北太平洋副热带模态水形成区潜沉率的年际变化及其机制

根据Huang和Qiu 1995年的潜沉率计算公式,采用同化的海洋模式资料和海洋-大气界面的通量观测资料,计算了北太平洋副热带海域3个模态水形成区逐年的潜沉率,研究了潜沉率产生年际变化的机制.研究结果表明:西部、中部和东部3个模态水形成区潜沉率的年际变化主要周期分别为6,2~5和2 a;北太平洋副热带模态水的3个形成区的潜沉率都发现年代际的变化特征:在1985年以前,西部模态水形成区的潜沉率年际变化最为显著,但1985后年际变化振幅明显减小;在中部模态水形成区,1975~1992年间潜沉率随时间的变化的振幅较大,潜沉率在这段时间内的平均值也达到33.99 m/a,而在1970~1975年间和1993~1998年间潜沉率都小于20 m/a;西部副热带模态水形成区的潜沉率的年际变化与这里海面的净热通量的年际变化有很好的相关性,中部副热带模态水形成区潜沉率的年际变化则取决于局地Ekman流的年际变化,而在东部模态水形成区局地风应力旋度的变化直接影响潜沉率的大小.     

夏季南海上层环流动力机制的数值研究

通过利用一个分区性的正压-斜压衔接模式来探讨夏季南海的上层环流特征及其动力机制,结果表明:夏季期间,由于风生环流的不稳定性促使在东沙群岛附近的气旋涡的强度及位置发生变化,并间接导致黑潮侵入南海北部的程度变化以及气旋涡南侧的反气旋式环流、西沙群岛西南侧的气旋涡的强度和范围出现波动现象;在南海南部的北向西边界流由于离岸的西南季风所驱动在中南半岛中部沿岸脱离岸线往东北方向的流动,导致沿岸的水体大量流失而在沿岸形成一支南向补偿流并在西沙群岛西南侧诱生一气旋涡,而上述的离岸西边界流则作顺时针方向流动,从而在南海南部形成反气旋式大环流;在南沙海槽附近出现的局地气旋涡和万安滩附近的气旋涡分别受β效应、底形效应的作用而形成.     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

西边界流在边界“豁口”的形变及其机制

大洋西边界流在边界豁口处由于失去边界的支持而发生形变。本文将西边界流视为一种惯性射流，遵循绝对涡度守恒原理，推导了流轴及其两侧流体在西边界豁口处不同形式的弯曲，发现在一定的豁口尺度条件下，西边界流自身的相对涡度分布特点和地球旋转的β效应决定了在失去西侧陆坡支持时，其主体会沿反气旋路径发生一段经向的位移而圈回入射点所在的经度位置。主轴变形的经向尺度与初始速度及西边界流的入射角度有关；主轴西侧可能会出现一小部分分支进入邻近的内海并形成气旋或反气旋式环流；主轴东侧的流体则在豁口以东沿反气旋路径弯曲，从而论证了西边界豁口处形成西边界流弯曲的可能性和原因     

NONLINEAR CHARACTERISTICS OF THE ATMOSPHERIC PLANETARY BOUNDARY LAYER IN THE TROPICS

The nonlinear governing equations and its solutions for the tropical atmospheric planetary boundary layer are derived by means of scale analysis and vertical coordinate transformation. It is shown that the nonlinear momentum advection may alter the critical latitude. The restrictive requirement for the solutions to have continuity both in the free atmosphere and in the planetary boundary layer is derived. The context provides theoretical basis for numerical calculation of the wind field within the tropic atmospheric planetary boundary layer.     

3-D BAROCLINIC NUMERICAL SIMULATION OF THE SOUTH CHINA SEA I. UPPER CIRCULATION

A three-dimensional baroclinic shelf sea model was employed to simulate the seasonal characteristics of the South China Sea (SCS) upper circulation. The results showed that: in summer, an anticyclonic eddy, after its formation between the Bashi Channel and Dongsha Islands in the northeastern SCS, moves southwestward until it disperses slowly. There exists a northward western boundary current along the east shore of the Indo-China Peninsula in the western SCS and an anticyclonic gyre in the southern SCS. But at the end of summer and beginning of autumn, a weak local cyclonic eddy forms in the Nansha Trough, then grows slowly and moves westward till it becomes a cyclonic gyre in the southern SCS in autumn. At the beginning of winter, there exists a cyclonic gyre in the northern and southern SCS, and there is a southward western boundary current along the east shore of the Indo-China Peninsula. But at the end of winter, an anticyclonic eddy grows and moves toward the western boundary after forming in the Nansha Trough. The eddy‘s movement induces a new opposite sign eddy on its eastern side, while the strength of the southward western boundary current gets weakened. This phenomenon continues till spring and causes eddies in the southern SCS.     

