福建沿海地区海陆风的时空分布特征

本文利用福建沿海8个70 m及2个100 m高度梯度测风塔1 a的多层风观测数据,分析福建沿海海陆风的时空及日变化特征.10个测风塔均匀分布于从南到北沿海,2009年6月1日～2010年5月31日开展了为期1 a的观测,采用50 m高度夜间02:00时前后的风向度数与午后14:00时前后的风向度数相减,其差值的绝对值在90°～270°之间,并且海风及陆风的维持时间均大于3h,定义为海陆风日.分析表明,受台湾海峡的影响,福建沿海海陆风日数南、北多,中部少,中部沿海海陆风日在44～ 60 d之间,长乐以北沿海为66 ～ 94 d,漳浦以南为69 ～92 d.海陆风的季节变化表现为春季最多,夏季其次,秋季最少.海陆风的日变化特征表现为:春季陆风变海风的时间在09:00 ～10:00时左右,夏季在08:00 ～09:00时左右,秋冬季在09:00 ～ 10:00时左右;而海风变陆风的时间各季均在20:00时左右.海陆风的转换一般从低层开始,至100 m高度相差30 min左右;由于受地形的影响,福建沿海大多数海陆风日有其特点,即风向转换时角度变化较小,风向不与海岸线垂直,反而近于与海岸平行;海陆风转换时,当海风为偏北风时,上午陆风变海风时风向顺时针偏转,傍晚逆时针偏转,由海风变陆风;当海风为偏南风时,正好相反.     

不同季节黑潮延伸体区域海洋锋对大气的影响

本文依据最优插值海表面温度资料、欧洲中期数值预报中心的月平均再分析资料以及TRMM降水资料分析了不同季节黑潮延伸体区域海洋锋对大气的影响。研究表明:秋、冬、春季,在海洋锋最强位置南北两侧的大气中存在南侧上升北侧下沉的次级环流,并且上升支的强度明显强于下沉支,同时该次级环流随高度不断地向北倾斜,主要集中在对流层中低层。而在夏季,海洋锋附近大气总体表现为上升运动,并且该上升运动在高空更加显著,同时夏季在海洋锋区南侧区域对流降水的贡献最大。     

海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟

本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟,通过地形敏感性试验,探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明:控制试验（CNTL）海风于15时左右达到强盛。无地形试验（FLAT）中,水平方向上,海风持续时间缩短,南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5 km,海风强度减弱1 m/s左右,海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区;垂直方向上,海风碰撞位置向西、北方向移动,高空回流高度降低,海风厚度减小,垂直环流强度减弱2~6 m2/s2,海风锋附近的垂直速度减小10 cm/s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为:在动力方面,由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失;在热力方面,地表吸收净辐射减少,导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%,这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小,最终造成了海风的减弱。此外,通过两组削山试验,发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小,同时海风垂直环流结构也相应发生改变,其中移去黎母山脉（RMLM）对海风环流结构的影响大于移去五指山脉（RMWZ）。     

长江口邻近海域水团特征与影响范围的季节变化

基于2009年—2011年调查资料,研究长江口及其邻近海域水体温度和盐度时空分布特征,剖析该海域水团特征与影响范围的季节变化。结果表明,从春末到秋初,长江水以高温形式向外海扩展,秋末至翌年春初,径流水以低温形式从河口流向东南。西北部海区受黄海冷水团影响,水温较低,东北部受南黄海西部逆时针环流影响,盐度较低,东南部海区受黑潮及分支台湾暖流影响,呈高温高盐状态。受径流量和季风季节差异,长江冲淡水影响一般夏季最强,扩展范围最大,秋末冬初最弱。其双向延伸趋势在夏季有最清晰表现,一支自河口向东北方向延伸,指向南黄海中部,一支穿过杭州湾口及舟山群岛一带沿岸南下,或自长江口向东南方向扩展。温度垂向变化表明夏季存在上升流,并明确处于以31.5°N,122.67°E为中心,在经纬方向上各达1°范围内。     

