基于Argo资料的西太平洋混合层和温跃层数据产品研制

基于2017版全球海洋Argo网格数据集(BOA-Argo),利用最大角度法和梯度比值法等客观分析方法计算了2004年1月—2016年12月期间,西太平洋海域(25°S~40°N,120°~180°E)的上混合层和温跃层上、下界深度,并计算了混合层温盐度以及温跃层强度等海洋环境参数,制作完成水平分辨率为1°×1°的月平均Argo数据衍生产品。将本数据产品和采用阈值法计算得到MILA GPV数据集做比较,结果显示:对于混合层的主要空间分布特征和时间序列变化特征,两者都十分吻合;将西太平洋海域温跃层上、下界深度和强度等参数与人们利用传统的温度梯度法计算结果相比较,其季节分布特征及变化趋势也大体相符。     

东印度洋-西太平洋暖池的年代际变化特征研究

采用1958~2002年海洋同化资料SODA(Simple Ocean Data Assimilation)的海温场,定义了东印度洋-西太平洋永久性暖池(简称印-太暖池)指数,即不随季节变化的27.5℃等温面所包含的>27.5℃的暖水体积或强度,并采用功率谱和小波分析的方法研究了其周期变化特征。结果表明,印度洋暖池和西太平洋暖池均具有显著的准10 a的周期振荡和1976~1986年前后的年代际突变特征,暖池由1976年前的"冷"暖池转变为1986年后的"热"暖池;暖池指数的季节循环也存在显著的年代际突变特征,特别是西太平洋暖池在异常暖年代其季节变化还呈现出明显的增暖趋势;暖池三维结构的年代际变化主要表现为在暖年代热带南印度洋暖水的向西向南扩张和西太平洋暖池东边界的向东及北边界的向北扩张,暖异常主要分布在60 m以浅的上混合层中暖池的东边界区域,而其下面的温跃层内则为更强的异常降温,垂向上表现出上暖下冷的斜压模态结构,而温跃层和混合层深度的变化在不同暖池区则有不同的特点,表明东印度洋暖池和西太平洋暖池的年代际变化可能由不同的机制引起,尚需进一步分析其海洋动力学和热力学过程。     

信风张弛对赤道东、西太平洋斜压扰动的影响研究

利用一个斜压两层海洋模式解析地研究了赤道东、西太平洋对信风张弛的响应特征.研究表明:当赤道上空偏东信风张弛或转为西风时,由于打破了海洋原来的平衡关系,结果在赤道东、西太平洋的温跃层附近产生了扰动并开始传播.西太平洋温跃层附近的扰动向东传播的速度远大于东太平洋扰动向西传播的速度,而且与东太平洋温跃层扰动向西传播的狭窄范围和小振幅相比,西太平洋温跃层扰动向东传播的范围和强度均很大.这与最近几次强厄尔尼诺增暖事件暖水从赤道西太平洋向赤道中、东太平洋的迅速传播特征是一致的.     

热带西太平洋海水热结构对1986—1987年ENSO事件的响应

本文利用热带西太平洋中、美海气第1至第4航次联合考察资料,分析讨论了1986—1987年El Ni(?)o/Southern Oscillation(ENSO)事件期间该区热结构的变化。分析表明,事件期间热带西太平洋暖水域海水热含量显著降低,它与140°W和Nino_1+Nino_2区的SST距平变化恰成反位相关系。此外,温跃层在此期间内上升了50—100m,上混合层明显变浅。这种温跃层的异常上升是与事件期间此区西风异常的出现和赤道两侧正的风应力旋度增大有着密切关系。     

热力学效应及斯托克斯漂流对混合层影响的研究

本文通过理想化的外部强迫以及海洋站点实测数据驱动普林斯顿海洋模式来研究海洋热力学效应和斯托克斯漂流对上混合层数值模拟的影响。在Mellor-Yamada湍流闭合方案中，经常出现夏季海表面温度偏暖和混合层深度偏浅的模拟误差。实验表明，斯托克斯漂流在冬季和夏季均能增强湍流动能，加深混合层深度。这种效应可以改善夏季的模拟结果，但与观测数据相比，将增大冬季混合层深度的模拟误差。斯托克斯漂流可以通过增强湍动能来加深混合层深度。结果表明，将斯托克斯漂流与冷皮层和暖层对上部混合层的热效应相结合，可以正确地模拟混合层深度。在夏季，海洋冷皮层和暖层通过“阻挡结构”和双温跃层结构模拟出更真实的上混合层变化。在冬季，海洋热力学效应通过增强上层海洋层结平衡了斯托克斯漂流的影响，并且由斯托克斯漂流引起的过度混合被校正。     

