Effect of low-frequency Rossby wave on thermal structure of the upper southwestern tropical Indian Ocean

We investigate the influence of low-frequency Rossby waves on the thermal structure of the upper southwestern tropical Indian Ocean (SWTIO) using Argo profiles, satellite altimetric data, sea surface temperature, wind field data and the theory of linear vertical normal mode decomposition. Our results show that the SWTIO is generally dominated by the first baroclinic mode motion. As strong downwelling Rossby waves reach the SWTIO, the contribution of the second baroclinic mode motion in this region can be increased mainly because of the reduction in the vertical stratification of the upper layer above thermocline, and the enhancement in the vertical stratification of the lower layer under thermocline also contributes to it. The vertical displacement of each isothermal is enlarged and the thermal structure of the upper level is modulated, which is indicative of strong vertical mixing. However, the cold Rossby waves increase the vertical stratification of the upper level, restricting the variability related to the second baroclinic mode. On the other hand, during decaying phase of warm Rossby waves, Ekman upwelling and advection processes associated with the surface cyclonic wind circulation can restrain the downwelling processes, carrying the relatively colder water to the near-surface, which results in an out-of-phase phenomenon between sea surface temperature anomaly (SSTA) and sea surface height anomaly (SSHA) in the SWTIO.     

ENSO事件次表层海温的两个模态及其对大气环流的影响

利用SODA海洋同化资料和NCEP再分析大气资料,分析了热带太平洋次表层海温异常(subsurfaceoceantemperatureanomaly,SOTA)与厄尔尼诺与南方涛动(ElNi?o-SouthernOscillation,ENSO)循环的联系,及SOTA对大气环流的影响。回顾传统ENSO研究,指出存在的问题,提出了ENSO影响大气研究的新思路,得到以下结果:(1)以SOTA为基本资料的研究发现, ENSO事件有两个模态,主要出现在冬季的第一模态对冬季及夏季亚洲-北太平洋-北美地区上空中高纬大气环流有重要影响,主要出现在夏季的第二模态对该地区上空夏季热带和副热带大气系统有重要作用。(2)ENSO事件通过与ENSO相联系的热带太平洋海面温度异常(ENSO-relatedseasurface temperatureanomaly,RSSTA)对大气的异常热通量输送,强迫Walker环流和Hadley环流变化,导致热带和北太平洋及周边地区上空大气环流异常,进而影响相关地区冬季和夏季的气候。(3)海表面温度异常(seasurfacetemperatureanomaly,SSTA)包含RSSTA和大气异常导致的海温变化(sea temperature anomaly caused by atmospheric anomaly, STA)两部分, RSSTA是ENSO事件过程中海洋内部热动力结构调整导致的海面温度变化,在海洋对大气的热输送过程中,它随ENSO事件演变不断更新;STA是大气受RSSTA海洋异常加热后导致的大气环流异常对海面温度的影响,在海洋浅表层STA对RSSTA有重大影响。本文最后讨论了ENSO事件期间热带海洋对大气热输送过程,指出ENSO事件通过海洋内部热动力结构调整产生RSSTA,它直接对大气异常加热,导致大气环流和气候异常,局地海气之间负反馈过程产生STA,反过来抑制RSSTA。结果还指出,人们常用的SSTA变率实际上主要由秋冬季节RSSTA主导,丢失了春夏季ENSO信息,用SSTA研究ENSO事件存在局限性,这也可能是ENSO事件春季预报障碍的原因之一。     

北太平洋低纬度西边界流(NMK)的时空特征

利用高分辨率的长时间序列海洋模式资料OFES(OGCM for the Earth Simulator),对北太平洋低纬度西边界流的时空分布特征及其与.ENSO循环的联系进行了初步分析.结果表明:北太平洋低纬度西边界流具有明显的季节和年际变化特征.在季节尺度上,整个NMK系统都表现为春强秋弱,而在年际尺度上,NEC和K...     

热带太平洋次表层海温异常年代际变率及其对中国气候异常的影响

利用近50年月平均的SODA海洋同化资料和NCEP大气再分析资料,研究了热带太平洋次表层海温异常(SOTA)年代际变率主要分布型以及与之相关的亚洲-北太平洋-北美地区上空异常大气环流场,并揭示了类ENSO模态与中国气候异常之间的联系.得到主要结果:(1)热带太平洋SOTA年代际变率有两种类ENSO模态.第一模为类ENSO事件成熟期热带太平洋年代际SOTA状态;第二模为类ENSO过渡期热带太平洋年代际SOTA状态.二者组合构成类ENSO事件40年左右及其背景下13年左右的周期振荡.(2)类ENSO事件对亚洲-北太平洋-北美上空中高纬和副热带大气系统年代际变化具有重要影响.类El Ni(n)o成熟期间冬季,中高纬地区大气环流经向型发展,贝加尔湖高压脊加强,西太平洋副高偏强、位置偏西,蒙古高原为较强的异常反气旋环流.类El Ni(n)o衰退期(类La Ni(n)a发展期)夏季,贝加尔湖低压槽加深,乌拉尔山高压脊加强,西太平洋副高偏弱,新疆-河套地区为较强的异常反气旋环流距平.类La Ni(n)a事件时相反.(3)热带太平洋类ENSO事件通过影响中高纬和副热带大气系统,造成中国北部地区上空南风距平的年代际变化,进而导致东亚季风和中国气候异常.类El Ni(n)o事件成熟期,中国北部地区上空多异常偏北风,东亚季风弱,华北少雨,长江中、下游多雨;类El Ni(n)o衰退(类La Ni(n)a发展)期,中国北部地区上空亦为异常偏北气流,东亚季风较弱,华北少雨.中国气候异常型主要取决于类ENSO第一模态,而第二模态主要视位相异同来加强或减弱第一模态.两个类ENSO模态的共同作用导致1978年前后中国气候跃变和华北地区持续20余年的干旱.近期类ENSO模的振荡从1998年左右开始转为类La Ni(n)a模态,大致在2018年左右结束.在此期间,华北降水有望增加,长江中、下游降水可能减少.     

