湖南重大雨凇过程大气环流特征分析

利用NCEP 2.5 °×2.5 °再分析资料,对湖南省1951—2010年出现的8次重大雨凇过程进行大气环流特征、水汽特征及温度特征分析得出,8次重大雨凇过程有6次出现在阻高环流背景下,2次出现在纬向多波型环流背景下;雨凇范围及持续时间与阻高轴线向东北倾斜程度、阻高东侧横槽位置、副高西脊点位置、南支槽位置、雨凇区700 hPa水汽通量强度、850 hPa冷涡位置、温度垂直结构等密切相关。并在此基础上,建立了湖南省重大雨凇过程概念模型,为雨凇预报提供技术支持。      

Near-surface structure and energy characteristics of the Antarctic Circumpolar Current

Historical surface drifter observations collected from the Southern Ocean are used to study the near-surface structure, variability, and energy characteristics of the Antarctic Circumpolar Current （ACC）. A strong, nearly zonal ACC combined with complex fronts dominates the circulation system in the Southern Ocean. Standard variance ellipses indicate that both the Agulhas Return Current and the East Australian Warm Current are stable supplements of the near-surface ACC, and that the anticyclonic gyre formed by the Brazil warm current and the Malvinas cold current is stable throughout the year. During austral winter, the current velocity increases because of the enhanced westerly wind. Aroused by the meridional motion of the ACC, the meridional velocity shows greater instability characteristics than the zonal velocity does over the core current. Additionally, the ACC exhibits an eastward declining trend in the core current velocity from southern Africa. The characteristics of the ACC are also argued from the perspective of energy. The energy distribution suggests that the mean kinetic energy （MKE）, eddy kinetic energy （EKE）, and are strong over the core currents of the ACC. However, in contrast, EKE/MKE suggests there is much less （more） eddy dissipation in regions with strong （weak） energy distribution. Both meridional and zonal energy variations are studied to illustrate additional details of the ACC energy characteristics. Generally, all the energy forms except EKE/MKE present west-east reducing trends, which coincide with the velocity statistics. Eddy dissipation has a much greater effect on MKE in the northern part of the Southern Ocean.     

Fast and slow responses of the North Pacific mode water and Subtropical Countercurrent to global warming

Six coupled general circulation models from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) are employed for examining the full evolution of the North Pacific mode water and Subtropical Countercurrent (STCC) under global warming over 400 years following the Representative Concentration Pathways (RCP) 4.5. The mode water and STCC first show a sharp weakening trend when the radiative forcing increases, but then reverse to a slow strengthening trend of smaller magnitude after the radiative forcing is stablized. As the radiative forcing increases during the 21st century, the ocean warming is surface-intensified and decreases with depth, strengthening the upper ocean’s stratification and becoming unfavorable for the mode water formation. Moving southward in the subtropical gyre, the shrinking mode water decelerates the STCC to the south. After the radiative forcing is stabilized in the 2070s, the subsequent warming is greater at the subsurface than at the sea surface, destabilizing the upper ocean and becoming favorable for the mode water formation. As a result, the mode water and STCC recover gradually after the radiative forcing is stabilized.     

1951～2008年西南地区夏季旱涝的环流特征

本文利用西南地区多个站点所取得的1951~2008年逐月降水量资料,结合1948~2008年的17层高度场和风场资料,重点取200hPa与700hPa两个层次,分析了与西南地区夏季旱涝年对应的环流异常特征,结果表明:欧亚地区中高纬地区环流(特别是乌山和贝湖附近高度距平的变化)以及西南地区上空伴随高度场出现的气旋性环流和反气旋性环流是直接影响我国西南地区夏季降水的重要环流因子。      