印度尼西亚西岸温盐锋时空变化特征

通过WOA13多年季节气候态数据分析了印度尼西亚5°S锋面与15°S锋面的季节变化特征及水平方向垂直方向上变化特点:两处海洋锋均在表层以下,其中5°S附近仅有温度锋,主要存在于1—6月份,1—3月份为锋强度最大时期,集中在30—100 m水层内。15°S处既存在温度锋又存在盐度锋,全年均有锋现象,但其强度存在季节差异。对比声速剖面,发现声速在从南到北穿越5°S(15°S)锋面时逐渐声速减小(增大)。     

西北太平洋副热带逆流与模态水的季节变化和年际变化

本研究依据2004—2011年Argo观测资料的数据,对西北太平洋副热带逆流(STCC)和副热带西部模态水(STMW)的季节和年际变化进行了分析,探索了不同时间尺度上STCC强度和STMW体积变化的对应关系。研究结果再一次表明:北太平洋副热带环流中存在南、北两支向东的副热带逆流(STCC),这2支逆流分别位于18°~20°N和23°~25°N纬带,月平均流速在5~20cm·s-1。而位于西北太平洋温跃层内的低位势涡度(PV小于2.0×10-10 m-1·s-1)的STMW主要出现在140°~170°E,25°~31°N的海域,介于25.0~25.6σθ等位势密度面之间,核心位势密度为25.3σθ。日界线以西的2支STCC强度和STMW体积都存在较显著的季节变化和年际变化。2支STCC强度的季节变化相类似,在5—7月中都较强,在11月较弱,这与前人提出的STCC在春季最强略有差异。STMW的体积在4—8月较大,9月后开始减小,该现象证实了在季节变化中STMW体积的增加和减少可以影响STCC的增强和减弱。2支STCC强度的年际变化几乎没有一致性,但STMW体积和局地风应力旋度的年际变化与STCC北支强度年际变化关系更密切。     

黄海暖流源区附近温盐结构及其季节变化

为探究不同季节下黄海暖流在源区的状态,利用韩国海洋数据中心(Korea Oceanographic Data Center)发布的水文数据,对黄海暖流源区附近温盐结构及其季节变化进行了分析。结果表明:年平均状态下对马暖流在济州岛东南存在向西向入侵的趋势,其入侵存在明显的季节变化:秋季最强,冬、春季开始减弱,夏季最弱。济州岛西侧,约在33°30′N、125°30′E处存在一支伸向西北的高盐舌,该高盐舌盐度同样具有明显的季节变化:冬季最强,春季开始减弱,夏季降至最低,秋季盐度开始缓慢回升。黄海区盐度的变化要滞后于对马暖流区盐度变化。冬季朝鲜沿岸水南下入侵程度最强,能到达34°N以南的位置。     

日本海的锋面分布特征及其季节变化

基于1980—2015年的SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据,采用绝对梯度方法提取了海洋锋信息,分析了日本海锋区的空间分布特征、锋轴线位置和锋出现频率,研究了日本海温度锋、盐度锋的分布特征和季节变化规律。结果表明:日本海温度锋总体上呈SW—NE走向,季节变化特征显著;锋轴线没有随季节变化发生明显摆动,但随着深度的增加向日本沿岸移动。盐度锋季节性变化规律显著,但轴线位置相对稳定;在整体空间分布上和季节变化上均与温度锋截然不同;整个盐度锋可分为对马海峡锋和日本海北部锋两部分,其中对马海峡锋位于对马海峡附近,具有和当地温度锋相同的特征,日本海北部锋位于日本海最北部,沿着俄罗斯海岸分布。     

