1990年热带海洋状况的诊断

文中根据“中美热带西太平洋海气相互作用联合研究”第8航次的考察结果结合美国NOAA提供的SST图以及L.J.Mangum提供的锚碇测温链和K.Wkrtki提供的水位资料,对1989年10月以来的热带太平洋的物理海洋状况进行了诊断分析。结果表明,1990年是一个类似于1980的年弱的埃尔尼诺事件;西太平洋暖水向中、东太平洋的输送,类似于1976埃尔尼诺——主要是北赤道逆流的贡献;这次事件行将消衰。     

1985—1986年冬季热带西太平洋次表层热状况的分布特征

据海洋调查船“向阳红14”号和“向阳红16”号在1985年12月—1986年3月期间观测到的XBT及CTD资料分析了热带西太平洋1985—1986年冬季次表层热状况的分布特征。在1985—1986年冬季,热带西太平洋亦道附近海域,表层暖水比常年深厚,温跃层的纬向坡度比常年大。在130°E剖面上,8°N附近次表层等温线升高,这表明在太平洋西部,北赤道流及北赤道逆流比常年加强。这些海洋次表层热状况特征与Wyrtki等人指出的埃尔尼诺(El-Nio)事件发生前的热带西太平洋热状况相符。     

西太平洋的海流特征

大洋环流对大气及海洋本身的状况有着巨大的影响.就西太平洋而言,起源于热带区域的南北赤道流,在大洋的西边界形成强化的西边界流,并带着巨大的热量和水汽输送给亚热带的海洋和大气,影响着它们的热动力状况;强大的西向流使海水在西边界堆积,从而导致横贯大洋的逆流和赤道潜流.而东向流又将西部的暖水带往大洋东部,使     

1964—1983年西太平洋北赤道流的变化特征

据西太平洋七个经向剖面上北赤道流南北界面上20℃等温线深度差(ΔD),分析了西太平洋北赤道流的平均季节变化和年际变化。并探讨了它与黑潮、北赤道逆流及埃尔尼诺之间的关系。各剖面上的ΔD平均变化曲线表明,西太平洋北赤道流平均强度自东向西增强。从ΔD距平值的时间经度剖面图中可以得出一些有趣的结果。例如,ΔD距平向西传播,并有与埃尔尼诺事件相一致的3—4年的变化周期;当日本南部黑潮大弯曲及埃尔尼诺事件发生时,西太平洋北赤道流强度均明显减弱;但对此两种不同的现象,北赤道流的减弱又有不同的特点。     

1986—1987年El Ni■o事件前后西太平洋热带海域的上层热力结构

本文采用本所“实验3”号1985—1987年冬季在西太平洋热带海域考察的CTD资料,分析了1986—1987年E1 Ni(?)o事件前后西太平洋热带海域上层热力结构的时、空分布及演变特征。结果表明,该事件发生前的冬季,沿13°N,在124.5°—137°E存在海洋Rcssby波扰动,海洋上层热含量很丰富。该事件初期,沿5°N,在127°—135°E一带,有海洋赤道Kelvin波动。此时南、北赤道流均较弱。事件后期,海洋赤道Kelvin波扰动不明显,但南赤道流较强,且范围向北伸展。1986年10—12月,表征E1 Ni(?)o事件的上层热力结构首先在西太平洋海域出现,然后东传。1987年10—11月,表征非E1 Ni■o事件的上层热力结构率先在西太平洋热带海域西边界恢复。     

全球变暖背景下对太平洋环流（1960—1999）的模拟

我们用Non—Boussinesq POP海洋模式和NECP 1000 hPa的风应力和气温场资料,模拟了1960—1999年太平洋环流,结果显示：在过去的40年,热带太平洋环流变弱了,另外,由于全球变暖,由北赤道流产生的向热带西太平洋沿岸的热输送和由南赤道流产生的向南太平洋中高纬度的热输送随着时间是减弱的,而在北半球,由北赤道流产生的向中高纬度的热输送是增加的。     

