东海海区各季节昼夜云的特征分析

利用2007—2010年CloudSat二级产品中的2B-GEOPROF和2B-GROPROF-Lidar数据,对东海海区各季节、昼夜的云量、云高分布特征做了统计分析。结果表明:云量的季节性和地域性差异较大,总云量以春、夏两季居多,秋、冬季节较少,而低云量则以冬季最多,夏季最少。台湾岛及其以东至123°E海域终年多云,年平均总云量在65%以上,年平均低云量在45%以上。昼夜变化较为明显,大部分区域夜间18时年平均云量比白天06时略偏多,海上年平均总云量06时约为50%~60%,18时增加到55%~70%;平均最低云底高和平均最高云顶高的水平分布趋势相近:夏季云层最高,春秋季次之,冬季云层最低。从年平均云高分布来看:06时,台湾岛及其东北海域是云层的低值区,沿琉球群岛区域是相对的高值区,而18时沿海地区云层升高,海上云层明显压低,琉球群岛北部海域骤变成低值区。     

南海低层季风环流对低云时空分布的影响

利用多源观测资料和再分析资料研究南海低层季风环流对冬夏季低云空间分布的影响.主要结论如下:(1)南海低云的空间分布具有显著的季节变化.冬季南海西北部低云量多且云层较薄,而东南区域低云量少且云层变厚.相应地,从南海西北部到东南部积云发生频率增加而层云发生率降低.夏季,南海以对流性云为主,其中积雨云发生率较冬季有所增加,低...     

黄海盐度场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月—1981年11月逐月大面盐度调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海5层盐度场季节循环时空模态与机制。黄海盐度场季节循环主要有2种时空模态:第一模态是对黄海沿岸河流径流、苏北沿岸水、渤南沿岸水和蒸发量与降水量之差季节变化的响应;第二模态是对黄海暖流高盐度水输送季节变化的响应。第一模态空间分量垂直方向为双层结构;第二模态为单层结构。2种模态季节变化位相自表层传播至底层均需要2个月,同层第二模态季节变化位相滞后第一模态2~3个月。各层2种模态时间分量季节循环时间为准对称型。表层温盐模态之间同步显著负相关,表层以深各层温盐模态之间有1~2个月延迟显著负相关。黄海盐度场季节变化容易受到年际变化影响出现季节变异。     

基于CloudSat卫星资料的青岛地区云特征研究

利用2007——2010年CloudSat卫星资料,对青岛地区(35. 583°～37. 150°N,119. 050°～121. 000°E)云特征参量进行了统计分析。结果表明:单层云出现频率为39%左右,多层云主要以2层云为主,出现频率均为18%左右;月平均云量在64. 1%～77. 6%之间,从1月至12月呈递减趋势;卷云、高层云、高积云和层积云平均频率之和为86. 5%,其他类型的云出现的频率均不高;云水路径在4、5月和8、9月较大,分别达到了200 g·m~(-2)以上和350 g·m~(-2)以上;云液态有效粒子半径在6～16μm之间,春、夏、秋季高值区位于云体中部至上部;云冰晶有效粒子半径在20～120μm之间,高值区位于云体中部至底部;青岛南部,即近海区域云有效粒子半径和云水含量大于北部。     

黄海表观耗氧量场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月大面温度、盐度和溶解氧调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海表观耗氧量(AOU)场季节循环时空模态与机制.黄海年平均表观耗氧量场表层至30 m层为富氧状态;底层为贫氧状态,涌升流、涡旋流对浅层年平均表观耗氧量场水平分布有显著影响,生物活性组分(BAC)耗-生氧作用是影响年平均表观耗氧量场水平与垂直差异的主要因素.黄海表观耗氧量场季节循环主要有两种时空模态:第一模态中涌升流、涡旋流、径向风应力、黄海暖流、沉积物需氧(SOD)以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为三层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层向深层与自底层向上层传播两种形态;第二模态中涡旋流、涌升流、纬向风应力以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为准四层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层至30 m层同步季节变化与自30 m层向底层传播两种形态.两种模态时间分量中周期分量是主要分量,贫、富氧期准对称季节分布.增氧过程多数出现在贫氧期,使得贫氧期向富氧期转变,耗氧过程多数出现在富氧期,使得富氧期向贫氧期转变,由此形成表观耗氧量模态季节周期循环过程.黄海春夏季溶解氧垂直最大值现象并不是物理-生物过程同步季节作用的结果,而是显著垂直差异的物理-生物-化学分量连续季节演变的综合作用结果.     