2011年3月日本福岛核电站核泄漏在海洋中的传输

使用全球版本的迈阿密等密度海洋环流模式对2011年3月日本福岛核电站泄漏在海洋中的传输以及扩散进行了数值模拟。数值模式中核废料(示踪物)排放情景采取等通量连续排放,排放时间从3月25日开始,分别持续20 d以及1 a,两种情形分别积分20 a。为了减少海洋环流年际变化带来的数值模拟的的不确定性,20 a的模式积分分别用2010年、1991-2011年、1971-1991年以及1951-1971年4个不同时段的NCEP/NCAR逐日再分析资料作为大气强迫场,因此每种排放情形包含4个数值试验。模拟结果的分析表明,不同核废料排放情景及其在不同时段大气资料对海洋模式的驱动下,模拟的示踪物总体的传输扩散路径(包括表层以及次表层)、传输速率以及垂直扩展的范围没有显著的差异。集合平均数值模拟的结果显示:在两种排放情景下,日本福岛核泄漏在海洋的传输路径受北太平洋副热带涡旋洋流系统主导,其传输路径首先主要向东,到达东太平洋后,再向南向西扩散至西太平洋,可能在10~15 a左右影响到我国东部沿海海域,且海洋次表层的传输信号比表层信号早5 a左右。通过进一步分析模式积分过程中最大示踪物浓度随时间变化发现,在积分第20 a(2031年3月),海洋表层和次表层浓度的最高值分别只有模式积分第一年浓度的0.1%和1%。在积分的20 a里,排放的核废料主要滞留在北太平洋海域(超过86%±1.5%的核废料在积分结束时,滞留在北太平洋),而在积分的前10 a(2021年之前),几乎所有的核废料滞留在北太平洋;在核废料的垂直分布上,主要集中在海洋表层至600 m的深度,在积分的20 a时间里,没有核废料信号扩散至1 000 m以下的深度。数值模拟的结果也表明核废料浓度减弱的强度以及演变的时间特征主要受洋流系统的影响,与排放源的排放时间长短关系不大。值得指出的是,更加准确地评估一个真实的核泄漏事故对海洋环境所造成的可能影响,还需要考虑大气中的放射性物质的沉降以及海洋生态对核物质的响应。     

2011年3月日本福岛核电站核泄漏在海洋中的传输

使用全球版本的迈阿密等密度海洋环流模式对2011年3月日本福岛核电站泄漏在海洋中的传输以及扩散进行了数值模拟。数值模式中核废料(示踪物)排放情景采取等通量连续排放,排放时间从3月25日开始,分别持续20 d以及1 a,两种情形分别积分20 a。为了减少海洋环流年际变化带来的数值模拟的的不确定性,20 a的模式积分分别用2010年、1991-2011年、1971-1991年以及1951-1971年4个不同时段的NCEP/NCAR逐日再分析资料作为大气强迫场,因此每种排放情形包含4个数值试验。模拟结果的分析表明,不同核废料排放情景及其在不同时段大气资料对海洋模式的驱动下,模拟的示踪物总体的传输扩散路径(包括表层以及次表层)、传输速率以及垂直扩展的范围没有显著的差异。集合平均数值模拟的结果显示:在两种排放情景下,日本福岛核泄漏在海洋的传输路径受北太平洋副热带涡旋洋流系统主导,其传输路径首先主要向东,到达东太平洋后,再向南向西扩散至西太平洋,可能在10~15 a左右影响到我国东部沿海海域,且海洋次表层的传输信号比表层信号早5 a左右。通过进一步分析模式积分过程中最大示踪物浓度随时间变化发现,在积分第20 a(2031年3月),海洋表层和次表层浓度的最高值分别只有模式积分第一年浓度的0.1%和1%。在积分的20 a里,排放的核废料主要滞留在北太平洋海域(超过86%±1.5%的核废料在积分结束时,滞留在北太平洋),而在积分的前10 a(2021年之前),几乎所有的核废料滞留在北太平洋;在核废料的垂直分布上,主要集中在海洋表层至600 m的深度,在积分的20 a时间里,没有核废料信号扩散至1 000 m以下的深度。数值模拟的结果也表明核废料浓度减弱的强度以及演变的时间特征主要受洋流系统的影响,与排放源的排放时间长短关系不大。值得指出的是,更加准确地评估一个真实的核泄漏事故对海洋环境所造成的可能影响,还需要考虑大气中的放射性物质的沉降以及海洋生态对核物质的响应。     

