等数据,比较分析琼东上升流和越南沿岸上升流对1998年和2016年两次超强厄尔尼诺事件的响应。结果发现,两个上升流对同一厄尔尼诺事件的响应以及同一上升流区对两次厄尔尼诺事件的响应均不同。1998年夏季,琼东海域风场异常利于上升流发展,上升流增强,越南沿岸风场异常不利于上升流发展,上升流减弱;2016年夏季,两个上升流区均为利于上升流的风场异常,但琼东沿岸冷水区却大幅缩小,SST明显升高,越南沿岸冷水区变化不大,但总体温度也升高。这表明,除风场外,琼东和越南沿岸上升流还受其他过程影响。海洋动力过程分析发现,同一时间同一上升流区的海表温度异常(SSTA)变化与海面高度异常(SSHA)变化最为一致。1998年夏季,琼东的负SSHA和越南以东的正SSHA均与风场异常作用一致,从而琼东上升流增强,越南沿岸上升流减弱。2016年夏季,琼东和越南以东均为正SSHA,抵消了利于上升流的风场异常,使得琼东和越南沿岸上升流减弱。同一时间不同海区相比,风应力旋度异常对琼东上升流SSTA影响更大,SSHA和沿岸风应力异常则对越南沿岸上升流影响更明显。海面高度异常表征的中尺度涡和风场异常(尤其是沿岸风应力异常和风应力旋度异常)是超强厄尔尼诺后沿岸上升流变化的重要影响因素。     

海面温度变化影响台风"海棠"强度的数值研究

通过对台风"海棠"5 d的数值模拟,研究海表温度(SST)变化对台风强度的影响。与NCEP月平均海表温度相对比,在中尺度大气模式中引入热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪(TMI)/先进微波扫描辐射计(AMSR-E)来考察SST对台风"海棠"路径和强度的影响。研究结果表明,每天变化SST的试验模拟的台风强度和路径整体效果不错;模拟的台风路径不敏感于SST的变化,而台风强度的变化不仅取决于由于台风移动引发的SST冷却的幅度大小,而且取决于SST冷却区域的相对位置。在台风"海棠"强烈发展过程中,台风中心右侧冷却区对台风中心气压影响很小;台风强烈发展过后,SST冷却区开始影响台风强度,但造成台风中心气压下降幅度不大,6 h内台风中心气压减弱约3.9 hPa。海面热量通量和海面风速与SST的分布都有良好的相关性:在SST变化为正值的暖水区,感热通量和潜热通量都是一个正的通量分布的极值区,并有风速极大值区域存在;在台风右侧相应的冷却区,则存在着负的通量异常和风速极小值区域。     

Upper ocean responses to category 5 typhoon Megi in the western north Pacific

Category 5 typhoon Megi was the most intense typhoon in 2010 of the world. It lingered in the South China Sea (SCS) for 5 d and caused a significant phytoplankton bloom detected by the satellite image. In this study, the authors investigated the ocean biological and physical responses to typhoon Megi by using chlorophylla (chla) concentration, sea surface temperature (SST), sea surface height anomaly (SSHA), sea surface wind measurements derived from different satellites and in situ data. The chla concentration (>3 mg/m³) increased thirty times in the SCS after the typhoon passage in comparison with the mean level of October averaged from 2002 to 2009. With the relationship of wind stress curl and upwelling, the authors found that the speed of upwelling was over ten times during typhoon than pretyphoon period. Moreover, the mixed layer deepened about 20 m. These reveal that the enhancement of chla concentration was triggered by strong vertical mixing and upwelling. Along the track of typhoon, the maximum sea surface cooling (6-8℃) took place in the SCS where the moving speed of typhoon was only 1.4-2.8 m/s and the mixed layer depth was about 20 m in pretyphoon period. However, the SST drop at the east of the Philippines is only 1-2℃ where the translation speed of typhoon was 5.5-6.9 m/s and the mixed layer depth was about 40 m in pretyphoon period. So the extent of the SST drop was probably due to the moving speed of typhoon and the depth of the mixed layer. In addition, the region with the largest decline of the sea surface height anomaly can indicate the location where the maximum cooling occurs.     

东海对台风云娜的海洋响应

Many typhoons pass through the East China Sea(ECS) and the oceanic responses to typhoons on the ECS shelf are very energetic. However, these responses are not well studied because of the complicated background oceanic environment. The sea surface temperature(SST) response to a severe Typhoon Rananim in August 2004 on the ECS shelf was observed by the merged cloud-penetrating microwave and infrared SST data. The observed SST response shows an extensive SST cooling with a maximum cooling of 3°C on the ECS shelf and the SST cooling lags the typhoon by about one day. A numerical model is designed to simulate the oceanic responses to Rananim.The numerical model reasonably simulates the observed SST response and thereby provides a more comprehensive investigation on the oceanic temperature and current responses. The simulation shows that Rananim deepens the ocean mix layer by more than 10 m on the ECS shelf and causes a cooling in the whole mixed layer. Both upwelling and entrainment are responsible for the cooling. Rananim significantly deforms the background Taiwan Warm Current on the ECS shelf and generates strong Ekman current at the surface. After the typhoon disappears, the surface current rotates clockwise and vertically, the current is featured by near inertial oscillation with upward propagating phase.     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

