黄东海大气边界层高度时空变化特征

根据2006-2007年大连、青岛和台州逐日高分辨率L波段二次测风雷达探空资料、地面观测资料以及再分析资料,采用干绝热法和位温梯度法分别计算了各个台站的边界层高度,继而分析了黄东海边界层高度多时间尺度变化规律和空间演变特征.结果表明:(1)用清晨探空资料计算每日边界层高度,干绝热法比位温梯度法更为合理可靠;(2)沿海台站边界层高度有显著季节变化,夏季最低,秋季最高,这有别于陆地边界层普遍存在的夏季高、秋冬季节低的季节变化;(3)通过小波分析,发现边界层高度有显著的2～4 d天气尺度振荡和10～20 d准双周振荡;(4)黄东海上空海洋大气边界层在时间尺度上同样存在着明显的春夏季节低、秋冬季节高的季节变化特征,大部分海区空间上呈现西北低、东南高的分布形态.     

涠洲岛海域风侯和波侯特征分析

根据涠洲海洋监测站多年风和波浪实时观测资料,分析得出:涠洲岛海域累年强风向为N和NNE,其平均风速分别为5.9 m/s和5.3 m/s;常风向为NNE和ENE,其频率分别为18.2%和12.4%;夏季(6—8月)月平均风速最大,春季(3—5月)月平均风速最小。涠洲岛海域累年强浪向为SSW,其波高(H_(1/10))平均值为0.8 m;常浪向为NNE、SSW、NE和ENE,其频率分别为16.5%、16.2%、14.4%和10.5%;夏季(6—8月)波高(H_(1/10))月平均值最大,其余季节月平均值稍小于夏季。采用Pearson-Ⅲ型分布曲线对4个方向角风速的年最大值和波高(H_(1/10))的年最大值进行重现期计算。结果表明:涠洲岛海域ENE向风速多年一遇值最大;涠洲岛海域SSW向波高(H_(1/10))多年一遇值最大。     

舟山本岛城市热岛安全度分析

海岛城市化导致不透水面快速扩展,增加了城市热环境风险。城市热岛安全度评价,在维护海岛城市独特的气候资源禀赋及城市环境规划中起着重要作用。以舟山本岛为例,利用2015年两景Landsat8影像,反演出研究区高温及低温情景中的地表温度,并使用均值—标准差法将地表温度划分冷岛、绿岛、正常区、次热岛及强热岛5个等级。针对舟山本岛城市热岛强度空间差异较大的特征,将城市划分为12个地理子单元。在构建热岛安全度评价指标体系的基础上,使用突变级数法计算了各个子单元的热岛安全度。结果表明:(1)高温情景中强热岛面积比重(17.7%)高于低温情景(12.0%),总热岛面积比重季节差异不大;(2)东港、定海老城、白泉及沈家门受到社会经济因素扰动最大,城市内部热岛安全度最低,展茅、小沙及马岙热岛安全度最高。本研究旨在为岛陆土地资源紧缺的舟山本岛应对城市热环境问题,实现人地系统协调发展,提供理论依据及建议。     

珠江河口底边界层湍流特征量研究

通过高频流速仪ADV和脉冲相干声学多普勒剖面仪PC-ADP对珠江河口崖门底边界层进行了三个测次潮内(25 h)顶点连续观测,利用观测数据计算分析了潮流底边界层内的湍流特征量及其时空变化.结果表明:1)对于半日潮流占优的河口,各湍流特征量均具有明显的四分之一周日的变化规律;2)湍流强度、床底应力和摩阻流速在潮内的平均值以位于河口湾的测点所测值最大,依次向上游递减,而湍动能耗散率则沿河口湾至上游逐渐增大;3)三个测次边界层内涡动粘滞系数的平均值分别为2.42×10 -3 m 2/s、2.20×10 -4m 2/s和6.16×10 -4 m 2/s,拖曳系数的均值为7.89×10 -3、1.63×10 -3和1.99×10 -2,两者潮内的变化均非常显著,相差可达一到两个数量级;4)在充分混合的潮流底边界层内,湍动能生成与耗散基本处于局部平衡状态,三个测次湍动能耗散率均值在8.89×10 -5 W/kg～7.43×10 -6 W/kg之间.     

