黑潮海域海洋异常加热对后期北半球大气环流影响的分析

计算了黑潮海域海洋异常加热与后期1—12个月北半球大气环流的时滞相关，分析了二者的相关关系。结果表明，海洋异常加热对后期半年到一年北半球大气环流场有重要影响。当黑潮海域海洋异常多加热时，后期半球范围内大气环流的经向度将趋减小，反之则趋加强。在分析相关场演变的基础上，讨论了上述时滞关系的可能物理过程，指出黑潮海域海洋异常加热对后期下游大气环流型的影响，是通过改变中纬大气与高纬极地大气之间温度和位势高度梯度，进而影响后期下游大气环流型来实现的。     

冬季中纬度海气相互作用与长江中下游汛期旱涝预测

中纬度海洋的热力状况对大气环流的维持和变化起着重要的作用,尤其在冬季。汛期的研究表明,冬季黑潮海域海表面水温(SST)与长江中下游和华北平原汛期降水有密切的关系(中国科学院大气物理研究所长期预报组,1978),夏季阿留申海域的SST异常与北太平洋上空大气环流场和后期秋季美国的气温和降水亦存在有意义的关系(Namias,1976)。赵永平(1986a;赵永平, McBean,1996)和Zhao and McBean(1989)曾用北太平洋海洋对大气加热场资料详细地分析了其时空分布特征,揭露了黑潮及邻近海域海洋异常加热对同期和后期半年至一年北半球大气环流的影响事实,并提出用海洋异常加热对同期和后期大气环流作用的反相性假说来进行解释。以上研究表明,冬季中纬度海洋异常加热与大气环流的异常和我国汛期旱涝之间存在一定的联系。 冬季黑潮和湾流海域是中纬度海洋的两个巨大热源,它们对同期和后期大气环流有重要影响。本文研究了冬季中纬度黑潮和湾流海域海洋异常加热对夏季副热带高压和中高纬度西风环流的影响,讨论了长江中下游汛期旱涝前期冬季和同期大气环流型。结果表明,冬季东亚和北美冷空气都强时,黑潮和湾流海域对大气异常多加热,夏季西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋减弱,中纬环流平直,形成长江中下游偏旱的环流形势；反之,西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋加强,中纬槽脊系统明显,形成长江中下游偏涝的环流场。本文还对可能的物理过程进行了讨论。     

ENSO事件对黑潮流域温度场分布影响研究

海洋对气候的调节主要通过海洋温盐结构的变化、海水的流动以及海洋与大气的交换来实现。海水的温盐场不仅是研究海面水汽和热量交换的重要物理参数,也是海洋环流、水团、海洋锋、上升流和海水混合等海洋学研究的直观指示量。文章利用SODA温度数据资料,绘制1988-2007年黑潮区域的PN断面温度场图,做出多年逐月平均分析、距平分析及EOF分解;通过对主要厄尔尼诺年和多年逐月的图像进行对比,分析黑潮温度特殊变化特征及其与ENSO事件的关系,找到PN断面海洋温度场季节和年际分布变化特征,研究ENSO事件与黑潮的对应关系。     

黑潮海域海洋异常加热时后期北半球大气环流影响的分析

计算了黑潮海域海洋异常加热与后期１－１２个月北半球大气环流的时滞相关，分析了二者的相关关系。结果表明，海洋异常加热对后期半年到一年北半球大气环流场有重要影响，当黑潮海域海洋异常多加热时，后期半球范围内大气环流的经向度将趋减小，反之则趋加强，在分析相关演变的基础上，讨论了上述时滞关系的可能物理过程，指出黑潮海域海洋异常加热对后期下游大气环流型的影响，是通过改变中纬大气与高纬极地大气之间温度和位势高度     