运用CSEOF方法分析南海表面温度季节与年际变化

本文基于粗分辨率卫星数据和中尺度分辨率ROMS模型数据,通过一种较新的循环平稳经验正交函数(CSEOF)方法,分析南海表面温度的季节变化与年际变化,其中南海表面温度的第一模态和第二模态分别代表南海温度的季节变化信号和随ENSO变化的信号。卫星与模型的第一模态的空间分布较为一致,南海北部相对南部具有更强的季节变化,第一模态时间序列主成分与Nino3指数具有一定相关性,但相关系数小于30%。卫星与模型第二模态时间序列主成分与Nino3相关性较高,均大于50%,落后Nino3指数7个月。通过对比模型与卫星结果发现,中尺度过程的引入仅使第二模态空间分布更为复杂,而对第一模态的季节变化及与ENSO信号的相关性并没有显著影响。赤道太平洋温度异常通过大气环流无延迟的影响南海的云层覆盖和蒸发,进而影响南海表面的短波辐射和潜热通量,混合层中垂向混合和夹带过程可能是阻碍南海表面温度过快响应净热通量改变的原因。     

一次天气尺度扰动过程对东海北部大气边界层垂直结构的影响

利用2013年6月船载GPS探空、云高仪资料,结合ERA-Interim再分析资料、卫星资料,分析一次天气尺度扰动(锋面过境)过程对东海北部海洋大气边界层(MABL)垂直结构的影响。结果表明:受梅雨锋影响,航测区域上空在整个过程中都有低云覆盖,MABL没有呈现日变化特征;当MABL为稳定边界层时,锋面与站位距离越近,站位上空增强的上升运动导致MABL高度越高。梅雨锋过境前后云层之上都覆盖有较为稳定的逆温层,受锋面抬升作用,云底高度和云顶逆温层高度在锋面过境后高度变高;锋面过境导致航测区域上空700hPa以下大气的上升运动增强,水汽上升到更高位置,云底从MBAL中脱离。锋面过境后,3 000m以下整层大气相对湿度较大,大气层结退耦的产生导致云分层形成高度不同的多层云。     

中国极端干旱——空雨频率的主模态时空特征

利用国家气象中心的站点日降水观测资料,定义一个季节内无降水日出现的频率——空雨频率作为极端干旱的表征指标,对中国487个站点1980—2014年秋、冬、春三个连续季节的空雨频率进行季节-经验正交函数分解(S-EOF),发现我国极端干旱随季节演变的时空分布主要表现为前四个主模态的特征,累积方差贡献为40.6%。第一模态为秋、冬、春三季连旱模态,空雨频率呈现显著的上升趋势,大部分地区为异常变旱,冬季华南沿海变旱最显著。第二模态为秋与冬春干旱的反位相变化模态,空雨频率出现明显的秋-冬-春季反位相的季节反差现象,且存在弱的年代际振荡。第三模态为冬-春极端干旱反位相模态,对冬春两季的代表性较好,秋冬两季空雨频率的空间分布场为以长江流域为中心的极端变旱,而春季空雨频率呈现反位相变化。空雨频率以1998年为突变点存在明显的年代际转折。第四模态为南北偶极型秋-冬-春反位相模态,呈现出长江流域以南与长江流域以北三个季节空雨频率均为相反的位相分布。不同的模态反映不同季节、不同区域的空雨频率的变化,充分表现出我国干旱分布的复杂性。     