南海温跃层深度计算方法的比较

基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA)气候平均海温资料,分别运用S-T法、垂向梯度法和最大曲率点3种温跃层定义计算了南海温跃层上界深度,揭示了南海温跃层季节变化特征。对3种不同定义确定的温跃层上界深度进行比较发现:采用不同定义计算南海温跃层上界深度存在差异,S-T法确定的温跃层上界深度最浅,垂向梯度法其次,最大曲率点法最深;在深水区(水深200 m)运用S-T法计算的温跃层上界深度与垂向梯度法的结果比较一致,都与实际温跃层深度符合较好;在浅水区(水深200 m),垂向梯度法和最大曲率点法可以准确判定无跃区,但对于温跃层深度计算,3种定义误差均较大。     

低云在不同季节对东海黑潮海洋锋响应的个例研究

本文采用高分辨率的CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星资料,结合欧洲中心的再分析资料,在东海黑潮区域分别选取冬、春、夏季的典型个例,对比分析层积云、层云、海雾3种边界层云。分析结果显示,层积云发生在高空槽后,云顶1.2~2.5km,云底0.7~2km,云顶平滑度差,海气界面不稳定,地表偏北风,边界层不稳定,底层混合均匀,云层上方有逆温层存在;层云发生在高空槽前,伴有强烈冷平流,位于地面低压前部,云顶高度300~700m,较平滑,云底不接地,海气界面稳定,地表南风,边界层稳定,有不接地逆温,云区无下沉运动;海雾发生在高空槽后,低层有暖平流,地面位于高压中心,雾顶小于700m,底部接地,雾顶最为平滑,海气界面稳定,地表南风,风速很小,边界层稳定,逆温层很低,并伴有强烈下沉运动,地表相对湿度大于90%。黑潮锋通过影响海气边界层,进而影响低云的高度、形态等特性,三种低云高度自南向北均逐渐下降,在SST大梯度区有突变,海雾与低云性质相似,在一定条件下可以相互转化。     

珠江河口底边界层Taylor假设检验

通过三台ADV对珠江河口伶仃洋底边界层的Taylor假设进行了检验。实验结果表明:1)当平均流速大于0.1 m/s时,相距8 cm的两台ADV之间的空间相关系数和时间相关系数基本满足相等关系,表明Taylor假设在河口底边界层具有一定的合理性;2)空间相关系数的变化反映了湍涡最大相关尺度的变化。对于距底20 cm的底边界层湍涡,其最大相关尺度的临界值约为12 cm。超出该范围后,湍涡将不再具有相关性。     

深层搅拌法在超软弱港口地基上的工程应用

某港口堆场地基上部5．0m系吹填而成，地表下18m范围均属软土，经真空预压初级加固后地基承载力仅在80—90kPa，局部区域上部淤泥土层土性指标较差，含水量大于50％，地基承载力不足60kPa。为了使地基达到230kPa的承载要求，设计采用深层搅拌法加固超软弱地基。通过现场成桩工艺试验和检测表明，桩身水泥土强度在90d龄期时大于1．80MPa，单桩承载力标准值大于150kN，以φ600桩径、桩长13．5m、置换率为0．308和φ500桩径、桩长13．5m、置换率为0．267两种方案布置的复合地基承载力标准值均超过了230kPa的设计要求。试验结果表明，深层搅拌法在港口超软弱地基土应用只要施工工艺适当，完全可以使地基承载力提高2—3．5倍以土，从而节省大量的工程投资。     

2002年春季吕宋海峡海流观测及其谱分析

基于2002年春季航次在吕宋海峡海域锚碇测流站(20°49'57"N,120°48'12"E)200,500与800m锚碇测流水层观测流,进行的海流特征分析与最大熵方法谱分析,得到以下主要结果.(1)在200m处,观测期间海流平均速度为(47.4cm/s,346°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(103.8cm/s,10°)和(71.6cm/s,339°);在500m处,观测期间平均流速为(20.3cm/s,350°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(74.1cm/s,17°)和(39.1cm/s,317°).这些都表明黑潮在吕宋海峡锚碇测流站200和500m处向西北方向入侵南海.(2)在800m处,观测期间平均流速为(1.2cm/s,35°),最大观测海流速度V_max和最大日平均海流速度V_d,max分别为(10.8cm/s,76°)和(4.7cm/s,46°).这些都表明,它们的流向皆为东北向.比较在每层实测流的结果,表明在800m层海流状况与200和500m层海流状况是不相同的,流速随深度变深明显减弱,流向向右偏转.(3)在观测期间200,500和800m处,日平均流速在4月皆比3月时要强.(4)在200～800m潮流随深度变深有所变化,除了在500m处f<0情况全日潮峰值高于半日潮峰值以及对于半日潮以逆时针方向为主以外,其余情况在200～800m水层半日潮峰值都要高于全日潮的峰值,并且皆以顺时针方向旋转为主.(5)在200～800m水层都存在15d以上或14d左右的周期振动,例如在逆时针方向分量谱(f>0)在200,500m处存在19d左右的周期振动;在800m处存在14d左右的周期振动(f<0).(6)在200～800m处都存在4～6d周期天气过程的振动和2～3d周期振动.还都存在34.5h左右惯性振动周期,它的振动方向为顺时针方向.(7)通过交叉谱的计算,揭示:1)200与500m层两组流速时间序列对于半日潮周期、全日潮周期、15d以上的周期振动、2～3d的周期振动等都有很好的相关性,且对15d以上的长周期振动几乎是同步的;2)500与800m层两组流速时间序列对于4～6d天气过程的周期振动与2～3d的周期振动等都有很好的相关性,但它们之间有相位差,有滞后或提前现象.     