西北太平洋夏季海洋热浪的变化特征及海气关系

全球增暖背景下更加频繁和持续的海洋热浪事件已经对生态和人类社会经济造成了严重影响。但对于海洋热浪的海气相互关系和对区域气候制作用的研究还十分有限。本文基于1982—2017年美国国家海洋和大气管理局逐日最佳插值海表温度和美国国家环境预测中心再分析资料, 采用经验正交函数展开等统计方法, 系统地分析了西北太平洋夏季海洋热浪的时空分布特征及与之相联系的海气关系。结果表明, 西北太平洋夏季海洋热浪日数和次数EOF(Empirical orthogonal function)第一模态在除黑潮和黑潮延伸区外的区域呈线性增加趋势, 第二模态则呈南北反向分布, 并具有明显的年代际变化特征。海洋热浪的最大强度、持续时间、累积强度第一模态也呈线性上升趋势, 最大强度和累积强度在高纬地区上升最多, 持续时间在黑潮和黑潮延伸区变化最明显。从海气关系的角度来看, 中低纬地区出现海洋热浪事件时, 海气之间主要表现为海洋对大气潜热感热通量的增加, 从而对周边区域大气环流产生影响; 而高纬度地区出现海洋热浪事件时, 海气之间则主要表现为大气对海洋的影响, 以长波辐射和感热通量变化为主。     

渤、黄、东海年平均海面热量平衡状况及其与海洋环流的关系

用1958—1967年海上调查和船舶报水文气象资料,计算了渤、黄、东海海面热量平衡各分量及其总和的年平均状况;分析了各热量分量的平面分布;估算了各分量的量级;讨论了海面热量平衡与水团分布和海洋环流的关系。结果表明,在海、气界面上,海洋获得的热量主要来自太阳辐射;失去的热量主要是由于海水的蒸发;暖流区海洋失热最多,尤其在黑潮主干区明显。同时还指出,年平均各热量分量的总和基本上反映了海洋环流的形势,而海洋内部的平流热输送为本海区带来大量的热量,从而弥补了通过海、气界面海洋释放给大气的热量。     

边界条件对北太平洋海盆尺度环流模式的影响

采用Stevens开边界条件,将一个闭边界海盆尺度环流模式改造成开边界模式,对20°S以北太平洋大尺度环流进行了系统模拟。考察了开边界和不同等密面扩散系数对北太平洋环流和温盐结构的影响。模式较好地再现了太平洋大尺度环流特征,模拟出了表层赤道流系(包括北赤道流、黑潮和北太平流)以及对应的顺时针环流,同时还较好地反映了温盐场的基本分布特征。从年平均的纬向平均温度和盐度的断面分布可以看出,温跃层深度呈“W”型分布,在亚极地海区有一个梯度比较大的盐度锋区。南边界打开后使得模拟的北太平洋中层水温度和盐度更低,低盐水舌加深和向南延伸加强,更加接近观测值。增加沿等密面扩散系数后得到的中层水强度更大,尤其是34.6等盐线更接近观测资料。质量输运流函数分布表明,赤道两边各有一个翻转区,亚极地地区也存在一个浅的翻转区,打开南边界可以消除因为闭边界存在产生的假的下沉流,这些都为将来进行示踪物模拟打下基础。     

北太平洋副热带海洋环流气候变化研究

北太平洋副热带环流的变化在全球气候变化和热量的经向输送中占重要地位。本文对近10年有关北太平洋副热带海洋环流气候变化的研究进行了综述。主要研究成果有：用卫星高度计首次观测到全球海洋Rossby波的传播特征；确定了气候意义下北太平洋副热带逆流为2支．揭示了其中一支与北太平洋模态水的存在有关，另一支是夏威夷群岛附近海洋．大气-陆地相互作用的结果；首次发现了台湾以东黑潮流量有显著的准100天振荡等。本文还提出了在北太平洋副热带环流研究中目前存在的新科学问题。     

ENSO相联系的热带太平洋上层海洋异常环流

本文使用SODA(simple ocean data assimilation)海洋同化资料,系统分析了厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)循环中冷暖位相期间热带太平洋上层海洋环流的演变规律,探讨了形成海洋环流异常的新机制。结果表明,在厄尔尼诺成熟期,热带中东太平洋赤道潜流最弱,赤道两侧出现反气旋性环流异常;西太平洋赤道外热带海域出现气旋性环流异常,该区南、北赤道流、棉兰老流、黑潮、新几内亚沿岸潜流及南赤道逆流增强;北赤道逆流区出现异常气旋性环流串,北赤道逆流接近正常。在厄尔尼诺衰退期和拉尼娜发展期,热带中西太平洋赤道潜流达到极强,赤道两侧出现气旋性环流异常;西太平洋赤道外热带海域异常环流减弱,该处主要流场的强度减弱或处于正常状态;北赤道逆流区反转为异常西向流。结果表明, ENSO循环期间的上层海洋环流异常受到热带太平洋温跃层深度异常产生的压强梯度力异常调控,在赤道外热带海洋温跃层深度异常和科里奥利力共同作用产生大尺度海洋环流异常,而在赤道海域,海洋温跃层深度异常和Gill效应造成赤道潜流异常以及关于赤道对称的气旋或反气旋性环流异常。     