1986—1987年El Ni■o事件期间赤道西太平洋温、盐度场和流场的变化

本文根据1985—1988年4次考察中140°E断面的温、盐度和海流资料指出,由于1986—1987年E1 Ni(?)o事件的出现,因而原先积聚在西太平洋赤道海域的上层暖水减少,次表层水和中层水显著抬升,从而改变了热带海域的温、盐度场结构。此外,南赤道流几乎消失以及赤道潜流核心层速度的明显减弱,是这次E1 Ni(?)o事件造成的海流方面的重要变化。结合1982—1983年E1 Ni(?)o事件爆发前137°E断面表层动力高度的分布变化,可初步认为西太平洋赤道海域已具备了产生下一次E1 Ni(?)o事件的海洋学条件。     

ENSO相联系的热带太平洋上层海洋异常环流

本文使用SODA(simple ocean data assimilation)海洋同化资料,系统分析了厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)循环中冷暖位相期间热带太平洋上层海洋环流的演变规律,探讨了形成海洋环流异常的新机制。结果表明,在厄尔尼诺成熟期,热带中东太平洋赤道潜流最弱,赤道两侧出现反气旋性环流异常;西太平洋赤道外热带海域出现气旋性环流异常,该区南、北赤道流、棉兰老流、黑潮、新几内亚沿岸潜流及南赤道逆流增强;北赤道逆流区出现异常气旋性环流串,北赤道逆流接近正常。在厄尔尼诺衰退期和拉尼娜发展期,热带中西太平洋赤道潜流达到极强,赤道两侧出现气旋性环流异常;西太平洋赤道外热带海域异常环流减弱,该处主要流场的强度减弱或处于正常状态;北赤道逆流区反转为异常西向流。结果表明, ENSO循环期间的上层海洋环流异常受到热带太平洋温跃层深度异常产生的压强梯度力异常调控,在赤道外热带海洋温跃层深度异常和科里奥利力共同作用产生大尺度海洋环流异常,而在赤道海域,海洋温跃层深度异常和Gill效应造成赤道潜流异常以及关于赤道对称的气旋或反气旋性环流异常。     

北太平洋冬季SST、风场及环流对淡水强迫的响应

通过海气耦合模式CCSM3(The Community Climate System Model version 3),研究在北大西洋高纬度淡水强迫下,北太平洋冬季的海表温度SST、风场及流场的响应及其区域性差异。结果表明:淡水的注入使北太平洋整体变冷,但有部分区域异常增暖;在太平洋东部赤道两侧,SST的变化出现北负南正的偶极子型分布。阿留申低压北移的同时中纬度西风减弱,热带附近东北信风增强。黑潮和南赤道流减弱,北太平洋副热带逆流和北赤道流增强,日本海被南向流控制。风场及流场的改变共同导致了北太平洋SST异常出现复杂的空间差异:北太平洋中高纬度SST的降温主要由大气过程决定,海洋动力过程主要影响黑潮、日本海及副热带逆流区域的SST,太平洋热带地区SST异常由大气与海洋共同主导。     

热带西太平洋海－气热量交换研究

本文根据TOGA研究计划第1、2、3、8共4个航次考察结果,对热带西太平洋海-气热量交换进行了分析.结果表明,1986-1987年埃尔尼诺事件发生前,热带西太平洋海-气热量交换非常强烈,埃尔尼诺事件发生后,海-气热量交换反而减弱;在台风环流内,海-气热量交换也非常强烈.热带西太平洋对大气加热场的变化与海表面温度的变化并不一致;1986-1987年埃尔尼诺事件发生时,不但中太平洋水温异常增暖,同时西太平洋西部洋域表层水也在增暖;热带太平洋信风的加强对热带西太平洋暖池的建立和热带太平洋西风的爆发导致1986-1987年埃尔尼诺事件的发生似乎是至关重要的,西风爆发首先出现在中太平洋热带海域,然后逐渐往西扩展;西太平洋热带海域主要以潜热的方式把热量输送给大气.潜热加热效应在低纬度热带海洋上的极大值均与热带天气系统的活动有紧密联系.大气主要是从热带西太平洋洋域获得热量.     