黄海夏季海雾的边界层结构特征及其与春季海雾的对比

利用海上浮标站、高分辨率数字式探空仪等多种观测手段和三维中尺度模式,对2008年7月7~11日1次夏季黄海海雾过程的边界层结构特征进行了观测分析与数值模拟,并将结果与春季的黄海海雾个例进行对比。结果表明:(1)夏季海洋大气边界层(MABL)中无强逆温层,静力稳定度较春季下降,有利于湍流的发展。加之水汽量较大,容易形成比较厚的雾(500 m);春季低空有明显逆温层,水汽供应量较少,但强稳定的层结可以使水汽局限于比较低的空中,形成比较薄的雾层(200 m)。(2)在夏季风控制下,青岛近海海洋大气边界层(MABL)中高、低层气块均来自海洋上空,温湿属性差异不大,使得温度垂直差异较小;春季MABL中高、低层气块分别来自陆地和海洋,来自陆地的暖、干气流和海洋的冷却效应导致强逆温层和雾区上方干层的出现。(3)夏季海雾的含水量大,水汽在凝结成雾的过程中放出更多的凝结潜热,雾中的海表面气温(SAT)明显高于海表面水温(SST);春季雾顶强烈的长波辐射冷却和湍流混合使雾中气温明显下降,雾中SAT与SST更加接近,甚至出现SAT小于SST。以上结果有助于对海雾形成机制的认识。     

中国夏季干湿型热浪天气时空分布及环境舒适度评价

基于中国气象局对热浪天气的定义并参考地理分区和热浪日湿度分级标准,定义连续3 d以上地面最高气温≥35℃的天气过程为热浪,选取1960—2018年476个地面气象站观测数据研究中国夏季干热型和湿热型热浪日数的时空分布特征及其变化趋势。结果表明,中国夏季热浪日数除新疆外呈现东南高、西北低的空间分布格局,江南地区夏季热浪发生日数最多(年均15 d)。温湿指数和人体舒适度指数评价结果表明江淮地区热浪天气期间环境舒适度最差,热浪天气对人体的不利影响更显著。相对于内陆地区,沿海地区因海风影响午后气温显著降低,有利于缓解热浪天气的影响,因而沿海站点夏季热浪日数比邻近的内陆站点偏少。除黄淮地区外中国大多数站点热浪日数均呈现增加趋势,江苏、浙江沿海、广东、重庆、海南、新疆及广西东部热浪日数增加趋势显著(1～5 d·(10 a)-1,α=0.05);中国东部和东南沿海湿热型热浪增加趋势显著,增幅达1～5 d·(10 a)-1;浙江、江西北部、甘肃、新疆等地区干热型热浪日数显著增加(α=0.01)。1990年以来全国夏季热浪天气发生更为频繁;其中2000—2009年间干热型热浪日数偏多,而2010年之后强湿热型热浪日所占比例增加。     

苏北废黄河三角洲海岸线动态演变分析

以苏北废黄河三角洲海岸1989、1995、2006和2010年4期Landsat TM影像为数据源,运用一般高潮线法,对各期影像分类处理后提取海岸线,分析了研究区海岸线21年间动态演变的时空分布特征,并初步探讨其主要控制因素。结果表明:(1)北翼灌河口—中山河口岸段在1989-2010年21年间整体表现为蚀淤交替,淤积岸段逐渐向南迁移,主要集中分布于普港和新滩港岸段,平均淤积速率最大达39.82 m/a(2006-2010);中部岬角中山河口—扁担河口岸段在研究期间平均蚀退速率为13.79 m/a,其中南段侵蚀强度最高,可达23.23 m/a,为整个研究区海岸侵蚀最快的岸段,北段次之,中段最低,随时间推进,总体侵蚀渐缓;南翼扁担河口—夸套河口岸段21年间平均蚀退速率达17.30 m/a,夸套河口以南则呈现快速淤积-缓慢淤积-蚀淤基本平衡的过渡态势。(2)近20多年来,废黄河三角洲海岸由于受到海岸轮廓形态、动力作用(波浪、潮流、沿岸流与重力等)及人类活动(保滩护岸工程、盐田与围垦工程及港口工程等)的影响,各岸段呈现出不同的侵蚀-淤积特点。     