黑潮区域表层水温变异特征及其对大气环流响应的初步分析

海洋和大气是一个不断相互作用的复杂的耦合系统,其相互作用的结果对长期天气过程的演变以及海洋环境的变化都有着重大的影响。从六十年代开始,这一研究课题就引起了海洋学家和气象学家的广泛重视。如Bjerknes指出，赤道海温及其相应的环流有准两年周期,表明了海表温度与中低纬度环流之间的关系; Namias指出,海表温度与海平面气压场的关系密切,可以用预报的海平面平均气压场的分布来预报下个月的海表温度。目前在数值模拟试验中,也将海气相互作用加以参数化考虑进去,提高了预报精度。本文拟以平均资料,准定量地分析黑潮地区表层水温的变异特性及其物理过程,并在此基础上探讨它与大气环流的关系。 文中的海表温度资料,1951-1962年取自美国的北太平洋海面温度资料,1963-1972年取自日本的北太平洋气候表,1973年以后采用我国海洋局水文气象总台整理的资料,北半球500毫巴高度采用上海气象台整理的资料,热量平衡各分量的计算值取自西北太平洋海面热量平衡图集。     

台湾海峡及邻近海区的水文概况——海水温度、盐度和表层流特征

本文所讨论的海区,位于北太平洋的西侧,西依我国大陆,东濒太平洋,北连东海,南接南海,地处热带和亚热带,属热带和亚热带海洋性气候。本海区的海水温、盐特征和海流系统都与黑潮、大陆沿岸流和南海季风漂流有着密切的关系。一、海水温度海水温度的分布和变化,主要是受黑潮和大陆沿岸流的影响,並随季节而变化的。冬季(12—2月)受寒冷的东北气流影响,沿岸近海水温普遍降低,1—2月,低于9℃的沿岸冷水可达温州以南,低于12℃的低温水可达金门附近。而20°N以南海区和受黑潮影响显著的海峡东侧,水温较高,暖水舌直指向北和东北方向。因此,黑潮暖水与沿岸玲水互相对峙的局面在冬季很为突出,尤以2月最为典型。同时,海峡水温东暖西冷的趋势也十分明     

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:（1） 在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。（2） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Niño发展期或La Niña 衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流（NEC）加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流（MC）加大,菲律宾以东黑潮（KC）减小,北赤道逆流（NECC）最强。在El Niño（La Niña）成熟期,该区气旋性（反气旋性）异常环流达最强,NEC最强（最弱）,NEC分叉位置最北（最南）,MC最大（最小）,KC最小（最大）,NECC减弱（加强）。在El Niño衰退期或La Niña发展期与El Niño发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。（3） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过“大气桥”能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。     

黑潮的热量收支及其与副热带高压关系的初步分析

黑潮是北太平洋西部的强大暖流。它将海洋在低纬海区接收到的大量太阳辐射热,带向中高纬海区,并通过潜热和感热的形式,将热量传给大气。由于黑潮流域宽广,从低纬向中高纬输送热量的多少,不仅会对东海及邻近大洋的水文要素产生较大的影响,而且还会引起巨大的海——气之间热量收支的变异,从而可能使大气环流发生相应的变化。因此,对黑潮的研究,不仅海洋学者十分重视,气象学者也对此产生了浓厚的兴趣。如wrytki(1965)、Hastenrath(1977)等人曾对太平洋海洋与大气的热量平衡进行过计算和分析,KOPT(1970)计算了黑潮热含量,讨论了它与西风环流指数的关系。我国大气所、地理所等单位也     

太平洋低纬地区垂直环流圈与海温的季节变化

本文对西太平洋低纬地区科罗尔等五个测站200百帕与850百帕高度风场资料作了分析。结果表明,西太平洋低纬地区经向垂直环流圈的季节变化与所在经度范围内的南北向海温梯度的季节变化一致。而纬向垂直环流圈的季节变化则与印度洋——太平洋低纬地区东西向海温梯度的季节变化一致,并且落后于海温梯度一个月。这一现象表明,赤道太平洋东部与热带印度洋西部的海温变化均与太平洋低纬地区纬向环流的变化有密切的关系。单单强调赤道太平洋东部海温的热力作用是不够的。     