海洋真菌ZJ27 次级代谢产物的抑菌活性的研究

对从南海海藻内生真菌ZJ27次级代谢产物中分离得到的5种化合物进行抑菌活性的研究,采用96孔板法测定化合物对蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、白色葡萄球菌、藤黄八叠球菌、金黄色葡萄球菌等6种细菌的抑制活性,并用生长速率法测定化合物对黑曲霉、尖孢镰刀菌、立枯丝核菌和白色念珠菌等4种真菌的抑制活性。化合物对上述6种细菌均有不同的抑制作用,其中化合物1对枯草芽孢杆菌、白色葡萄球菌和藤黄八叠球菌有很好的抑制作用,MIC值分别为0.1、0.2、0.2μmol/mL。化合物1和2对黑曲霉、尖孢镰刀菌、立枯丝核菌和白色念珠菌也有很好的抑制作用,化合物1对这4种真菌的IC50分别为15.06、3.09、3.68、8.19μmol/mL,化合物2相应的IC50为22.28、21.32、8.18、21.75μmol/mL。化合物1和2作为天然抗菌物质,具有广谱抑菌效果,具有较高的应用潜力和综合开发前景。     

0917号台风“芭玛”折向东南向移动原因分析

利用NCEP全球数据同化系统(GDAS)1°×1°分析资料,对0917号台风"芭玛"折向东南向移动原因进行了分析。结果表明,中高纬度环流调整是"芭玛"折向东南向移动的根本原因;0918号台风"茉莉"通过改变外围环境场的强度、形状对"芭玛"台风产生间接影响,而两台风之间逆时针互旋以及台风"茉莉"外围强大的环流对台风"芭玛"的直接作用是台风"芭玛"折向东南向移动的关键。对台风"芭玛"经纬向UV最大风速变化诊断分析表明,"芭玛"经纬向UV最大风速中心的转移对"芭玛"折向东南向移动有重要影响,经纬向UV最大风速差的变化对"芭玛"转向具有预示作用,经纬向最大风速差的合成风方向与台风中心未来移动方向有一定的关系。     

黑潮延伸体区海平面异常和中尺度涡的时空特征分析

利用1993-2010年间的卫星高度计资料,用EOF方法及小波分析研究了黑潮延伸体区域的海平面异常和中尺度涡的时空变化特征.研究结果表明:海平面EOF第一模态是季节模态,与该海域风应力旋度第一模态类似,相关系数达0.65.EOF第二模态主要反映了黑潮南部次级环流的变化情况,显著性周期是8-10年.通过相关分析发现黑潮延伸体南部次级环流的年代际变化与PDO有关,同时它又与风应力旋度第二模态有关;该海域的海面高度受到北太平洋东部SSH信号西传的影响,信号的传播需要大约3-4年时间.EOF第三模态是黑潮弯曲模态.日本南部的气旋涡和反气旋涡可以表征黑潮弯曲的形成,而且弯曲强度和涡的持续时间、强度和位置有关.     

2011年春季中国北方沙尘天气过程及其成因

2011年春季,中国共出现了7次沙尘天气过程,其中沙尘暴4次,强沙尘暴2次,沙尘天气频次总体偏少、强沙尘暴偏多,影响范围较广。通过对2010/2011年冬季及2011年春季天气气候特征的分析表明:①2010/2011年冬季,冷空气偏强,气温偏低,有利于土壤冻结,同时新疆大部、内蒙古西部及东北部分地区降水偏少,使得前期地面植被状况偏差,进入2011年春季,中国北方大部地区降水仍偏少,地面植被状况虽未得到改善,但气温仍偏低,土壤解冻较晚,而2011年春季冷空气较常年偏弱,使得2011年沙尘暴发生时间较常年偏晚,且沙尘天气过程偏少;②中国北方沙尘天气常发区域土壤湿度较常年偏高,土壤状况良好,土质不够疏松,是2011年春季沙尘天气偏少的一个重要因素;③2011年春季蒙古国及内蒙古大部地区纬向风为偏西风的负距平区,不利于起沙及沙尘粒子向东输送。