北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响

我国东部陆架海和南海是国防安全的重要门户;位处第二岛链以西的副热带北太平洋既是各国争夺的重要海区,又是我国从近海走向大洋的重要通道.围绕"北太平洋副热带环流变异如何通过黑潮与我国近海动力环境之间相互作用"这一国际前沿科学问题,国家重点基础研究发展计划项目"北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响"于2007年9月正式立项.该项目不仅有助于拓展和丰富海洋动力学理论,揭示我国近海及邻近大洋动力环境变异机制,提高预测能力,而且也将为维护我国国防安全和海洋权益,为可持续开发利用海洋资源提供海洋动力环境保障.该项目主要研究内容包括:①北太平洋副热带环流变异和调整机理;②黑潮与我国近海的能量与水体交换过程及机制;③北太平洋副热带环流变异与大气驱动力的耦合效应;④我国近海及邻近大洋动力环境变异的可预测性研究.拟解决的关键科学问题为:北太平洋副热带内区环流变异的机理及其对黑潮的影响;黑潮源头变异机理及其对吕宋海峡水交换的影响和黑潮变异机理及其对东部陆架海域动力环境的影响.     

北太平洋副热带向东逆流区Rossby波斜压稳定性

根据对卫星观测的海平面高度资料的分析，进一步证实了在北太平洋副热带两支向东的流（副热带逆流和夏威夷背风逆流）所在的区域内，海平面高度的70～210天周期振荡是主要的低频变化.发现在这两支向东的逆流区Rossby波的特性不同：副热带逆流区70～210天周期振荡对应的Rossby波西传过程中增幅，在台湾以东振幅达到最大；而在夏威夷背风逆流区，70～210天周期Rossby波在西传过程中不出现增幅现象.依据25层海洋模式得到的关于Rossby波振幅、频率与海洋层结之间的关系，揭示了周期为70～210天的Rossby波为不稳定波，这是由于副热带逆流海域模态水存在使得密度的垂直梯度变小的缘故；而在夏威夷背风逆流区位于表层逆流下的北赤道流西深东浅，70～210天周期Rossby长波在逆流的东部有可能不稳定，但其在逆流的西部是稳定的，因此不出现在西传过程中增幅现象；发现在北太平洋副热带两个向东流的海域，年周期Rossby波是稳定的，因此，在该海域海平面周期为70～210天的振荡的振幅要比年周期振荡的振幅大.     

厄尔尼诺/南方涛动与赤道远西太平洋准两年周期振荡之间相互作用的概念模式

建立了一个反映厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)与热带远西太平洋准两年振荡(QBOWP)相互作用最基本物理过程的新概念模式. 在此概念模式中, QBOWP对ENSO的影响通过两种途径: (1) 沿赤道太平洋海洋Kelvin波和 (2) 大气的Walker环流; 而ENSO对QBOWP的影响则可通过大气的Walker环流异常来实现. 对该模式结果的分析诊断表明: 在ENSO与QBOWP相互作用过程中, 大气桥(Walker环流)的作用比海洋桥(沿赤道太平洋的Kelvin波)更重要; 通过QBOWP与ENSO的相互作用, 一个3~5年周期的ENSO振荡可以变为准两年振荡, 而赤道远西太平洋年际变化的主要周期也会变长; 热带太平洋大气-海洋耦合系统的多时间尺度的年际变化可以通过ENSO与QBOWP的相互作用来实现.     

北太平洋副热带逆流的气候特征

分析了从1992年10月到1996年10月的TOPEX/POSEIDON卫星高度计和POCM模式输出的海平面高度（SSH）资料、Levitus气候平均温盐资料、NCEP/NCAR再分析纬向流资料以及沿137oE剖面的海流资料。分析结果表明,在年平均和月平均意义下,向东的副热带逆流（STCC）位于18oN～25oN、130oE～157oW间150 m以内的海洋上层,其强度大约为0.02～0.04 m/s,在西太平洋夏季（7月）最强,冬季（1月）最弱。在STCC以下650 m以上,还存在一支向西的流,流速也约为0.02～0.04 m/s。在STCC区域内,SSH有明显的准90天振荡。在天气时间尺度上,一些气旋和反气旋涡出现在STCC海域,使该海域的流在方向和强度上变化很大。