南海北部波浪特征分析

利用南海北部近海区域(20°36.298′N,110°45.433′E)于2012年至2013年的波浪实测资料,统计分析了其波浪特征,为海洋工程建设和波浪能利用提供基本波浪参数。统计结果表明,南海北部年平均有效波高为1.2m,周年平均十分之一部分大波波高为1.5m,年平均周期4.0s,周年最大平均有效波高为4.97m,周年最大平均十分之一部分大波波高为7.34m,常浪向为E向,次常浪向为ENE向。强浪向为E向,次强浪向为ESE向。     

近50年来南海海面蒸发量的时空变化特征分析

根据最新的OAFlux洋面蒸发量资料,使用EOF经验正交分解、谐波分析、小波变换、功率谱分析、趋势分析、M-K检验等方法,对南海海区蒸发量的时空特征进行了分析.结果表明:1)南海地区的蒸发量空间分布上秋冬季节最强,其次是盛夏季节,而春季最弱.2)南海海面蒸发量表现为全区一致变化型和南北反相变化型两个主要模态,并可以解释总方差 60%以上的变化.3)在2-5 年周期的年际变化尺度上,南海海面蒸发量与12-2月Ni(n)o3.4区海温距平存在较大相关.距平合成分析表明,在强La Ni(n)a年,南海海面蒸发表现南北蒸发反相变化型,南海北部为正距平区,南部为负距平区;而在强El Ni(n)o年,整个南海几乎全为正距平区.4)南海海面各个季节的蒸发量空间分布形态都存在高频的2-5年的年际变化和低频的10-14年的年代际变化,这些周期振荡在南海海面蒸发量演变的不同阶段显著性不一.5)不仅从多年平均的年际变化上看南海海面蒸发量在1997年发生突变,而且四季的蒸发量也均在1980年代后期发生过由偏弱转为偏强的突变.     

基于Argo 观测资料的南海北部海域声速场 时空特征分析

利用近5 年的Argo剖面序列,通过经验正交函数（EOF） 分析,分析了南海北部海域声速垂直结构的时空变化特征 和声速场水平分布特征。分析表明：EOF 的前6 个模态反映了海区声速结构的主要变化,可以很好地表示声速剖面。第1 模 态具有明显的年变化周期,主要受海洋混合层季节性变化影响;第2 模态与第1 模态时间函数具有明显的反向变化特征,主 要对次表层进行调制;第3 模态主要影响次表层以下声速变化;表层声速分布与深层声速分布有明显的差异,表层声速主要 受海水温度变化的影响,深层声速分布与南海环流系统关系密切;冷涡的存在会引起声速场的低值中心。     

南海波浪时空变化特征研究

利用SWAN波浪数值模式和ECMWF的ERA-Interim风场数据建立模型,对中国南海地区1981-2012的波浪进行了计算。利用浮标实测波浪资料进行对比验证后发现,波浪的计算结果良好。利用计算的结果进行分析,得到如下的结论:1.有效波高距平场的EOF分解结果显示,第一模态解释了波浪变化的最主要形态,具有明显的季节性特征;第二模态反映了季风的季节转换对有效波高的影响;第三模态代表的可能是地形的某种变化对有效波高变化的影响。2.整个南海地区主体的常浪向为NE,强浪向以NE和N为主,这主要是由于风速大且持续时间长的冬季风造成的。3.南海冬季有效波高最大,主要是受冬季风影响;夏季西南季风对南海南部的影响大于北部。4.100年一遇重现期有效波高整体北大南小,北部接近17m,南部为9m左右。     

基于TOPEX/Poseidon资料的南海海面高度场的时空特征分析

采用经验正交函数(EOF)分解方法，对TOPEX／Poseidon卫星高度计在南海获得的1992年10月到1999年9月约7a的海面高度观测资料进行分析，从而获得南海海面高度距平场典型的空间分布型态及其对应的时间变化特征。结果表明，南海海面高度距平场在空间上主要表现为两种典型的分布结构：(1)由于冬、夏季风反转造成海盆尺度的涡旋结构，这种分布结构对南海海面高度距平场的方差贡献达27．46％；(2)NE—SW即吕宋—越南反相双涡结构，其方差贡献达20．37％。这两个模态都明显反映了季风的反转以及季风结构所造成的影响。同时，对各空间典型场所对应的时间系数序列进行了傅立叶谱分析，结果表明南海海面高度距平场存在多种时间尺度的变化。     