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。     

Argos表面漂流浮标在黑潮区的若干观测结果

利用近几年国家海洋局第二海洋研究所及国家海洋技术中心在南海和西北太平洋海域布放的部分卫星跟踪表面漂流浮标所取得的观测资料,分析了浮标流经海域的表层海流特征及浮标漂移路径上水温的变化。结果表明:2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,夏季南海表层水经吕宋海峡流出,汇入黑潮主干;夏末冬初,黑潮主干经过东海时明显呈弯曲流动;2003年春季,日本以南海域黑潮弯曲不明显;台湾东北部海域存在一个强反气旋涡;表层海水的温度日变化和季节变化明显,在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,对应出现了表层水温的高、低温区。     

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.     

西北太平洋低空环流与海温异常关系的季节性差异

通过资料分析与数值模拟研究了西北太平洋低空环流特征及其与海面温度(SST)异常关系的季节性差异,得到如下结论:1)西北太平洋低空环流的空间尺度和位置在春季和夏季存在明显差异,从春季到夏季,异常环流范围缩小且中心位置向西北偏移; 2)西北太平洋低空环流与西北太平洋局地海温的相互作用存在季节差异,春季西北太平洋冷海温与上空反气旋异常之间存在相互作用,而夏季则以大气影响海洋为主,异常的反气旋/气旋可以加热/冷却其下垫面的海温,大气超前3～4 d影响海洋; 3)夏季异常反气旋环流(WNPAC)的维持主要来自非局地海温异常(北印度洋暖海温与中太平洋冷海温异常)的强迫,这两个海区对WNPAC的影响也存在季节性差异,北印度洋的影响主要体现在晚春至盛夏,而中太平洋则主要在晚夏发挥作用。     

西北太平洋大气异常反气旋对海平面高度和海洋表层环流的影响

利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的风场数据和SODA2.2.4版本的再分析流场和海平面高度数据,采用合成分析的方法研究了1971—2010年伴随印度洋海盆增暖(India ocean basin mode,IOBM)而发生的西北太平洋异常反气旋(Northwest Pacific anomalous anticyclone,NWPAC),以及由其引起的海洋表层环流和海平面高度异常的变化。伴随IOBM所形成的西北太平洋反气旋在夏季时强度最大,并对西北太平洋上层海洋环流和海平面高度异常有显著影响。西北太平洋异常反气旋会引起海洋反气旋环流异常,对应着海面辐合、海平面高度升高。南海上层海洋对西北太平洋大气异常反气旋的响应准同步,而菲律宾以东上层海洋的响应约滞后一个季节,海洋反气旋环流异常在秋季时达到最强,这种延迟可能和该纬度上西传Rossby波对海洋的调整有关。     

秋末南黄海的透光度及其与环流的关系

随着现代光学仪器的发展，人们越来越多地利用海水的浊度、透光度或光束的吸收系数等在海洋中的分布来讨论海流、水团混合、海洋锋面等水文现象，以此作为温、盐等水文资料的重要补充。例如，Drake用表层海水的透光度揭示了Santa Barbar海峡中的环流状态。Matsuike和Morinaga曾用日本南岸黑潮区域中的光束吸收系数揭示了沿岸水进人黑潮主流的混合现象。Matsuike 等用光束吸收系数研究了长江冲淡水与外海高盐水之间和黄海沿岸水与东海高盐水之间的锋面特征。上述研究都是卓有成效的。 然而，在我国还很少使用过类似的方法来研究有关的海洋水文现象。1983年11月在中美南黄海环流与沉积动力学联合调查研究的首航调查中，使用25cm光程的透光度计(Transmissometer)精确地测定了南黄海的透光度值。本文将以这些资料为基础，阐明南黄海透光度值的分布规律及其同南黄海的水团分布、环流状态、潮汐运动等水文现象之间的关系。 25cm光程透光度计用产生波长为660nm红光的发光二极管作光源，这种光源接近单色，在蒸馏水中经过25cm光程后，仪器测得的最大透光度值为90%。由于该仪器使用单色红光光源，海水中的腐植酸等黄色物质对它影响很小，因此测得的透光度值可较真实地反映海水中悬浮物含量的多少。调查中将透光度计的信号接入Mark-III型CTD的备用通道，因此它的取样速率同温、盐等要素一样。 本次调查共设7个断面，54个CTD观测站，测站和断面分布如图1所示。