东、黄海SST与850hPa气温季节变化关系的SVD分析

利用1998~2004年的热带降雨测量卫星的卫星遥感海表面温度(SST)数据以及美国NO-AA/NCEP再分析产品的850 hPa气温数据,采用EOF分析方法,分析了850 hPa气温的季节内变化特征,运用奇异值分解(SVD)分析方法对东、黄海SST与850 hPa气温季节内变化的相关关系进行了分析。对850 hPa气温季节内变化的EOF分析结果表明,EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为86.51%,其中EOF的第一模态的方差贡献率占44.49%,其空间模态呈现出明显的东南海域为正值、西北海域为负值的反相分布特征,这一模态的显著变化周期为6.6周(约46 d)和2.8周(约19 d)。SVD分析结果表明,第一对模态的协方差解释率为83.6%,基本上能体现出SST温度场与850 hPa气温场季节变化的特征,其空间分布型表明,东海北部以及黄海近岸等海区SST季节变化与30°N以南的东海海区850 hPa气温的季节振荡存在显著的正相关关系,SVD第一对模态空间分布型时间系数之间的相关系数达到0.29。     

利用Sea WiFS资料反演我国海域气溶胶粒子密度分布

在卫星数据反演气溶胶光学厚度产品的基础上,讨论了二次反演大气柱中气溶胶粒子密度的问题.通过理论分析,利用多波段气溶胶光学厚度提取大气柱中气溶胶粒子密度是可行的,并指出能否准确确定多波段气溶胶光学厚度会直接影响粒子密度的反演结果.定义并分析了气溶胶粒子消光体积权重系数随粒子半径的变化,表明从气溶胶光学厚度中反演大气柱中气溶胶积聚模态和粗模态粒子密度的结果是可信的.利用SeaWiFS气溶胶光学厚度产品,运用蒙特卡罗法反演了2002年我国海域上空大气柱中积聚模态和粗模态气溶胶粒子密度,结果表明,积聚模态粒子密度比粗模态的高2~3个量级,它们的空间分布趋势一致;我国近岸海域大气柱中气溶胶粒子密度高于离岸海域的;春季气溶胶粒子密度高于其他季节的,特别在黄海、东海海区是如此.     

东、黄海海表面温度季节内变化特征的EOF分析

基于1998—2004年的TRMM/TMI卫星遥感海面温度(SST)数据,在初步分析东、黄海SST的季节分布特征的基础上,采用EOF方法分析了SST的季节内变化特征,进而对SST季节内变化的可能机制进行了探讨。EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为57.07%,其结果基本反映了东、黄海SST变化的主要物理过程。其中,EOF的第一模态的方差贡献率占30.17%,其空间模态揭示了以东海北部为中心的、整个海域SST变化趋于一致的特征,这一模态的显著变化周期为6.3周;第二模态的方差贡献率占14.36%,其空间模态呈现东南海域与西北海域SST的反相变化趋势,显著变化周期为8.7周和10.6周;第三模态的方差贡献率占7.02%,其空间SST变率最大的区域位于黄海海域,显著变化周期为6.8,8.7,10.2周等;第四模态的方差贡献率占5.52%,其空间SST变率最大的区域位于东、黄海近海,显著变化周期为6.8周。东、黄海SST季节内变化与此海区大气中的季节内振荡是紧密相关的。     

黄东海大气边界层高度季节变化特征及其成因

利用CFSR再分析资料,采用EOF的分析方法统计分析了黄东海边界层高度的季节变化特征,探讨了2个模态的分布型以及与之相联系的下垫面热通量和垂直环流,统计了ICOADS资料中近30a逐月低云发生频率和海雾发生频率,揭示了其与边界层高度分布特征的一致性。结果表明:盛行风的平流作用与下垫面特征相结合造成的低空稳定性的变化是黄东海边界层高度时间上夏季低、冬季高,空间上呈现东高西低、南高北低的重要因素。EOF分析中第一模态表现为整个黄东海区域具有一致性,主要是大尺度环流的影响;第二模态为春秋相反的2个分布型,与海洋锋、冷舌以及暖水团的季节变化有着密切关系。黄东海大气边界层高度的最大值出现时间以及其大小在空间上较为一致,而最小值以黄东海海洋锋为界,向北逐渐减小,以南差异性不大,出现时间上有较大的差异。,这主要由黄东海冷舌、暖水团以及海洋锋的季节变化所引起对边界层经向分布影响较大所引起的。春夏季节,南部(西部)低云发生频率高于北部(东部),海雾发生频率低于北部(东部);海雾高频区对应较低边界层高度,而低云高频区对应相对较高边界层高度。     