青岛市供热期最高与最低气温的客观预报方法研究

冬季最高与最低气温的准确预报可以让供热公司调节燃煤使用量,达到节能减排的目的。首先基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式构建一个区域大气实时预报系统,然后建立客观预报方程对WRF预报气温进行修订,利用2011—2012年供热期(12月—3月)预报与观测数据开展青岛站最高与最低气温客观预报方法研究。供热期内气象部门日最高与最低气温预报的均方根误差(RMSE)平均为3.6℃,而WRF预报平均约为2.0℃,减小了44.4%;地面风与温度平流的相关性分析确定温度平流是导致WRF预报气温误差的一个显著因素,利用统计获取的南北方向温度平流和RMSE建立方程并应用于2011年供热期,相对于气象部门预报,1—3月RMSE改进率基本在50.0%以上。文中提出的客观预报方法可以运用于其它站点进行不同供热片区的温度预报服务。     

热带西北太平洋0~300 m热含量的年代际变化

太平洋是海表温度年际变化和年代际变化发生的主要区域,但对太平洋海洋热含量变化的研究相对较少。为此, 本文分析了1980—2020年太平洋上层(0~300 m)热含量的时空变化特征。基于IAP数据,本文首先利用集合经验模态分解法(EEMD)提取不同时间尺度的海洋热含量信号,并利用正交经验分解法(EOF)对不同时间尺度的海洋热含量进行时空特征分析,得到了太平洋0~300 m海洋热含量的年际变化、年代际变化以及长期变暖的时空特征。结果表明,除了年际变化之外,热带西北太平洋上层热含量还存在明显的年代际变化和长期变暖趋势。在东太平洋和高纬度西太平洋,热含量的年代际变化特征并不突出。热带西北太平洋热含量的年代际变化在1980—1988年和1999—2013年较高,而在1989—1998年和2014—2020年期间较低。此外,针对热带西北太平洋热含量的经向、纬向和垂向特征分析,发现这种年代际变化主要发生在5°N—20°N,120°E—180°E,次表层50~200 m范围内。热带西北太平洋热含量的年代际变化对全球海表温度的年代际变化有着重要作用。     

温度对四种产油微藻生长和油脂特性的影响

本文采用气相质谱联用技术对三株海水微藻—三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum,CCMM2012)、小球藻(Chlorella vulgaris,CCMM4004)、微拟球藻(Nannochloropsis sp.,CCMM6004),和一株淡水微藻—栅藻(Scenedesmus quadricauda,CCMM4002)在不同温度下的生长及油脂变化规律进行研究。结果表明:三角褐指藻、小球藻和栅藻在20℃下的油脂产率最大,分别为2.94、5.79和5.83mg/L/d,它们在20℃的培养条件下比较适合应用于生物能源开发;而微拟球藻在25℃下油脂产率最大,达6.45mg/L/d,因此此温度下更适合用于生物能源开发。三角褐指藻在15℃条件下DHA和EPA含量最多,为16.47%,而微拟球藻在25℃下DHA和EPA最多,为22.74%;因此三角褐指藻和微拟球藻在15℃和25℃下均比较适合应用于多不饱和脂肪酸的开发,而小球藻和栅藻的EPA和DHA含量在三个温度下普遍较少,不适合用于多不饱和脂肪酸的开发。     

冬季黑潮延伸体区域涡旋尺度海面温度季节内变化特征

利用ERA_interim再分析资料以及OISST高分辨率海面温度(Sea surface temperature,SST)卫星观测数据,通过小波分析、二维模态相关(Pattern correlation)等方法系统地分析了黑潮延伸体区域涡旋尺度SST信号的季节内变化特征。发现涡旋尺度SST季节内变化信号在冬季最强、夏季最弱。该信号主要分布在黑潮-亲潮海洋锋面区域,在日本沿岸振幅最强、并沿黑潮、亲潮锋面向东延伸,其标准差高达1℃,是该海域冬季SST的重要变化信号。涡旋尺度SST的季节内变化周期以40～100 d周期为主,会引起大气边界层的响应,激发海气界面湍流热通量、海面气温、边界层高度等同位相的季节内变化。在该区域涡旋信号较强个数较多的时间段SST异常的季节内变化信号更明显,边界层大气与涡旋尺度SST季节内变化信号的相关程度更大。     