热带西太平洋潜热显热通量及其与ENSO的关系

本文根据综合海洋大气资料(COADS),用块体动力学公式计算了热带西太平洋潜热、显热通量以及风场的季节变化和年际变化,发现研究区域海气热交换与ENSO现象有密切联系.平均而言,从埃尔尼诺开始(3月)至当年7月,热通量及风速标量均为正距平,8月至翌年3月埃尔尼诺结束为负距平;历年3月至7月热通量和组成的时间序列(30年)与赤道东太平洋SST指数成正相关(相关系数为0.56);3月至7月的正距平是由经向风速异常造成的,而8月至翌年3月的负距平是纬向风速异常造成的.热带西太平洋的热通量异常是ENSO现象在这一区域内的一种反应,而这种反应又会对这一区域的海洋和大气产生一定的反馈作用.本文认为埃尔尼诺年8—12月海气间水汽、热通量输送偏少可能是同期台风减少的一种机制.     

西太平洋近赤道地区风场的变化与埃尔尼诺

本文利用综合海洋大气资料(COADS)分析了西太平洋赤道地区风场的变化与埃尔尼诺的关系,发现埃尔尼诺发生前该地区纬向风有持续的东风距平,经向上有由赤道吹向高纬的经向风异常,造成了西高东低和赤道低两侧高的海平面分布.而在埃尔尼诺年该地纬向为西风距平,经向有由高纬指向赤道的经向风异常,造成暖水在赤道附近堆积.由此产生的开尔文波是东太平洋海面温度(以下简称海温)变暖的重要原因.特别值得指出的是,在埃尔尼诺年西太平洋赤道地区两次西风距平的峰值,两次由北向南的越赤道气流和两次近赤道台风的高潮对应于东太平洋海温的两个正距平高峰.     

热带太平洋水位和海流对不同风场响应的模拟研究

本文用二维绝热模式研究了El Nio发生前后热带太平洋表层流系和水位对两种不同风场的响应。多年平均夏季(7月)风场是用1950～1979年期间COADS资料统计得到的,El Nio期间(7月)风场也是根据同一资料,把1950～1979年期间6个强El Nio年合成得到的。模拟的表层流系(包括北赤道流、北赤道逆流、南赤道流)的位置与实际基本一致。水位也与Wyrtki(1974)等人计算结果吻合得较好。El Nio期间,在风场发生变化的情况下,计算结果是:北赤道流和北赤道逆流加强,南赤道流减弱;西太平洋出现以北赤道逆流槽为中心的大面积水位负距平,东太平洋水位普遍升高,没有明显的中心。本文对这些变化的原因进行了初步的分析和讨论。     

热带西太平洋上层热结构和海流异常及其对副高的影响

本文以中美双边TOGA考察期间所获得的资料为主,说明了1986/1987年埃尔尼诺期间,热带西太平洋上层热结构和海洋环流的异常变化.讨论了这些异常变化对西北太平洋副热带高压的影响.在埃尔尼诺期间,(1)热带西太平洋东部(以165°E断面的次表层温度资料为代表),高于29℃的表层暧水沿经向扩展,使大面积的海表面出现温度正距平;(2)在热带西太平洋西部(以137°E断面的次表层温度资料为代表),表层暖水(T>28℃)的横截面积变小;表层温度出现负距平;(3)165°E断面的上层东向流增强;(4)从黑潮源地,即18°20'N以南、130°E以西至菲律宾沿岸的热带洋域向北的暖水流量变小.在这些异常变化发生时,西北太平洋低空(1 000hPa)的大气辐散加强,这有利于西北太平洋副高的加强.     

热带西太平洋海－气热量交换研究

本文根据ＴＯＧＡ研究计划第１、２、３、８共４个航次考察结果，对热带西太平洋海－气热量交换进行了分析。结果表明，１９８６－１９８７年埃尔尼诺事件发生前，热带西太平洋海－气热量交换非常强烈，埃尔尼诺事件发生后，海－气热量交换反而减弱；在台风环流内，海－气热量交换也非常强烈。热带西太平洋对大气加热场的变化与海表面温度的变化并不一致；１９８６－１９８７年埃尔尼诺事件发生时，不但中太平洋水温异常增暖，同时西太平洋西部洋域表层水也在增暖；热带太平洋信风的加强对热带西太平洋暖池的建立和热带太平洋西风的爆发导致１９８６－１９８７年埃尔尼诺事件的发生似乎是至关重要的，西风爆发首先出现在中太平洋热带海域，然后逐渐往西扩展；西太平洋热带海域主要以潜热的方式把热量输送给大气。潜热加热效应在低纬度热带海洋上的极大值均与热带天气系统的活动有紧密联系。大气主要是从热带西太平洋洋域获得热量。     

