东海西北部中层冷水垂直热结构数值预报方法研究 I.一维数值预报模式

文中，以水温垂直剖面的自模性将其由T－Z分布变为θ-η剖面为基础，在考虑海面加热，忽略热平流效应和来自海底的热通量情况下，将海洋分为4层，并在各层内利用其自模函数的积分趋于常量的特性，对引入自模函数的热传导方程进行推导运算，导出描述含中层冷水垂直热结构7个特性量的闭合方程组。当解得这些特征量之后，代入含有自模函数的温度表达式，即获得预报的整个水温剖面。为了检验模式的功能，我们利用东海西北部海域中27个测站，以5月5日和5月10日实测的特征量作为初值，分别试报了5月10日和5月15日的特征量及水温剖面。试报的结果表明：试报特征值和温度剖面与其实测值之间的平均绝对误差，特征温度小于或等于0.23℃，特征深度小于或等于1.18m，而水温剖面小于或等于0.20℃。由此可见，试报的效果是令人满意的。     

东海西北部中层冷水垂直热结构数值预报方法研究Ⅰ.一维数值预报模式

文中,以水温垂直剖面的自模性将其由T-Z分布变为θ-η剖面为基础,在考虑海面加热,忽略热平流效应和来自海底的热通量情况下,将海洋分为4层,并在各层内利用其自模函数的积分趋于常量的特性,对引入自模函数的热传导方程进行推导运算,导出描述含中层冷水垂直热结构7个特征量的闭合方程组.当解得这些特征量之后,代入含有自模函数的温度表达式,即获得预报的整个水温剖面.为了检验模式的功能,我们利用东海西北部海域中27个测站,以5月5日和5月10日实测的特征量作为初值,分别试报了5月10日和5月15日的特征量及水温剖面.试报的结果表明:试报特征值和温度剖面与其实测值之间的平均绝对误差,特征温度小于或等于0.23℃,特征深度小于或等于1.18m,而水温剖面小于或等于0.20℃.由此可见,试报的效果是令人满意的.     

南黄海西部中层冷水垂直热结构的自模性

利用在水温垂直剖面无因次自模函数研究海洋垂直热结构方面的经验 ,对含中层冷水垂直热结构海水水温的正、负梯度层 ,提出了 2种无因次温度和深度表达式 ,然后利用实测资料按单站和整个研究海区分别拟合了自模函数θ =f(η)。回算检验结果表明 ,用上述自模函数回算水温的平均均方误差均小于 0 .1 5℃ ,证明了含中层冷水的垂直热结构亦存在自模性 ,所提出的无因次经验表达式具有可靠性 ,纠正了认为自模函数的建立仅适用于单跃层结构的观点 ,并为进一步建立黄海中层冷水垂直热结构数值预报模式奠定了实验基础     

南黄海西部中层冷水垂直热结构的自模性

利用在水温垂直剖面无因次自模函数研究海洋垂直热结构方面的经验，对含中层冷水垂直热结构海水水温的正、负梯度层，提出了2种无因次温度和深度表达式，然后利用实测资料按单站和整个研究海区分别拟合了自摸函数θ＝f(η）。回算检验结果表明，用上述自模函数回算水温的平均均方误差均小于0．15℃，证明了含中层冷水的垂直热结构亦存在自模性，所提出的无因次经验表达式具有可靠性，纠正了认为自模函数的建立仅适用于单跃层结构的观点，并为进一步建立黄海中层冷水垂直热结构数值预报模式奠定了实验基础。     

黄、渤海温度垂直结构三维数值预报

文中将海洋分为具有密度阶跃的两层,设各层内物理量与深度无关,用推广的ADI方法进行包括潮流和风海流的二层流场的计算,待流场计算稳定后,与温度扩散方程和上均匀层深度预报方程相耦合,对黄、渤海区表、底层温度和上均匀层深度作了为期四天的试报.然后,通过温度垂直剖面自模函数预报出三维的水温场.试报结果表明,整个模式的预报性能及试报结果与实测的吻合程度是令人满意的.     

黄海、渤海温度垂直结构三维数值预报

文中将海洋分为具有密度阶跃的两层，设各层内各物理量与深度无关，用推广的ＡＤＩ方法进行包括潮流和风海流的二层流场计算，待流场计算稳定后，与温度扩散方程和上均匀层深度预报方程相耦合，对黄渤海区表、底层温度和上均匀层深度作了为期４ｄ的试报。然后，通过温度垂直剖面自模函数预报出三维的水温场。试报结果表明，整个模式的预报性能及试报结果与实测的吻合程度是令人满意的。     

渤、黄海强温跃层数值预报模式

对前人关于水温垂直结构计算、模拟和预报研究成果进行了评价,并在此基础上建立了考虑海面吸收辐射和透射辐射、地形、风、海流、界面摩擦及其引起的混合作用的强温跃层三维数值预报模式。该模式行动的驱动量仅为风和气温场资料,因而具有较好的实用性;此外,从试报的结果看,效果是令人满意的。     