南海夏季风爆发与热带海洋海温和大气环流异常变化关系的研究

用合成和相关分析方法及SVD技术研究了南海夏季风爆发早、晚年份4～6月季风建立时期季风环流的异常及其与热带太平洋-印度洋海温的关系。结果表明,南海夏季风爆发与热带大气环流和海温变异密切相关。（1）当热带中、东太平洋—印度洋（主要在西南部）及南海海温低（高）,西太平洋—澳洲邻近海域海温高（低）时,南海夏季风爆发早（晚）。不同区域海温对季风的影响有明显的季节差异,印度洋主要为晚春至初夏（4～6月）,南海为5～6月,而热带太平洋从前冬一直持续到夏季。（2）不同的海温异常产生不同的季风环流型,南海夏季风爆发早、晚年大气环流的异常变化基本相反。南海夏季风的活动主要受印度季风环流变化的影响,与前期冬春季西太副高的强弱及位置变化密切相关。西太副高弱时,南海夏季风爆发早;反之,爆发晚。（3）热带太平洋—印度洋海温异常引起季风环流和Walker环流的异常变化可能是影响南海夏季风爆发早、晚的物理过程。     

The main phosphorous sources in the Changjiang estuary

Analysis using historical data on the phosphate sources in Changjiang （Yangtze River） estuary show that phosphate was supplied equally from the east, south, west and north of the estuary. These sources include the Changjiang River, the Taiwan Warm Current （TWC）, a cyclone-type eddy, and the 32°N Upwelling, supplying different phosphates in different times, ways and intensities. The magnitude of their supplying phosphate concentration was related with the size in the order of the Changjiang River 〈 the TWC 〈 the 32°N Upwelling 〈 the cyclone-type eddy, and the duration of the supplying was： the Changjiang River 〉 the TWC 〉 the cyclone-type eddy 〉 the 32°N Upwelling. The four sources supplied a great deal of phosphate so that the phosphate concentration in the estuary was kept above 0.2 pmol/L in previous years, satisfying the phytoplankton growth. The horizontal and vertical distribution of the phosphate concentration showed that near shallow marine areas at 122°E/31°N, the TWC in low nutrient concentration became an upwelling through sea bottom and brought up nutrients from sea bottom to marine surface. In addition, horizontal distribution of phosphate concentration was consistent with that of algae： Rhizosolenia robusta, Rhizosolenia calcaravis and Skeletonema, which showed that no matter during high water or low water of Changjiang River, these species brought by the TWC became predominant species. Therefore, the authors believe that the TWC flowed from south to north along the coast and played a role in deflecting the Changjiang River flow from the southern side.     

黑潮的热量收支及其与副热带高压关系的初步分析

黑潮是北太平洋西部的强大暖流。它将海洋在低纬海区接收到的大量太阳辐射热,带向中高纬海区,并通过潜热和感热的形式,将热量传给大气。由于黑潮流域宽广,从低纬向中高纬输送热量的多少,不仅会对东海及邻近大洋的水文要素产生较大的影响,而且还会引起巨大的海——气之间热量收支的变异,从而可能使大气环流发生相应的变化。因此,对黑潮的研究,不仅海洋学者十分重视,气象学者也对此产生了浓厚的兴趣。如wrytki(1965)、Hastenrath(1977)等人曾对太平洋海洋与大气的热量平衡进行过计算和分析,KOPT(1970)计算了黑潮热含量,讨论了它与西风环流指数的关系。我国大气所、地理所等单位也     

热带太平洋海温异常气候态变率与我国气候异常

用Kaplan等重建的1856－2001年全球海面水 温距平（SSTA）资料，分析了热带太平洋SSTA气候态变率，其主模态以热带西太平洋和赤道南北两侧的热带东太平洋大值同号为主要特征，其时间系数具60a左右的显著周期，它与全球气候跃变和夏季西北太平洋副热带高压及我国汛期降水的长期变化有密切联系。根据热带太平洋气候态变率60a左右的时间尺度，预测未来10a内，我国汛期降水仍以长江流域偏多为主，华北干旱形势难以缓解。     

沿海市区近地面大气层风、温、湿湍流特征的观测和分析

用三向风速仪和高灵敏温湿度脉动观测装置,测量沿海城市上空大气表面层风速、温度和湿度脉动。并用涡动相关法计算了大气表面层动量、热量和水汽湍流通量,给出了复杂地形上各物理量的谱特征,讨论了各湍流通量的特性。结果指出,风速、温度和湿度谱密度分布基本上都服从—5/3律。由于建筑物的影响,在f≥0.2Hz频段内拢动能量明显偏大。动量和热量输送主要由f<0.2Hz的扰动完成的,高频扰动的贡献可以忽略不计。     

山东沿海主要城市酸雾的天气学分析

分析了山东沿海七城市及地区雾的区域性差异、季节和日变化特征雾的类型，讨论了有利于城市酸雾形成的主要天气型。结果表明，半岛南部沿海城市雾季多平流雾，半岛北部沿海城市雾季多锋面雾，整个半岛沿海城市秋冬季多平流辐射雾；有利于酸雾形成的主要天气型有海上高压后部型和低压前部型，前者由于近地面层有较强的平流逆温，持续时间长，酸雾严重，后者由于伴有降水，持续时间短，酸雾影响较小。