黑潮地区表层水温的月趋势预报

表层水温长期预报问题的研究已有多年历史。早期的学者主要用相关分析和水温长期变化的规律来制作月、季或更长期的预报,如Hatanka(1948),Watanabe和Hirao(1955), Kolesnikov(1947,1953)以及Milar(1952)等。六十年代以来,不少学者采用数值计算方法,预报北太平洋及全球范围内的月际温度变异,如Adem(1969,1970),J.Jacobs(1967)和Shigeo Moriyasu (1969,1970)等,他们在数值模式中,考虑了海洋与大气之间的热量交换,洋流与风海流的热量输送及其搅拌作用,以及水平与垂直方向上的涡动扩散;从大范围看,得到了较好的预报效果。Namias(1972)在分析北太平洋海面温度的时空分布及其与海平面气压场的关系时,发现可以根据水温变化的时间持续性和空间相关性及其与海平面气压场的关系,预报月平均水温及相应的海平面气压。以上所述及其他许多研究成果,目前能用于常规预报的,主要仍然是经验方法。本文通过分析黑潮地区表层水温与前期大气环流的相关,选取相关系数高的站点,用阶段回归方法,建立了本海区各月的水温月趋势预报方程。 文中采用的水温资料(1951-1974年)取自日本及美国发表的北太平洋海面水温资料,计算过程中对前后12年资料的系统误差进行了校正,500亳巴高度场资料取自上海中心气象台。黑潮地区的表层水温用20°N,125°E;20°N,130°E;25°N,125°E;25°N,130°E;30°N,130°E;30°N,135°E等六个站的平均资料来代表。     

赤道东太平洋海面温度异常对夏半年亚洲太平洋地区大气环流的影响

本文计算和分析了赤道东太平洋水温与北半球海平面气压场的关系。结果表明,赤道东太平洋水温对夏半年印度低压和北太平洋副热带高压有重要影响。El Ni(?)o年,印度低压和北太平洋副热带高压都趋于减弱,范围缩小;反El Ni(?)o年,两者均趋于加强,范围扩大。讨论指出,这种夏半年赤道海温对亚太地区大气环流的影响主要集中在对流层低层,随着高度的增加,这种影响迅速减弱,在对流层中层消失。本文最后还给出了上述相互作用的可能物理过程。     

热带太平洋平均环流数值模拟

用中国科学院大气物理研究所发展的高分辨率自由表面热带太平洋环流模式(区域为南北纬30°,经纬圈方向水平分辨率分别为1°和2°,垂直方向分为不等距14层),在观测到的海表面风应力和热量及淡水通量驱动下,对热带太平洋平均环流进行了数值模拟.结果表明,模式成功地模拟了海面起伏中赤道槽、赤道脊、北赤道逆流槽及中小尺度涡旋(如棉兰老涡)系统等分布;与这些槽脊分布相对应的北赤道流,南赤道流和北赤道逆流等热带流系;对气候有重大影响的海表温度分布;次表层温跃层结构和赤道潜流等.文中特别讨论了海面起伏与模式其他变量场间的关系及其应用.     

北太平洋冬季海平面气压场的主要特征及与季节性南方涛动的相互联系

本文用复经验正交函数(CEOF)分析方法,研究了1899～1980年北太平洋冬季海平面气压场的时空结构,指出北太平洋中部的高、低纬度地区分别为二个半永久性大气活动中心(阿留申低压和副热带高压)。并指出该地区的空间波是一行波,其传播方向是自西北向东南的准纬向方向,且高低纬度地区气压距平变化是反位相关系。 采用多维谱分析方法,探讨了各季节的南方涛动指数(SOI)与气压场的振荡特性,结果表明它们之间存在准3.5年的耦合振荡,且以南方涛动变化超前气压场为主要特点,冬季更为显著。     

大西洋海表温度异常与中国东北地区夏季降水的关系

本文利用1950～1992年全球海温月平均(2°×2°)和NCAR／NCEP提供的1950～1997年全球500hPa月平均高度(2．5°×2．5°)资料,分析了大西洋海表温度异常的特征及其与中国东北地区夏季降水的关系。结果指出北大西洋冬季海表温度经验正交展开的第二特征向量表明海表温度的距平分布有南北差异的异常特征其中心位置和中国东北地区夏季降水与冬季大西洋海表温度相关显著区中心基本重合;北大西洋冬季海表温度出现南暖北冷异常时,北大西洋中高纬度地区的阻塞形势偏强,与之相对称的北太平洋北部的阻塞高压也偏强,对应夏季东亚西风环流指数偏低,造成东北地区夏季降水偏多。     