渤海、黄海强温跃层数值预报模式

文中对前人关于水温垂直结构计算、模拟和预报研究成果进行了评价，并在此基础上建立了考虑海面吸收辐射和透射辐射、地形、风、海流、界面摩擦及其引起的混合作用的强温跃层三维数值预报模式。该模式运行的驱动量仅为风和气温场资料，因而具有较好的实用性；此外，从试报的结果看，效果是令人满意的。     

渤海,黄海强温跃层数值预报模式

文中对前人关于水温垂直结构计算，模拟和预报研究成果进行了评价，并在此基础上建立了考虑海面吸收辐射和透射辐射，地形，风，海流，界面摩擦及其引起的混合使用的强温跃层三维数值预报模式。该模式运行的驱动量仅为风和气温场资料，因而具有较好的实用性；此外，从试报的结果看，效果是令人满意的。     

海洋岛海域在受黄海冷水团影响时期的水温特征

黄海冷水团作为夏季存在并有规律地逐月影响黄海海域的特殊水团,对于它的整体水文特征、形成原因、运动方式以及影响其强度的环境因素,曾有过许多研究和报道[1-4].但是,关于冷水团势力影响海洋岛海域,在海洋岛海域形成的特殊水温特征却未见报道.本文将根据我们几年的水温观测结果结合有关冷水团的资料对黄海冷水团影响海洋岛海域所形成特殊水温特征及其形成原因做以下报道和分析.     

东海西北部海域中层冷水的初步分析

海洋里很多地方都有中层冷水(中层低温水)存在,它与海水中声波传播的特性以及鱼群洄游等关系密切,所以,很早以前就引起了海洋学者的重视。例如,早在1929年,H.H.Зyσo?就研究并解释了极地海区中层冷水的形成原因。1945年,他又进一步阐述了这一问题,指出:“中层冷水是由冬季垂直环流和夏季海洋表层的加热而形成的;它在春、夏季节出现于盐度垂直梯度极大的中、高纬度海域”。由于海洋学者们的努力,目前关于大洋和深海中中层冷水的特征及其成因,已研究得较为清楚。 东海西北部(28°-32°N,124°E以西)海域,位于陆架区,对这一海域的水文状况,特別是关于水团分布和跃层现象等问题,近二十余年来已进行过许多研究但对中层冷水则研究尚少。毛汉礼等在研究中国近海温、盐、密度的跃层现象时曾指出,在江浙外海水域。于2-4,5月间出现逆温跃层。从实质上说,这已涉及到本文所讨论的中层冷水问题。中国科学院海洋研究所1960年的调査报告中曾指出,在东海西北部海域存在着温度较表层和深层为低的中层低温水。1961年“金星”号调查结果证实,在东海西北部的广大海域内,存在着温度较其上、下层为低的水层;根据这次调查资料写成的调查报告,将其称为“中层冷水”,并认为:“中层冷水主要是由于南黄海冷水分支南下时,其上层受长江冲淡水以及太阳辐射的影响水温增高,而深层则受到北上的台湾流水的抬托而形成的”。为了进一步了解中层冷水的特征及其演变规律,“金星”号于1962-1964年的春季,又相继进行了几次专题性的调查。 本文根据1958-1965年间的有关资料,试图对东海西北部海域中层冷水的特征及其变化进行分析,并初步探索其成因。     

黄、渤海盐度准三维数值预报模式

黄、渤海盐度的垂直结构具有典型的自模性,而其水平分布又受平流、水平扩散效应及径流等因素的影响。本文根据黄、渤海实测资料拟合了盐度垂直剖面的自模函数,并结合描述表、底层盐度及上均匀层厚度这三个特征量水平分布的方程,形成给出盐度三维结构的准三维模式。在模式中,综合考虑了海面风和热输入的强迫作用以及流场的平流、侧向混和及底层混和影响因素,同时还考虑了径流、蒸发及降水的作用,较客观地反映了盐度的三维分布及其变化的物理过程。试报结果分析表明,模式的功能较好,结果令人满意。     

黄海、渤海盐度准三维数值预报模式

黄海、渤海盐度的垂直结构具有典型的自模性，而其水平分布又受平流、水平扩散效应及径流等因素的影响。本文根据黄海、渤海实测资料拟合了盐度垂直剖面的自模函数，并结合描述表、底层盐度及上均匀层厚度这３个特征量水平分布的方程，给出盐度三维结构的准三维模式。在模式中，综合考虑了海面风和热输入的强迫作用以及流场的平流、侧向混合及底层混合的影响因素，同时还考虑了径流、蒸发及降水的作用，较客观地反映了盐度的三维分布及其变化的物理过程。试报结果分析表明，模式的功能较好，结果令人满意。     

东海西北部中层冷水特征的时空变化

根据1959～1996年3～6月水温资料,按30'×30'方区统计计算了东海西北部中层冷水的8个示性特征值,并绘制了平面分布图.分析结果表明,东海西北部中层冷水于3月出现,4月形成,5月达到盛期,6月消衰,其生消规律具有明显的季节性;其出现的海区为28°～31°N,124°E以西(即台湾暖流路径)海域,具有明显的地域性.示性特征的时-空分布变化反映出:在形成期,地域性表现充分;在消衰期,反映出中层冷水下方的台湾暖流对它的影响明显;而在盛期,示性特征则为上述的过渡型.这为探讨海洋热、动力因子对其生消机制的影响奠定了实验基础.     