南海西边界强流区季节和年际变化特征

基于1951—2010年SODA海洋同化数据资料,研究分析了南海西边界强流的季节及年际变化的特征,目的是为进一步探讨南海西边界强流的季节及年际变化机理奠定基础。分析研究发现:(1)南海西边界强流空间位置、水平和垂向范围及环流形态等季节变化明显,冬季环流形态空间位置稳定,强流一般9、10月份出现并开始加强,最强出现在12月份,1月份开始逐渐减弱。强流的水平范围一般为60—110 km,垂向范围在50—200 m之间,水平和垂向范围一般随着强流的增强(减小)而扩大(缩小);夏季环流形态变化较为复杂,强流空间位置不稳定,且逐步分裂成两支,一支移至近岸,一支在离岸原中心附近,分裂过程呈现由北向南推进的趋势,近岸支强度、垂向范围季节上没有明显变化规律,但北、中和南部有差别,北部分裂不明显且流速不大,南部分裂明显且近岸支流速较大;(2)南海西边界强流存在显著的年际变化,在转换月份上,夏季形态转换月份最早为2月份,最迟则到6月份,冬季形态转换月份最早为8月份,最迟则到11月份;流量输送上,冬季最大年份的达到23.3Sv,最小的年份流量只有1.5Sv,年际最大差异20Sv以上,夏季年际最大差异幅度也有10Sv以上;利用小波能谱分析南海西边界强流在年际变化上具有两个显著的准周期振荡:36个月(3 a)和大约99个月(8—9 a);(3)在1950年至2010年61 a时间段里,南海西边界流流量体积输送总体呈现出一种缓慢增加的趋势。     

南海温度锋的分布特征及季节变化

利用50a(1950—2007年)的SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据分析了南海上层温度锋分布特征以及季节变化规律。结果表明:受季风、太阳辐照以及诸多因素影响,温度锋季节变化明显,锋面结构复杂。冬季,温度锋基本沿陆架分布,存在于南海北部海区,从台湾海峡一直延伸到北部湾,发育比较显著;春季,主要出现在南海北部海区、北部湾、越南东部海岸,分布比较广泛;夏季温度锋出现概率增加,出现区域扩大,越南东部出现大面积温度锋;秋季南海中西部海域存在大面积的温度锋。     

苏北浅滩外侧潮汐锋的季节变化及结构分析

利用高分辨率(1/18°)的POM(Princeton Ocean Model)模式数值模拟结果,结合观测数据分析了苏北浅滩外侧潮汐锋的季节分布特征和变化规律。研究结果表明,苏北浅滩外侧潮汐锋的季节变化特征显著,春末开始出现,夏季底层温度锋强度最大且锋区位置较稳定,锋区宽度约40 km,平均强度约0.35℃/km,秋、冬季随上层海洋湍流垂向混合的加强,潮汐锋逐渐减弱至消失不见。对比实测数据和模拟结果发现,沿34°N断面,夏季潮汐锋区附近等温线明显抬升,存在由陡峭地形和分层流体的内埃克曼效应共同作用形成的上升流现象。次表层海水出现低温冷水区,位于122.2°E附近。跨锋区断面的温度和流场分布特征同浅水区强烈的潮混合过程密切相关,斜压在锋面处产生了较强的南向流动。本研究结果促进了对苏北浅滩外侧陆架潮汐锋结构特征的认识,为研究黄海西部生态环境的动力过程影响提供参考。     

ElNio夏季太平洋上空垂直环流特征及我国汛期降水

本文利用NCAR(美国国家大气研究中心)1976年太平洋各层风场资料,计算了0°—50°N,105°E—110°W范围内,7月850hPa,700hPa,500hPa,300hPa,250hPa和200hPa各层上的垂直运动,并与叶笃正等所作的太平洋上空夏季平均环流特征作比较得出:(1)常年Walker环流明显,而E1 Ni(?)o发生年热带西太平洋上升运动减弱,东太平洋空气下沉区变成了强上升区,Walker环流下沉区东移至110°W以东;(2)常年热带西太平洋Hadley环流不明显,沿160°E以东Hadley环流越来越清楚,呈向东递增的趋势,而E1 Ni(?)o年Hadley环流东西变化甚为复杂,Hadley环流的上升支并不在赤道附近,而移至10°N左右,明显较常年偏北,Hadley环流也变成自热带向副热带倾斜的环流圈;(3)E1 Ni(?)o发生年,夏季以淮河为中心的空气上升区变成下沉区,而37°N以北的华北地区仍是上升区,华北多雨,所以出现Ⅰ型降水。     