大西洋海表温度异常与中国东北地区夏季降水的关系

利用1950～1992年全球海温月平均(2°×2°)和NCAR/NCEP提供的1950～1997年全球500hPa月平均高度场(2.5°×2.5°)资料，分析了大西洋海表温度异常的特征及其与中国东北地区夏季降水的关系。结果指出北大西洋冬季海表温度经验正交展开的第二特征向量表明，海表温度的距平分布有南北差异的异常特征；其中心位置和中国东北地区夏季降水与冬季大西洋海表温度相关显著区中心基本重合北大西洋冬季海表温度出现南暖北冷异常时，同期北大西洋中高纬度地区的阻塞形势偏强，与之相对称的北太平洋北部的阻塞高压也偏强，对应来年夏季东亚西风环流指数偏低，造成东北区夏季降水偏多；反之亦然。     

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。     

海温预报传真图的内容及其应用

海水温度是海水的基本物理特性之一,它体现了海水运动的热输送和海气热量交换。而海面水温则体现了海面热量平衡的结果。影响海面水温变化的因素是比较复杂的,如太阳辐射、海面有效回辐射、海面蒸发、海气接触热交换、海洋热平流、大陆径流（近海区）以及与这些过程密切相关的大气环流等。 海水温度状况对海水热量平衡、水团分析、海洋环流和海气相互作用等的研究,尤其对发展海洋渔业生产和开发海洋生物资源等都具有十分重要的意义。其中对渔情分析、中心渔场位置的预测、汛期早晚和鱼发状况的分析等均起到一定作用。因此,近些年来世界主要海洋大国对海水温度的分析和预报给予了很大的重视。1982年底,美国向联合国教科文组织海委会（IOC）提供的48项海洋学产品中,海水温度分析和预报占25项,其中2项为次表层海     

热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用

根据英国Hadley气候中心的海表温度资料和美国NCEP/NCAR中心的大气资料,研究了热带太平洋与热带大西洋海表温度主模态的相互作用。热带太平洋的ENSO可以导致大西洋Nino模态或经向偶极子模态,这主要是通过热带海洋-大气相互作用,或大气的太平洋-北美遥相关过程实现的。大西洋Nino模态的暖(冷)位相会导致赤道中东太平洋的海表温度降低(升高)。这可能是通过两种途径完成的:一种可能是大西洋Nino使印度洋增暖(变冷),进而引起赤道中太平洋的东(西)风异常,通过海洋-大气相互作用正反馈机制能发展成为La Nina(El Nino),使赤道东太平洋海温降低(升高);另一种可能是大西洋Nino直接可以导致太平洋Walker环流增强(减弱),从而使赤道东太平洋海温降低(升高)。     

IPCC耦合模式对北太平洋海-气系统冬季重现的模拟

冬季重现(再现)是中高纬度大尺度海表温度重要的持续性特征，是热带外海洋特有的现象。北太平洋大气环流也存在这一现象，它可能会强迫产生这一海域海温的冬季重现。本文利用IPCC 20C3M耦合模式资料，评估了耦合模式模拟北太平洋海–气系统冬季重现的能力。北太平洋海温冬季重现的空间范围是海盆尺度的，中部重现时间比其周围晚。大气环流场的冬季重现主要是在北太平洋中部，它与海温冬季重现关系密切。大多数IPCC耦合模式基本上可以模拟出太平洋海温大范围的冬季重现现象。与重现范围的模拟相比，耦合模式对重现时间地理差异的模拟都比较差。各模式对大气环流冬季重现时空分布特征的模拟较差，大部分模式未能模拟出大气环流场中主要的重现区域。而且，大气环流冬季重现对海温重现的可能影响并没有体现在这些耦合模式中。耦合模式对北太平洋大气冬季重现的模拟还有待改善。     

“暖池”表层对大气局地强迫的响应特征

利用湍流动能垂直混合模式和ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥ加强观测期的观测资料,对“暖池”上混合层的垂直混合过程进行数值试验和数值模拟,分析表层温度、盐度的变化特征。结果表明：ＴＫＥ模式可以较好地模拟混层,尤其是表层温度、盐度对大气局地强迫的响应;太阳辐射是热源,感热、潜热通量等会造成“暖池”上混合层的温度降低,“暖池”对大气释放热量;降水有利于“淡水盖”形成和维持,从则使层结稳定,ＳＳＴ升高。但在气温低于海     