赤道太平洋低频波动的某些特征

利用赤道附近南北纬１０度之间２２个站的水位观测资料和位于１４０°Ｗ浮标站的海流资料,分析了热带太平洋赤道区域低频波动的特征,发现季节内时间尺度的变化在赤道海区是一个普遍的现象。热带西太平洋海区上层海洋季节内时间尺度的变化可由具有东传性质的Ｋｅｌｖｉｎ斜压模态的波动和具有西传性质的Ｒｏｓｓｂｙ斜压模态的传播所引起,在赤道上,东向传播的波速约为２．７ｍ／ｓ,在赤道以北,西向传播的波速约为１．６ｍ／ｓ。在赤道东太平洋２５０ｍ的深度上,可以发现西太平洋低频变化对该处流速的影响,从西太平洋传播到东太平洋的平均速度大约１．３ｍ／ｓ。中太平洋低频变化具有驻波的特征,１９８６～１９８７ＥｌＮｉｎｏ事件的发生与这种驻波振荡有关。     

南沙暖水变化及其与ENSO和西太副高的耦合关系

南沙暖水域位于南海南部,濒临赤道,处于Walker环流上升区和南北半球气流交换的通道上,是南海海温较高的区域,也是海气相互作用的敏感地区。热带海域海洋及大气环流的变化对该海域海温的变化有着重要影响。 以往的研究表明,南海海温与赤道中、东太平洋水温和西太平洋副热带高压关系密切(钮智旺,1994;陈永利,1996)。南海是一个半封闭性海域,南海海温的变化与热带西太平洋水温之间具有非“承接”性(周发琇,1991),与西太平洋之间的水体交换不可能是引起南海海温变化的主要原因。那么,赤道中、东太平洋海温及副高是通过什么过程影响南海海温呢?它们之间的相互关系如何?西太平洋副热带高压是控制南海海域的主要天气系统，厄尔尼诺和南方涛动是热带太平洋地区海洋、大气中的两种大尺度异常现象,南海海温与它们之间的耦合关系可能就是影响海温变化的过程。本文根据综合海洋大气资料(COADS),分析了南沙暖水的变化与南海海温的关系,并借助功率谱和交叉谱分析了南沙暖水的变化周期以及与赤道东、中太平洋水温、南方涛动和西太副高之间的显著耦合频域及相互耦合振荡关系,以探讨南沙暖水与ENSO(埃尔尼诺-南方涛动)和西太副高之间的内在联系及海温变化的原因,对于研究南沙暖水域及南海海温变化的物理成因有着重要意义。     

E1 Ni■o期间热带西太平洋海流对不同季节风场响应的数值模拟

本文试用二维绝热模式,用 KWBC 风场资料研究了1987年 E1 Ni■o 期间热带西太平洋表层流系对冬、春、夏、秋季风场的响应特征.模拟结果表明;在1987年 E1 Ni■o 期间,赤道附近东向流加强了,西向流减弱了;冬季东向流距平比夏季强度大,纬向范围小且位置偏南;模拟海流及水位分布特征与中、美海-气相互作用热带西太平洋联合调查及 Wyrtki 的观测基本一致.     

东北太平洋冬季风的异常与埃尔尼诺

东太平洋南美沿岸热带地区海温的经向季节性变化十分显著.冬季中高纬地区的冷水南侵,赤道北侧的暖水带南移造成暖水浸入赤道南,造成南美沿岸的海温升高.本文指出海温的季节变化受东北太平洋冬季风影响十分明显,埃尔尼诺发生年和次一年冬季,持续偏强的东北风对于冬季赤道北暖水的南浸,进而对埃尔尼诺的发生、发展和维持起着重要作用.     

热带西太平洋水位的年际变化与ENSO事件

根据美国ＴＯＧＡ水位中心所提供的１９７５—１９８８年水位月平均资料，分析、讨论了热带西太平洋水位的年际变化特征，特别是与ＥＮＳＯ事件有关的低水位现象。此外，还重点叙述了１９８６—１９８７年ＥＮＳＯ事件中水位沿经向和赤道剖面的变化，以及与此有关的赤道流系的变化。文中还定性地讨论了赤道开尔文波沿赤道剖面的传播特性。