黄海温度场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月—1981年11月逐月大面温度调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海五层温度场季节循环时空模态与机制。黄海温度场季节循环主要有2种时空模态:第一模态是对太阳辐射、经向风应力、黄海暖流和潮混合季节变化的响应;第二模态是对纬向风应力和深层环流季节变化的响应。两种模态空间分量在垂直方向分成双层结构。2种模态季节变化位相自表层传播至底层均需要2个月,同层第二模态季节变化位相滞后第一模态2~3个月。两种模态时间分量在深层形成季节循环时间准对称型和非对称型,其中非对称型模态冷期长于暖期一倍。黄海、青岛冷水团形成于黄海深层温度场两种模态冷期与初暖期季节叠加。深层准对称型第一模态是形成黄海、青岛冷水团的季节背景因素;非对称型第二模态和气旋辐合型环流过程是控制黄海、青岛冷水团季节生消和年际变化的主要因素。     

北黄海典型水域秋冬季浮游植物群落的昼夜变化

利用冬季(2007年1月)和秋季(2007年10月)在北黄海中部昼夜连续观测所获浮游植物样品,分析了浮游植物群落的昼夜变化.结果表明:浮游植物丰度在各层存在昼夜变化,冬季10～20 m层主要在白天出现高丰度,而20～30 m层和30～底层都是在夜间出现高丰度,冬季丰度垂直分布相对较均匀.秋季各层都主要在夜间出现高丰度,丰度垂直分布是下层水体明显比上层高.2个季节优势种昼夜组成都比较稳定.冬季优势种为具槽帕拉藻(Paralia sulcata),主要分布在下层水体.秋季罗氏角毛藻(Chaetoceros lauderi)和密连角毛藻(Chaetoceros densus)成为优势种,两者分别以下层和上层水体分布较多.冬季浮游植物群落多样性和均匀度昼夜变化都不明显,秋季0～10 m层和20～30 m层多样性和均匀度昼夜变化较明显.从季节变化来看,秋季多样性要高于冬季,均匀度的季节变化不明显.     

夏秋季东海陆架区二甲亚砜的分布特征及影响因素

于2013年10～11月和2014年5～6月调查测定了东海陆架区海水中二甲亚砜(DMSO)的浓度,探讨了溶解态二甲亚砜(DMSOd)和颗粒态二甲亚砜(DMSOp)的水平和垂直分布、季节变化及其影响因素;此外,对沉积物间隙水中DMSOd的浓度以及表层海水中不同粒径的DMSOp和叶绿素a(Chl a)进行了分析.结果显示,...     

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化Ⅱ.季节及年际变化分析

本文利用由Geosat卫星高度计ERMT2-GDRs共2.3a数据得到的海面高度异常时间序列对黑潮流系的变化作进一步分析。季节平均的海面高度异常表明,黑潮延伸体与黑潮大弯曲之间有相互关联的变化关系。黑潮两侧相对水位差可以表示流量的相对变化特征,对7个断面相对流量分析得出黑潮延伸体及日本以南黑潮流量有较强的季节变化特征,吐噶喇海峡以东与台湾省东北黑潮流量年际变化具有相同相位,黑潮出现大弯曲时流量减少,而东海断面流量在大弯曲出现时增强,菲律宾以东黑潮流量在ENSO期间减弱,ENSO消失后增强,对50个时间序列的海面高度异常场进行了EOF分析,得到前三个EOF分量分别占总方差的25.3%、17.1%和13.7%,分别代表黑潮弯曲模态、ENSO模态及季节变化模态。季节变化特征在秋冬之交出现正异常最大,春夏之交出现负异常最大,这种变化规律与东亚季风有关。     