东印度洋中部缺氧区的季节变化特征

依据2013春、2016夏、2016秋三季在东印度洋中部开展的水体综合调查资料,研究东印度洋中部缺氧区(ρ_(DO)2mg/L)的季节变化。结果表明:垂向分布上,缺氧区上边界一般位于水深100～150 m,厚度春季最厚、秋季次之、夏季最薄。平面分布上,春季缺氧区范围最大,主要位于89°00′E以东海区,其南端越过赤道向南扩展至1°12′S;夏季缺氧区的南端退缩至赤道以北海域,且分布面积最小;秋季缺氧区东西向的位置与春季相反,主要位于赤道91°00′E以西海域,其南向扩展范围可达赤道附近。从氧跃层强度来看,赤道附近氧跃层强度最强,由此向南、向北氧跃层强度逐渐减弱,与温跃层变化一致。研究表明,东印度洋中部缺氧区源于孟加拉湾缺氧区的南扩,季风性环流变化是缺氧区扩展范围季节变化的主要控制因素,有机碎屑的分解耗氧和高强度的水柱层化是缺氧区得以形成和维持的重要保障。     

基于再分析数据的南大洋区域Ekman流时空分布规律研究

南大洋Ekman输运是全球大气-海洋耦合气候系统的重要组成部分,对该区域Ekman动力过程的研究极为重要。首先基于实测数据和文献资料,对GEKCO2(Geostrophicand EkmanCurrent Observatory2)产品提供的Ekman流数据进行了评估,验证了数据的有效性;并结合CCMP(cross-calibratedmulti-platform)、ERA5(thefifthgenerationEuropeancentreformedium-range weatherforecastsatmosphericreanalysis)风场数据,采用经验正交函数分析法(empiricalorthogonal function,EOF)等方法分析了2010—2018年南大洋Ekman流的时空变化规律。结果表明:(1)南大洋Ekman流速集中在9—11 cm/s,且具有很强的月际变化特征(7月最强, 12月最弱);(2)南大洋40°S以北海域是Ekman流速随时间变化较大的区域;(3)南大洋Ekman流速的EOF分析显示:第一模态和风场存在较强的相关性,表现为流速在整体上同时增强或减弱;第二模态和南半球中高纬大气环流存在较强的相关性,表现为以50°S为界南北流速反向变化;(4)Ekman流左偏角度集中在60°—75°,其中概率密度最大值处所对应的角度为67.5°。通过矢量相关分析,得到30°—35°S海域的平均偏角存在月际变化。南大洋的Ekman动力过程对海洋环流和全球气候系统具有重大影响,本文对于进一步理解南大洋的Ekman过程具有一定的参考价值。     

海洋二号卫星散射计风场产品真实性检验及分析

利用国际海-气综合数据集(ICOADS)中的海面风场实测数据作为真实值,对海洋二号卫星散射计风场产品进行真实性检验,得到初步结论:(1)在中、低风速条件下,海洋二号散射计风速与ICOADS实测风速具有较好一致性,但在较高风速条件下海洋二号散射计会出现风速低估现象;(2)海洋二号散射计风向与ICOADS实测风向的误差主要集中在-15°—15°范围内,在低风速条件下,海洋二号散射计与ICOADS两者风向存在较大偏差,风向多解也主要发生在低风速时;(3)在2—24 m/s风速条件下,剔除超过3个标准偏差风速样本后,海洋二号与ICOADS两者风速的平均绝对误差为1.36 m/s,均方根误差为1.92 m/s,若忽略风向多解的影响,两者风向的平均绝对误差为14.98°,均方根误差为20.21°。     