黄海、渤海水温垂直结构数值预报方法研究 Ⅱ．准三维数值预报模式

本文根据黄渤海海区水温资料建立了无维深度η和无维温度θＴ以及相应的水温垂直剖面的相似函数θＴ＝ｆ（η）。在此基础上，设：上均匀层厚度ｈ＝ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）、表层水温ＴＳ＝ＴＳ（ｘ，ｙ，ｔ）、上均匀层以下的温度ＴＺ＝ＹＺ（ＹＺ（ｘ，ｙ，ｚ，）、底层温度ＴＨ＝（ｘ，ｙ，ｔ）、流速分量ｕ＝ｕ（ｘ，ｙ，ｔ）和ｖ＝ｖ（ｘ，ｙ，ｔ）及海面起伏ξ＝ξ（ｘ，ｙ，ｔ），提出了水温垂直结构的准三维数值预报模式。模式的求解是用“ＡＤＩ”和“ＨＮ”法进行。文中引列了预报时效为４ｄ的试报结果，效果是令人满意的。     

黄海潮生陆架锋的数值模拟研究

采用海洋三维热结构及环流模式,模拟了黄海在Ｍ２潮流混合作用下,夏季温度的分布和变化特征。从数值研究的角度,对黄海陆架水域的海洋锋现象,诸如苏北浅滩外、山东半岛东端、大连、木浦水域的锋面以及锋面沿岸一侧的表层冷水区的成因及分布进行了探讨,模拟结果再现了黄海陆架锋的潮生性质。     

南黄海西部中层冷水特征的时空变化

根据 1 959- 1 996年 4- 6月水温资料 ,按 30′× 30′方区统计计算了南黄海 ( 34°～ 37°30′N ,1 2 2°～ 1 2 4°30′E)中层冷水的 8个示性特征值 ,并绘制了平面分布图。分析结果表明 ,南黄海西部中层冷水于 4月形成 ,5月达到盛期 ,6月开始消衰 ,生消规律具有明显的季节性 ;出现的海区为 34°～ 37°30′N ,1 2 4°0 0′E以西 (即黄海暖流向西北伸展路径 )海域 ,具有明显的地域性。同时 ,示性特征的时 -空分布变化还反映出 :在形成期其下方黄海暖流对它的重要影响。这将对于探讨海洋热、动力因子对研究海区中层冷水生消机制奠定了实验基础。     

东海西北部中层冷水的成因

根据1959—1996年4—6月存在中层冷水的28°～30.5°N,124°E以西海域的温、盐、密度资料,对中层冷水的特征,深度与盐、密度跃层的配置及中层冷水的存在和发展与表层热含量和底层盐含量间的关系进行了分析。指出:中层冷水是存在于密跃层之中,高密度(台湾暖流)水的浮力效应使其叠置于它的上方;在春季,表层热含量和表征台湾暖流的底层盐含量的同步提加,提高了密度跃层的强度,是中层冷水得以维持的重要因素。中层冷水核心的温度与其对应冬季表层温度间的相关分析及三维流场的数值模拟结果揭示,研究海区中层冷水的来源为:(1)当地冬季表层水(南下黄海表层水与东海表层水的混合水)冷却对流;(2)几种水组成的浙闽沿岸水于冬季下沉和向东伸展。     

渤海三维海洋温度和海流数值预报

"十·五"期间,我国开展了三维海洋温度和海流数值预报的业务化研究工作.经过3年的努力,渤海三维海洋温度和海流数值预报系统研制完成,并于2003年10月,开始试预报.本文对该预报系统以及运行情况进行了介绍,并分析了所存在的问题和发展方向.     

渤海、黄海热结构分析

在多年观测资料基础上,以月平均风应力和周平均海表水温(SST)作为外强迫,对黄海、渤海热结构进行了数值模拟.模拟结果显示渤海的热结构特征自10月至翌年3月为水温垂直均一的冬季型;5～8月为分层结构(由上混合层、跃层、潮混合层组成)的夏季型.4月和9月为两型的过渡期,最低水温出现在2月,最高水温表层出现在8月,底层则在9～10月.黄海沿岸浅水区与渤海有相似的热结构,黄海冷水团和黄海暖流对其中央槽深水区的热结构有重要影响.对底层水的影响而言,前者夏季显著而后者冬季显著,从而导致黄海(槽)的底层水与环境相比呈现夏季冷而冬季暖的特征,底层水温基本上与表面水温的年变化反相;深水区的热结构与渤海相比,均一型结构(1～3月)变短,分层型结构(5～11月)变长,底温年变幅(5℃以内)变小,跃层强度增强.模拟结果还表明,黄海暖流的动力仍然是季风环流,而对黄海冷水团的形成和发展有无动力影响提出质疑.