气侯平均风场作用下热带太平洋主流系和赤道行星波研究

将两层约化重力原始流体动力方程耦合气候月平均风场,数值计算流场基本能够正确反映热带太平洋上层主流系和温跃层的空间分布和季节变化．在气候平均条件下,东太平洋125°W附近经向风应力可激发出高阶混合Rossby重力波．海洋高阶赤道Kelvin波流速模态可从西太平洋边界传播到东太平洋边界,而高阶赤道Kelvin波温跃层模态从西太平洋边界东传后,在中太平洋受到高阶混合Rossby重力波诱发的西传温跃层扰动的阻挡．     

气候平均风场作用下热带太平洋主流系和赤道行星波研究

将两层约化重力原始流体动力方程耦合气候月平均风场,数值计算流场基本能够正反反映带太平洋上层主流系和温跃层的空间分布和季节变化,在气候平均条件下,东太平洋１２５°Ｗ附近经向风应力可激发出高阶混合Ｒｏｓｓｂｙ重力波,海洋高阶赤道Ｋｅｌｖｉｎ波流速模态可从西太平洋边界传播到东太平洋边界,而高阶赤道Ｋｅｌｖｉｎ波温跃层模态从西太平洋边界东传后,在中太平洋肥到高阶混合Ｒｏｓｓｂｙ重力波诱发的西传温跃层扰动的     

基于Argo资料的热带西太平洋上层热含量初步研究

根据2004年1月-2008年12月间的Argo剖面浮标观测资料,分析了热带西太平洋上层热含量的空间分布及其季节变化特征,并考察了不同计算深度以及盐度对热含量的影响,且探讨了有关计算上层热含量的深度选取问题.结果表明:(1)热带西太平洋上层热含量的气候态大致呈“马鞍型”分布,即在12°N以北和5°S以南海域上层热含量都较高,而在2°-12°N之间热含量则较低,特别在棉兰老冷涡区热含量很低;(2)研究海域的上层热含量一年四季均呈这种两高一低的空间分布形势,但强度的季节性变幅却较大,整个研究海域的热含量体现为春季最高,夏季最低,秋冬季居中的特点,但两个高热含量区和低热含量带的热含量各呈现出不同的季节变化;(3)温跃层深度的波动对海洋上层热含量的影响要大于上混合层,尤其在南北纬10°以外海域.因此,计算西太平洋上层热含量时,应将积分深度取为温跃层下界深度,才有可能比较真实地反映该海域的上层热含量的分布和变化,若为简单起见,取等深度计算时,以700m为宜,此外,盐度对上层热含量的影响也应引起重视.     

渤、黄海及东海北部强温跃层的基本特征及形成机制的研究

很长时间以来,人们根据渤海和黄海北部的强温跃层分布在海底低洼区域的事实认为:渤海和黄海的强温跃层是因海底低洼地区容易保存冷水而形成的,然而近几年用CTD所作的观测表明,夏季南黄海的所有强温跃层区不是分布在海底低洼地区,而是分布在水深较浅的海底斜坡地区,只有到了秋季强温跃层才向深水低洼处转移,夏季南黄海的强温跃层具有上混合层浅、跃层厚度薄的特点,根据各区域温度垂直剖面的年变化特征,把渤、黄海的温跃层划分为浅水型和深水型是较合适的,本文指出在渤、黄海除上混合层底部的湍流挟带过程外,来自海底的潮流湍流混合在下混合层上界处形成的挟带过程,对温跃层的成长和消衰过程同样起着重要作用.     