热带太平洋海温异常对北极海冰的可能影响

本文利用1950-2015年间Hadley环流中心海冰和海温资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了热带太平洋海温异常对北极海冰的可能影响,并从大气环流和净表面热通量两个角度探讨了可能的物理机制。结果表明,在ENSO事件发展年的夏、秋季节,EP型与CP型El Niño事件与北极海冰异常的联系无明显信号。而La Niña事件期间北极海冰出现显著异常,并且EP型与CP型La Niña之间存在明显差异。EP型La Niña发生时,北极地区巴伦支海、喀拉海关键区海冰异常减少,CP型La Niña事件则对应着东西伯利亚海、楚科奇海地区海冰异常增加。在EP型La Niña发展年的夏、秋季节,热带太平洋海温异常通过遥相关波列,使得巴伦支海、喀拉海海平面气压为负异常并与中纬度气压正异常共同构成类似AO正位相的结构,形成的风场异常有利于北大西洋暖水的输入,同时造成暖平流,偏高的水汽含量进一步加强了净表面热通量收入,使得巴伦支海、喀拉海海冰异常减少。而在CP型La Niña发展年的夏季,东西伯利亚海、楚科奇海关键区受其东侧气旋式环流的影响,以异常北风分量占主导,将海冰从极点附近由北向南输送到关键区,海冰异常增加,而净表面热通量的作用较小。     

Oceanic eddy-driven atmospheric secondary circulation in the winter Kuroshio Extension region

In the winter Kuroshio Extension region, the atmospheric response to oceanic eddies is studied using reanalysis and satellite data. The detected eddies in this region are mostly under the force of northwesterly wind, with the sea surface temperature (SST) anomaly located within the eddy. By examining the patterns of surface wind divergence, three types of atmospheric response are identified. The first type, which occupies 60%, is characterized by significant sea surface wind convergence and divergence at the edge and a vertical secondary circulation (SC) aloft, supporting the “vertical momentum mixing mechanism”. The SCs on anticyclonic eddies (AEs) can reach up to 300 hPa, but those on cyclonic eddies (CEs) are limited to 700 hPa. This can be explained by analyzing vertical eddy heat transport: When northwesterly wind passes the warmer center of an AE, it is from the cold to warm sea surface, resulting in stronger evaporation and convection, triggering stronger upward velocity and moist static heat flux. For the cases of CEs, the wind blows from warm to cold, which means less instability and less evaporation, resulting in weaker SCs. The second type, which occupies 10%, is characterized by divergence and a sea level pressure anomaly in the center, supported by the “pressure adjustment mechanism”. The other 30% are mostly weak eddies, and the atmospheric variation aloft is unrelated to the SST anomaly. Our work provides evidence for the different atmospheric responses over oceanic eddies and explains why SCs over AEs are much stronger than those over CEs by vertical heat flux analysis.     

Diurnal sea surface temperature variation and its impact on the atmosphere and ocean: A review

The importance of the diurnal variability of sea surface temperature (SST) on air-sea interaction is now being increasingly recognized. This review synthesizes knowledge of the diurnal SST variation, mainly paying attention to its impact on the atmosphere or the ocean. Diurnal SST warming becomes evident when the surface wind is weak and insolation is strong. Recent observations using satellite data and advanced instruments have revealed that a large diurnal SST rise occurs over wide areas in a specific season, and in an extreme case the diurnal amplitude of SST exceeds 5 K. The large diurnal SST rise can lead to an increase in net surface heat flux from the ocean of 50–60 Wm⁻² in the daytime. The temporal mean of the increase exceeds 10 Wm⁻², which will be non-negligible for the atmosphere. A few numerical experiments have indicated that the diurnal SST variation can modify atmospheric properties over the Pacific warm pool or a coastal sea, but the processes underlying the modification have not yet been investigated in detail. Furthermore, it has been shown that the diurnal change of ocean mixing process near the surface must be considered correctly in order to reproduce SST variations on an intraseasonal scale in a numerical model. The variation of mixed-layer properties on the daily scale is nonlinearly related to the intraseasonal variability. The mixed-layer deepening/shoaling process on the daily scale will also be related to biological and material circulation processes.     