南海周边国家近20年海岸线时空变化分析

利用遥感和GIS技术获取了1990-2010年3期南海周边国家不同类型海岸线的时空分布,对近20年来南海周边国家海岸线时空变化特征进行了分析研究。结论如下:(1)南海周边国家岸线人工化趋势明显,自然的生物岸线(主要是红树林)和基岩岸线消失显著。除中国和新加坡外,总体开发强度尚处于初级阶段;(2)研究区大部分区域岸线受人为开发因素影响显著,空间位置以向海推进为主,平均推进速度为8.09 m/a。而湄公河口、泰国湾以及印度尼西亚西北部等区域由于海水的侵蚀作用,向陆后退趋势明显,平均后退速度为5.96 m/a;(3)研究区各个国家海岸线长度变化不一,反映各国对海岸线的开发强度和阶段不同,其中,新加坡岸线开发强度最高,菲律宾和柬埔寨处于简单的海岸开发阶段;(4)中国、新加坡和文莱对其海岸带的开发主要集中在2000年前,而2000年后海岸开发强度有所减弱,其他国家对海岸带的开发主要集中在2000年后,尤其是越南、泰国、马来西亚、印度尼西亚比较明显,而菲律宾对海岸带的开发强度最弱,说明南海周边国家沿海区域经济发展的不均衡性。     

基于ERA-Interim再分析资料的南沙海域风、浪场特征分析

基于ERA-Interim再分析资料,统计分析了南沙海域的风场、海浪场的时空特征,并进一步研究了风浪成长关系,建立了适用于南沙海域的风浪模型。月平均场分析结果表明:在季风期,南沙海域的月平均有效波高与风场的时空分布特征有良好的对应关系,位于中南半岛的东南部存在一个风速和有效波高的大值中心,冬季强于夏季,中心位置随季节转换稍向下风向移动。频率分析结果表明:南沙海域全年以4级以内风力和3级以内海浪出现的频率最高,6级以上大风和5级以上海浪主要出现在冬季风期间;全年最大风速和浪高出现在10、11月,最大风速达到8级,最大有效波高可达6级,但频率非常小;整个海域风速和浪高最小的时期是4—5月。     

黄渤海海域波浪时空变化特征分析

本文利用欧洲中期预报中心(ECMWF)第五代再分析数据集(ECMWF Reanalysis v5,ERA5),对中国黄渤海海域2000—2019年的波浪进行了统计分析.得到如下的结论:1)黄渤海海区波浪具有明显的季节性,渤海区域有效波高呈现出周边小,中间大的特点;黄海海域有效波高呈现由南向北降低的趋势;研究区域冬季有效...     

南海中西部叶绿素时空变化特征分析

本文使用2003年1月—2019年12月MODIS遥感数据,结合海表温度、风速分析南海中西部叶绿素质量浓度分布特征和影响因素。结果显示南海中西部叶绿素质量浓度分布存在时空变化。EOF分解表明,EOF1可能反映台风等极端天气对叶绿素的影响;而EOF2 和EOF3均反映了夏季沿岸上升流对叶绿素分布的影响。相关分析表明南海中西部叶绿素质量浓度与海面风场呈正相关(r=0.87,p<0.01),与海表温度呈负相关(r=-0.59,p<0.05)。夏季在西南季风影响下越南东南沿海形成上升流,导致该区浮游植物旺发、叶绿素质量浓度升高;冬季受强东北季风影响,研究区海洋上层混合作用强烈,营养盐供应增加,促进了浮游植物生长,叶绿素质量浓度高于其他季节。     

基于GHSOM网络的南海风场时空变化特征分析

基于1979—2018年欧洲中期天气预报中心(ECMWF)近海面10 m风场资料,采用增长型分层自组织映射(GHSOM)神经网络方法,对南海海表面风场(SSW)的季节变化和年际异常变化进行了分析,结果表明：(1)GHSOM网络训练原始风场数据第一层结果揭示了4个特征模态,高度概括了南海近海面风场的季节变化特征;第二层结果提取了风场的月变化特征。(2)GHSOM网络训练异常风场数据第一层结果揭示了4类异常风场特征模态：反气旋式异常、气旋式异常、西南风异常和东北风异常模态。其中反气旋式异常和气旋式异常模态呈现出不对称现象,即反气旋式异常风场的振幅大于气旋式异常风场;且这两个模态与ENSO事件密切相关,它们的时间序列与Niño 3.4指数序列存在显著的延迟相关。同时,东北风异常风场模态的发生频率大于西南风异常模态。向下扩展的第二层结果揭露了异常风场模态更多的细节特征。     