台湾以东海域声速剖面序列的EOF分析

利用了4 a的Argo剖面序列,通过经验正交函数(EOF)分析,得出了台湾以东海域声速垂直结构的时空变化特征。EOF拟合声速剖面的精度与选取的模态数有关,合成剖面时包含的模态数越多,精度越高;前3~6个模态反映了海区声速结构的主要变化,累积方差贡献率可达89.4%~96.6%。第1模态描述了声速在垂直方向上的同相变化,具有年周期,峰值和谷值分别出现在夏季和冬季;第2模态描述了声速在近表层与次表层和主跃层的反相变化。第1、2模态的共同作用是声速垂直结构差异的主导因素,使近表层声速的季节性变化较大,而主跃层的变化相对较小;而第3模态及更高阶的模态对声速剖面的调制作用在物理意义上并不明显。     

黄海pH值场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月温度、盐度、溶解氧含量和pH值大面调查资料以及黄海大气CO2浓度观测月平均值资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海pH值场季节循环时空模态与机制.黄海pH值场季节循环主要有两种时空模态:上层(表层至20 m)pH值场第一、二模态空间分量为南北型分布,海气CO2交换、生物活性组分光合与呼吸作用以及表层pH值模态位相向深层垂直传播是主要影响因素;下层(30 m至底层)pH值场第一、二模态空间分量为东西型分布,沉积物需氧、生物碎屑分解耗氧等是主要影响因素.pH值模态空间分量垂直分布为两层结构,pH值模态时间分量中周期分量不是主要分量,并且季节周期循环稳定性较弱,容易受到年际变化分量的影响产生季节循环变异.pH值场季节循环模态在表、中、底层存在不同的季节变化扰动源,表层扰动源中,海气CO2交换作用和表观耗氧量物理-生物效应的非线性作用分别是主要、次要影响因素;中层扰动源中,中层表观耗氧量物理-生物效应过程以及相邻上下层pH值扰动传入是主要影响因素;底层扰动源中,底层表观耗氧量物理-生物效应过程是主要影响因素,沉积物需氧、底层温度、盐度是次要影响因素.在平均季节分布中,海气CO2交换作用产生的黄海表层pH值场季节扰动占优势,季节变化位相自表层传播至底层需1个月.黄海表、中、底层pH值扰动源的分层效应,在年际变化中比季节循环变化中的表现更为显著.     

渤海温盐场季节循环时空参数模型

根据1978年1月-1981年11月渤海温盐场逐月调查资料,采用旋转经验正交函数（REOF）、最大熵谱分析、调和分析等方法,构建渤海表底层温盐场季节循环时空参数模型。表底层温度场主要有两种季节循环时空模态,第一模态是对潮流混合局地水体热容量扩散作用和太阳辐射季节变化的响应;第二模态是对东南-西北季风风向转变产生风海流-补偿流形态变化引起水体水平-垂直热量输送差异和东南-西北季风风向转变的响应。表底层盐度场存在3种变化形式：线性趋势、季节循环和年度跃变。黄河口月径流量逐年减少是盐度线性趋势和跃变升高的主要原因。表底层盐度场主要有2种季节循环时空模态,第一模态是对黄河、辽河月径流量季节变化的响应;第二模态是对月降水量和河流月径流量季节变化的响应。     

由数据同化产品导出南海海表面高度的变化

根据47年月平均的海表面高度序列(SODA-Simple Ocean Data Assimilation数据同化产品),运用经验正交函数(Empirical Orthogoual Function-EOF)的方法,分析了南海海面高度的季节与年际变化.在季节变化尺度上,第一模态体现了对南海上层环流季节变化的传统认识,占有绝对比重(84%):第二模态解析了14%的方差,越南中部沿岸约11°～12°N向东的急流和上升流出现在该模态中.经13个月滑动平均过滤年变化信号后,南海海表面高度变化的前2个模态都表明与ENSO关系密切.年际变化的第一模态说明,厄尔尼诺年整个海面高度出现负异常,特别是南海暖池附近区域.研究结果似乎表明广东沿岸附近海面变化也与ENSO有关.