全球大洋季节内尺度上海-气相互作用特征分析

判定局地海-气相互作用的特征对海-气耦合模式中应用哪种形式的“强迫模拟”具有重要指导作用。本文根据海表热通量异常与海表温度异常及海表温度变率之间的相关关系,对全球大洋季节内尺度上的海-气相互作用特征进行了综合分析。结果表明:(1)南、北半球亚热带地区海-气相互作用的特征主要表现为大气对海洋的强迫,且在夏季(北半球为6—8月,南半球为12—翌年2月)强迫作用的范围最大,冬季强迫作用的范围最小;(2)赤道中、东太平洋及赤道大西洋地区海-气相互作用的特征全年表现为海洋对大气的强迫,印度洋索马里沿岸、阿拉伯海以及孟加拉湾地区仅在6—8月表现出海洋强迫大气的现象,而孟加拉湾则在9—11月表现为大气强迫海洋;(3)45°N(S)以上的高纬度地区海表温度的异常和变率无法用局地热通量的交换来解释,这是因为该区域海表温度的变化主要由平流等海洋内部动力过程决定,因此海-气之间在季节内尺度上的相互作用不明显。在某些海区,季节内尺度上的海-气相互作用关系与季节以上时间尺度的这种关系可能会有明显不同。     

Southern Oscillation forced by heat source and topography

ＳｏｕｔｈｅｒｎＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒｃｅｄｂｙｈｅａｔｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｏｐｏｇｒａｐｈｙＱｉａｎＷｅｉｈｏｎｇ,ＹｏｕＸｉｎｔｉａｎ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕｎｅ５,１９９６,ａｃｃｅｐｔｅｄＤｅｃｅｍｂｅｒ９,１９９６）Ａｂｓｔｒａｃｔ──...     

长江口邻近海域海表温度变化特征分析

基于遥感数据,采用功率谱和相关性分析等方法,研究了长江口邻近海域海表温度(SST)的时空变化特征以及影响因素。结果表明:1982—2017年长江口邻近海域的SST 整体表现为每10 a升温约0.48 ^°C的趋势,且具有10.0,3.6,2.4和1.0 a的振荡周期。长期以来,冬、春、夏、秋四季的长江口邻近海域SST总体呈现升温趋势,其中春季的升温趋势最显著,而秋季变化趋势最不明显。研究海区的SST呈现明显西北—东南向温度递增的分布特征。此外,长江口径流量的变化对邻近海域的SST具有一定影响,从多年变化来看,径流量增大(减小),长江口邻近海域SST随之升高(降低),从月变化来看,3月、4月和9月的长江径流对SST有影响。气温对SST具有一定的强迫作用,大气温度的总体趋势是升高的,通过海气相互作用进行热传输,从而造成长江口邻近海域SST升温。     

南印度洋偶极子及其影响研究进展

回顾了对南印度洋副热带海气相互作用的研究,总结了南印度洋偶极子事件背景下的气候变化。印度洋海表温度的方差表明南印度洋是整个印度洋海温变率最强的区域,年际海温变化最显著的特征就是海温呈现西南—东北向的偶极子型分布,被称为南印度洋偶极子(Southern Indian Ocean Dipole, SIOD)。南印度洋海温偶极子的形成主要是受大尺度大气环流调整的影响。南印度洋副热带反气旋环流异常引起了印度洋热带东风异常和副热带西风异常的变化,影响了潜热通量、上升流和Ekman热输送,进而引起了海温变化。SIOD对热带和热带外大气环流也有影响,尤其会影响亚洲夏季风降水异常,例如我国的降水异常和南印度洋偶极子海温异常具有显著相关关系。此外,SIOD模态所引起的经向环流异常与南海、菲律宾地区的反气旋环流异常也有紧密联系。     

Coupled seasonal variability in the South China Sea

The present study documents the relationship between seasonal variations in sea surface temperature (SST) and precipitation in the South China Sea (SCS) region. There are strong interactions between the atmosphere and ocean in the seasonal variations of SST and precipitation. During the transition to warm and cold seasons, the SST tendency is primarily contributed by net heat flux dominated by shortwave radiation and latent heat flux with a complementary contribution from ocean advection and upwelling. The contribution of wind-driven oceanic processes depends on the region and is more important in the northern SCS than in the southern SCS. During warm and cold seasons, local SST forcing contributes to regional precipitation by modulating the atmospheric stability and lower-level moisture convergence. The SST difference between the SCS and the western North Pacific influences the convection over the SCS through its modulation of the circulation pattern.     

地形与热源强迫下的南方涛动

用El Nino和La Nina位相时的海温异常和地形作为大气下垫面的异常强迫,引入IAP的两层原始方程大气环流模式,模拟出了南方涛动的典型结构.当去掉地形后,仅仅由海温异常也能模拟出太平洋东西部的气压异常振荡,但太平洋东部振荡中心的位置并不与观测的一致.由此可见,观测到的南方涛动是在实际地形下对全球海温异常的响应.