海洋混合层结构对表面声道中声传播特性的影响分析

利用WOA05气候态数据集和北黄海调查数据,应用BELLHOP高斯束射线模型分析了我国近海及西太平洋典型海区的混合层结构对表面声道中声传播特性的影响,结果表明:我国近海的混合层结构有显著的区域性和季节性变化;深海中主要表现为混合层深度变化,这种变化直接影响表面声道的空间分布,声波在混合层中的表面声道中传播与在混合层外的影区中传播产生的能量场差异较大;浅海中混合层深度与声速梯度的空间变化都很明显,声速梯度的增大和混合层的加深都能使更多声线以反转的形式传播,使表面声道声场增强。两组海上实验数据表明,在真实海洋中混合层可在短时间内出现生消变化或在局部海域出现非均匀分布。在浅海温跃层环境下,海-气边界特定的物理过程能够使混合层发生间歇性的变化,当表面声道出现时近表层声场明显增强。     

南海温跃层基本特征及一维预报模式

根据现有1907—1990年南海大面调查资料,按1°×1°网格进行逐月的标准水层的温度统计。在此基础上采用3次样条函数的插值方法计算出整个南海温跃层的深度、厚度和强度并予以相应分析。分析表明,南海温跃层主要分为两种类型:第一类为辐射型,主要分布在南海北部的陆架区内,季节变化显著;第二类为不同水体叠置型,主要分布在广大深水区,它长年存在,季节变化较小。一种温跃层的一维积分预报模式,该模式是基于忽略热平流作用和水平热扩散的前提下,从局部热平衡方程出发,建立了受海面热收支及风混合作用下求解温度垂直分布及温跃层的时空变化。在南海北部水深约300m处进行了单站温跃层后报,结果表明,温跃层的深度、厚度和强度的相对误差均在30％以下。     

南海中部上层海洋温度的短周期振动

南海季风试验(SCSMEX)期间,南海中部投放了3个ATLAS浮标.本文选取3个站点1998年4月13日～1999年4月8日的所有观测水层的温度数据作为研究.通过逐月功率谱分析,发现50-500m深度,温度存在全日和半日2个显著短周期的振动;利用小波分析得出了温度短周期振动的时空变化特点,并结合温度跃层时空结构的分析,发现跃层深度上,温度全日(或半日)周期振动的时空变化与跃层时空结构存在一致性,即在跃层核心深度上,跃层强度越大的时域内,温度全日(或半日)周期的振动就越显著.     

Diagnostic study of the summer thermocline depth in the Huanghai Sea and the East China Sea

- In this paper, the depth of the summer thermocline of the South Huanghai Sea and the East China Sea is calculated with two kinds of one-dimentional models, and the formation reasons are explained for the summer thermocline depth distribution characteristics in the study area. It is proved that in the shelf area of the East China Sea, tidal mixing has an important impact on the thermocline depth. And a new explanation for certain phenomena of the so-called coastal upwelling in the East China Sea is proposed.     

长江口及济州岛邻近海域温、盐、密度的跃层现象

本文根据CTD观测资料,分析了研究海区的温、盐、密度跃层的分布与变化,讨论了逆温逆盐层的分布区域,并从跃层角度出发,分析了深层水的涌升,黄海冷水团的上边界以及台湾暖流在东海北部的影响范围。     

春末黄东海域溶解氧垂直结构及氧最大值初步分析

根据1987年5～6月中日合作对黄东海域进行综合调查的溶解氧资料,讨论了该海区溶解氧垂直结构及氧最大值分布。指出在南黄海北部、中部及东海北部和中部的中层存在明显的溶解氧垂直分布最大值,它总是和冷水同存。并对氧最大值及垂直结构同温跃层及冷暖水之间关系进行了初步分析。     