"苏拉"和"达维"双台风过程中台风浪和海温的数值模拟

本文基于FVCOM-SWAVE耦合模型,以双台风"苏拉"和"达维"的台风过程为例,研究了台风过程中海浪和海温的变化,通过与高度计和Argo资料的对比,发现耦合模型能较准确的模拟出有效波高和海表面温度。由于双台风风场相互作用,风场结构和最大风速位置发生改变,影响着有效波高的分布,台风"苏拉"产生的最大有效波高位于台风后侧。海表面温度的降低与风场、浪场分布密切相关,强风强浪处的降温现象更明显,"苏拉"产生的降温区域位于路径附近,"达维"产生的降温区域位于路径右侧。台风对海表面温度的降低与初始的混合层厚度、温跃层强度存在相关性,具体表现为初始的混合层越薄、温跃层强度越大,降温越明显。     

印度洋海表盐度预报的线性马尔可夫模型及其改进办法

海洋盐度在水循环、海洋环流、海洋生态系统、全球天气和气候变化等方面起着至关重要的作用。然而, 受观测的限制, 以往对海洋盐度的研究相对匮乏, 对其进行预报的工作更为少见。本文采用线性马尔可夫模型对印度洋海表面盐度(sea surface salinity, SSS)开展初步的预报工作。根据混合层盐度收支方程, 选择海表面高度(sea surface height, SSH)、海表面温度 (sea surface temperature, SST)、SSS等物理量的异常值作为模型的组成部分, 对印度洋SSS开展预报工作。结果表明, 马尔可夫模型可提前9个月对印度洋SSS进行较好的预报。此外, 南太平洋海表面温度异常(sea surface temperature anomaly, SSTA), 海表面高度异常(sea surface height anomaly, SSHA)和印度洋偶极子(Indian Ocean dipole, IOD)系数等遥相关因素的加入可将线性马尔可夫预报对印度洋SSS的预报效果(相关系数)平均提高10%。利用改进的模型对印度洋SSS进行提前1~11个月的“实时”预测, 得出预报的SSS时空变化特征与观测场相吻合。综上所述, 改进的线性马尔可夫模型对印度洋SSS具有一定的预测能力, 未来可进一步完善。     

基于Argo资料的西北太平洋海表面盐度对台风的响应特征分析

基于1996—2012年西北太平洋Argo剖面浮标盐度观测资料,利用合成分析方法研究了海表面盐度对台风的响应特征。结果表明海表面盐度对台风的响应具有明显的非对称性:台风过后其路径右侧的海表面盐度显著上升;左侧的则在R₅₀内上升,R₅₀外区域普遍下降。进一步分析显示台风强度、移动速度和海洋混合层深度对海表面盐度响应特征均有较大影响。强度大或移动缓慢的台风能造成大范围的海表面盐度上升;强度小或移动快速的台风只在路径右侧造成海表面盐度上升,左侧的则普遍下降。夏季(6-9月)台风过后,海表面盐度在混合层浅的区域普遍大幅上升,在混合层深的区域则在台风路径左右两侧2R₅₀范围内小幅上升,在远离台风路径左侧区域下降。     

Observational study of super typhoon Meranti (2016) using satellite,surface drifter,Argo float and reanalysis data

The present work describes the basic features of super typhoon Meranti(2016) by multiple data sources. We mainly focus on the upper ocean response to Meranti using multiplatform satellites, in situ surface drifter and Argo floats, and compare the results with the widely used idealized wind vortex model and reanalysis datasets.The pre-existing meso-scale eddy provided a favor underlying surface boundary condition and also modulated the upper ocean response to Meranti. Results show that the maximum sea surface cooling was 2.0℃ after Meranti.The satellite surface wind failed to capture the core structure of Meranti as the idealized wind vortex model deduced. According to the observation of sea surface drifters, the near-inertial currents were significantly enhanced during the passage of Meranti. The temperature and salinity profiles from Argo floats revealed both the mixed-layer extension and subsurface upwelling induced by Meranti. The comparison results show that the sea surface temperature and surface wind in the reanalysis datasets differs from those in remote sensing system. Sea surface cooling is similar in both satellite and in situ observation, and sea surface salinity response has a lower correlation with the precipitation rate.     

2000-2008年期间南海海面温度的年际与空间变异

通过对2000-2008年更高空间分辨率的南海海面温度(SST)的卫星遥感数据进行经验正交函数(EOF)分析,着重研究21世纪以来整个南海海域SST年际变化的时空变异,并探讨了其与南海海面风场和海面高度的关系,以及期间南海发生的两次负异常事件的特点和成因.SST年际变化的第一模态表现为全海盆同相变化,年际振荡主要发生在...     

西太平洋8708号台风海面风、浪结构及其关系的遥感研究

本文以Geosat卫星高度计1987年8月11日在西太平洋海域上的-上升轨道测得的风、浪资料为基础,统计分析了8708号台风影响下的海面风速和海浪特征.结果显示,此次台风影响下的海面风速和海浪波高的空间分布具有相对台风中心近似对称的结构特征,但在台风内区,台风移动方向的右方风速较左方风速增加较快,同时在台风外围,右方风速较左方风速衰减也较快;有效波高没有明显的内、外区结构,且左、右方波高随距离变化也呈不同的衰减率;风速与有效波高的关系在台风中心左右也呈现明显的不同;本文给出了台风的风速及波高随相对台风中心距离变化的经验关系式,以及合风风速与波高的经验关系式等.