赤道中印度洋上层环流结构与季节变化特征分析

本文通过分析RAMA印度洋观测浮标系统锚系ADCP实测资料,对赤道中印度洋上层海流季节变化进行了研究。研究结果表明,0°,80.5°E纬向流垂向剖面呈现上150m层一致的东向流,而经向流在100m以浅呈现表层向北次表层向南的翻转流结构。赤道中印度洋上层纬向流季节信号被半年周期的东向射流Wyrtki Jets(WJs)所控制。WJs发生于季风方向转换的季节,4—5月份较弱,10—11月份较强。赤道中印度洋上层经向流年周期信号显著。北半球夏季与冬季分别出现风应力旋度驱动的Sverdrup南向流与北向流。本文结论为赤道中印度洋上层环流季节变化特征的研究提供了观测角度的支持。     

HYCOM模式对东海黑潮的气候态模拟

使用三重嵌套的HYCOM(The HYbrid Coordinate Ocean Model)数值模式模拟气候态东海黑潮。模式水平分辨率从大区模式的1°×1°cosθ提高到小区模式的1/8°×1/8°cosθ。对模拟结果的分析表明:(1)高水平分辨率模式对黑潮特征量的模拟有明显的改进。这些改进主要由两方面的原因引起:地形分辨率的提高和改善的斜压效应。(2)小区模式的模拟结果较好地再现了PN断面的垂向结构。基本反映了PN断面流速和流量的季节变化规律。夏季流速最强、流量最大,秋季流速最弱、流量最小,冬、春两季处于过渡期。(3)模式成功地模拟出东海黑潮东侧的逆流。该逆流流速稳定,夏季流速略大。(4)模式模拟出了PN断面的流速双核结构。     

南极威德尔海区域海冰异常对初夏东亚大气环流和天气影响的数值研究

利用经过改变用于长期数值预报的CCM1(R15L7)模式以1975年1月16日00Z模式适应场为初始场积分5个月,研究南极威德尔海附近(60°W～30°E)海冰的面积异常对东亚初夏环流转换季节的影响.发现当南极海冰偏多时,在亚洲北部冷空气活动在初夏仍然很多,势力还很强,东亚南北两支急流分支仍很明显,各种环流特征更偏向于冬季型,不利于东亚初夏的环流季节转换.海冰异常偏少时则相反,亚洲北部的冷空气活动明显减弱,南方暖气流势力明显加强北移,东亚的两支急流也趋于合并北抬,环流形势更接近于夏季型,海冰的减少促进了东亚初夏的环流季节转换过程.     

东海精致真刺水蚤(Euchaeta concinna)种群生态特征

根据1997—2000年东海23°30′—33°00′N、118°30′—128°00′E海域4个季节海洋调查资料,采用聚集强度等生态学方法和回归方差贡献等统计分析方法,对东海浮游桡足类精致真刺水蚤自然种群特征进行了研究,并与1979—1980年资料进行比较。结果表明,精致真刺水蚤在东海的优势性主要表现在秋季;其丰度和优势度有显著的季节变化,依次为秋季>冬季>夏季>春季;除夏季东海北部近海丛生指标I为1·34外,冬、春和夏3季I均为负值,秋季I值最高,有明显的聚集现象。与20年前结果相比,东海精致真刺水蚤优势度和占浮游桡足类总丰度的比例有所上升,这种现象可能与全球气候变暖相关。底层水环境的变化和暖流势力的强弱是影响东海精致真刺水蚤数量分布的主要因子。     

基于融合遥感数据的广东沿岸温度锋面的季节变化研究

基于2015年全年多源遥感数据融合的Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis(OSTIA)海表温度数据,利用最大温度梯度法,对广东沿岸(20°—23°N,110°—118°E)海表温度锋面的季节变化及生消机制进行了分析。广东沿岸温度锋面季节变化明显,冬季强,夏季弱;粤东温度锋面常年存在,粤西温度锋面夏季消失;珠江口区域温度锋面与珠江羽状流的扩散路径有关,即夏季锋面主轴往东北方向延伸,秋季往西南方向延伸。对比温度锋面与风速的关系,发现其形成及消失受季风的影响。通过简单的模型实验,发现季风通过影响锋面两侧的湍流热通量引起锋面强度的变化:西南(东北)季风带来的暖湿(干冷)空气减弱(增加)了近岸冷水的潜热释放,导致冷水区温度上升(下降)大于暖水区,引起锋面消失(生成)。