潮滩上波高的时空变化及其影响因素——以长江三角洲海岸为例

于2009—2010年的不同季节在崇明东滩北部、中部、南部以及杭州湾北岸东段的芦潮港岸段,利用目前先进的SBE 26plus浪潮仪进行了多个潮周期的波浪观测。研究表明,观测期间潮周期平均风速为1.9～11.0m/s、最大风速为2.8～12.1m/s,各测点潮周期平均水深为0.28～2.12m,高潮位最大水深为0.37～3.19m,潮周期有效波高为0.03～0.45m,最大波高为0.08～1.59m。波高的时空变化受风速、风向、水深和岸滩坡度的综合影响。通常情况下,向岸风期间的波浪较大;风速、水深、岸滩坡度越大,潮滩上的波高也越大。空间上,岸滩坡度最小的崇明东滩中部(坡度0.6‰)测点波高和水深之间的相关性最好,岸滩坡度最大的芦潮港潮滩(坡度8.7‰)测点两者间的相关性最差。时间上,波高和水深之间的相关性与风速、风向的变化有关。因此,只有在潮滩坡度较小(例如<1‰),风速、风向较为稳定时,波高和水深之间的显著正相关关系才存在。要了解某个潮滩的波浪特征,有必要利用先进的仪器进行系统的原位观测,而非简单地借助其它潮滩的波浪研究结果。研究推断,在向岸强台风和大潮高潮位阶段,崇明东滩中潮线附近的最大波高可达1.5～2.0m,芦潮港堤外潮滩的最大波高可达2m以上。     

卵形鲳鲹3个养殖群体的微卫星多态性分析

运用6对微卫星引物分别对海南、深圳、福建3个地区的卵形鲳鲹Trachinotus ovatus养殖群体的遗传差异进行分析。结果表明,3个养殖群体的平均等位基因数(Na)为3.67—3.83,平均有效等位基因数(Ne)为2.43—3.03,平均观测杂合度(Ho)为0.48—0.66,平均期望杂合度(He)为0.56—0.64,平均多态信息含量(PIC)为0.49—0.55,可见3个养殖群体的遗传多样性较高。Hardy-weinberg平衡遗传偏离指数(d)显示海南和深圳养殖群体杂合子过剩(分别为0.10和0.12),而福建养殖群体则出现杂合子缺失(-0.08)。统计检验发现3个群体中各位点的遗传偏离并不显著(p>0.05)。3个养殖群体的遗传相似度及遗传距离信息聚类分析结果表明,福建与深圳养殖群体的亲缘关系较近,两者与海南养殖群体的亲缘关系较远。3个养殖群体的确切来源还有待进一步研究。     

白洋淀叶绿素a及其水质因子分析

从2009年5月到2010年3月,选择代表月份对白洋淀水体中叶绿素a浓度的时空分布进行了调查并分析了白洋淀的水质特征。结果表明,白洋淀叶绿素a有明显的时空分布规律:夏季(平均含量为41.19mg/m3)>秋季(平均含量为40.42mg/m3)>春季(平均含量为16.95mg/m3)>冬季(平均含量为10.30mg/m3);空间方面,清洁对照点最低(年平均值为10.65mg/m3),养鱼点含量最高(年平均值为42.11mg/m3)。叶绿素a的含量变化范围是4.37～97.45mg/m3,表明白洋淀处于富营养化水平。叶绿素a的含量与其他水质因子呈现一定的相关性:与水温、透明度、总铁、总磷之间有较高的相关性,与CODMn之间相关程度显著,与总氮相关程度较小。     

对台风潮单站极值预报方法的改进

前 言 近年来以相关统计方法建立的台风潮单站极值预报公式进入预报业务并取得较好的效果。为了进一步提高预报精度,本文以汕头测站为例,在原有预报公式的基础上对局地风场在增水中的贡献又作了一些探讨和计算,供预报参考。 一、现行台风潮预报公式 现行预报公式为: △H_(max)=a+b△P_0(1-e~(-r)o/r) 式中△H_(max)为最大增水。△P_0=1008—P_0为气压下降量,外围气压取1008hPa,P_0为台风中心气压,采用最大增水时刻前24小时(即四个正点资料)实测资料的平均值。r_0为大风半径,取常数0.64。r为最大增水时刻台风中心至测站距离,从台风路径图中量取(以纬距为单位)。a、b为待定系数。