黄、东海陆架海域温度垂直结构类型划分与温跃层分析

基于黄、东海陆架海域1997—1999年4个季节调查的CTD资料,采用拟阶梯函数逼近法对温度垂直剖面拟合逼近,然后按拟合均方差和跃层强度对黄、东海陆架区的温度垂直结构进行类型划分,共划分为6个类型:三层结构型(T型)、主跃层上位型(U型)、主跃层下位型(L型)、多阶梯状结构型(M型)、异常结构型(A型)和垂直均匀型(H型)。分析结果表明:温度垂直结构类型在黄海区域为:春季呈L型;夏季呈U型;秋季呈T型;冬季呈H型。东海北部春季基本呈T型;夏季西部呈T型,东部呈U型;秋、冬季演变为H型;东海南部春、夏季主要呈L型;秋、冬季除近岸出现逆温类型外,大部分区域呈H型。利用风和潮的混合卷挟模式阐述了各种温度垂直结构的形成机制,最后给出了黄、东海陆架海域的主温跃层特征值的区域分布和季节变化。     

中国近海温跃层判定方法的研究

根据东海以及南海东北部多组资料，探讨了拟阶梯函数法和垂向梯度法在浅海区（水深〈200m）、陆架坡折海域（水深在200m左右）和深水开阔海区（水深〉200m）的应用情况，分析了温跃层在陆架坡折海域的水平衔接问题。对比分析表明：在浅海区，两种方法结果比较一致，特别对某些垂直温度梯度较弱的曲线，拟阶梯函数法和实际水文廓线符合更好。陆架坡折海域，垂向梯度法对于温度梯度相对较弱的跃层刻画不好，而拟阶梯函数法可以对较弱温跃层进行判定，与实际垂直水文结构一致。深水开阔区域，垂向梯度法所得温跃层特征量与实际符合较好，而拟阶梯函数法获得的温跃层强度偏大。因此，对本研究海域来说，当水深≤200m时，采用拟阶梯函数法，当水深〉200m时采用垂向梯度法，最小判定标准统一采用0．05℃／m，可以有效避免陆架坡折海域的水平不连续问题，与实际水文廓线符合较好。     

海浪混合参数化的渤海、黄海、东海水动力环境数值模拟

在浪-流耦合的概念下,对Princeton Ocean Model(POM)模式进行改进,增加特征波参数下的海浪混合作用,并把潮流和环流同时模拟,得到了渤海、黄海、东海典型的环流和水文特征,特别是夏季黄海的温跃层现象,夏季长江冲淡水扩展路径以及我国东部海域冬季和夏季典型环流等.研究表明,海浪的作用使海洋上层混合得更均匀,潮流的作用使海洋底层混合得更均匀,二者是温跃层形成的重要原因;考虑潮效应模拟流场,由于潮扩散和潮余流的作用,长江冲淡水路径与实际观测更为符合.     

东、黄海典型海域叶绿素a含量的垂向变化与周日波动

2000年10月21至11月5日对东海与黄海典型海区进行了叶绿素a浓度的现场周日观测，地理环境和水文状况的差异使各海区的垂向变化与日波动表现各自的特征：东海观测站位在垂向上的分布比较单一，多数呈上混合层均匀分布型并在跃层以上递减；长江口受潮流影响大，偶而在底层峰值，而南黄海观测站位垂向布出现了均匀分布型与次表层双峰型两种，受潮流等影响，叶绿素a浓度的日变化在各海区间及各自的垂向上都有所差异；出现层化的测站，跃层以上日波动层以下明显；在E7测站的表层和长江口测站的底层都以半日周期为，而南黄海测站以全日周期为主。     

THE VERTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL WAVES IN SHALLOW REGION OF THE EAST CHINA SEA ANALYSED FROM CTD DATA

The vertical characters of temperature, salinity and density fluctuations in shallow region of the East China Sea are analysed by using 12 CTD short records with 1-hour intervals. The average S,t and p profiles can be divided into three distinctive layers: the thermocline, and the layers above and below it. The fluctuations of t, S and p are basically caused by internal waves, but there are somewhat intrusions or entrainments at the thermocline boundaries. The vertical displacement of the thermocline centre is up to more than 6.35m and the thermocline thickness changes from 3.5 to 8.0 m. Their varature with time are intermittent and rather irregular. The vertical wavenumber spectra of temperature fluctuations have been estimated by using the maximum entropy method, indicating that energy is mainly contained in the low-wavenumber range (<0.13cpm) with two sharp peaks probably corresponding to the first and second modes of internal waves, whose dependence is estimated to be less than β-2. There exist dep