基于长时间序列ERA-Interim再分析资料的广东沿海波浪能资源分布特征分析

波浪能的开发利用作为海洋可再生能源发展的重要组成部分,持续受到社会和学界的广泛关注。广东省波浪能资源的开发利用具有得天独厚的优势,但其发展水平还处于探索阶段,亟须进一步加强。本文利用长达40年(1979—2018年)的ERA-Interim再分析波浪资料,从总体分布特征上分析了广东沿海波浪能资源及其长期变化趋势。粤东-珠江口-粤西沿岸一线,波浪能资源呈现"低-高-低-高-低"的分布特征,具有显著的季节变化特征;长期变化趋势上呈现显著的逐年线性递增特征,递增速率为0.054 3 kW/(m·a),其中1979—1994年变化较为快速,2001—2018年变化较为平缓。     

基于卫星高度计数据的南海海平面时空变化特征分析

本文利用卫星高度计数据,采用多种方法对1993—2017年中国南海海平面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)的空间分布和时间变化进行分析,主要采取的方法有线性回归、Winters指数平滑法、经验模态分解(Empirical Modal Decomposition,EMD)和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)。通过研究发现,南海大部分海域的多年平均SLA为正值,只有很少一部分海域出现负值(菲律宾群岛中部海域),并且南海的平均SLA有明显的季节性变化。利用线性回归的方法,发现1993—2017年的南海海平面总体呈现上升趋势。利用EMD分析法发现南海有明显的年际和年代际变化。研究结果表明:中国南海海平面高度呈不断上升的趋势,具有明显的季节和年际变化周期,且ENSO对中国南海海平面的作用不可忽视。     

南海叶绿素浓度的时空变化特征分析

运用经验正交函数(EOF)分解方法,分析了 SeaWiFS传感器获取的近13年的逐月叶绿素浓度资料,得出南海叶绿素浓度的空间分布形态及其随时间的变化特征.结果显示,南海叶绿素浓度在空间上主要表现为4种典型的分布结构,而时间上以季节变化为主:EOF1呈现了南海叶绿素浓度近海高、海盆区低的基本分布特征;EOF2显示出夏季越南沿岸激流形叶绿素浓度高值带的存在,除显著的季节变化外,其时间序列也表现出明显的年际变化特征,并与ENSO事件关系紧密;EOF3体现了南海叶绿素浓度随东北季风加强而升高的现象,其高值区分布于东北-西南向的海盆主轴以北,并在吕宋岛西北海域形成一个极大值中心;另外, EOF4反映了叶绿素浓度较短时间尺度的变化规律,在空间分布上表现为明显的三涡结构,与南海海面高度的三涡结构有极好的对应关系.     

南海涡致热输送时空变化特征分析

利用11年高分辨率的(OGCM for the Earth Simulator,OFES)模式数据,计算南海涡致热输运(EHT),分析其时空变化特征。并利用卫星高度计数据验证OFES模式模拟南海涡致热输运的可靠性。研究结果表明,南海涡致热输运高值区主要分布在西边界流区,在南海北部和越南东南条带状区域,沿着中尺度涡运动路径,北部条带为向极输运,南部条带为向赤道输运,最大值达到了180MW/m。两高值区中间输运很小,沿着2500m等深线,为涡中心运动路径。南海中部涡致热输运较小。无论暖涡、冷涡,产生的致热输运均为顺时针方向。南海涡致热输运也存在明显的季节和年际变化。越南东南秋季输运最大,春冬季次之,夏季最小;南海北部则是春冬季最大,夏季最小。而在年际上,越南东南在2003、2007、2011年较大,南海北部则在2004、2007、2010年较大。     

南海中西部渔场上升流时空变化特征分析

南海中西部海域是我国外海渔业开发的潜在渔场之一,摸清该海域的物理环境特征可为我国开发中西部渔场提供参考。本文以遥感风场和海温数据为基础,分析了2003~2012年西南季风期起止时间的年变化、上升流中心位置时空变动以及风场对上升流中心位置变动的影响。结果表明:在南海中西部海域,西南季风期通常从5月份开始,到9月份结束,西南季风持续天数平均值为129.4 d,其中,风向角呈51°~60°的天数最多,占总季风天数的21.98%,西南季风期持续时间有增加的现象。上升流中心位置变动范围为11°~15°N,109°~112°E。西南季风期平均风速减小时,年平均上升流中心在经向上向近岸移动,在纬向上向高纬度移动;平均风速增加时,年平均上升流中心在经向上向离岸方向移动,在纬向上向低纬度移动;当西南季风期平均风向角减小时,年平均上升流中心向低纬度移动,平均风向角增大时,年平均上升流中心向高纬度移动。此外,发现厄尔尼诺年此上升流面积显著大于非厄尔尼诺年,而最低温度比2003~2012年平均最低温度低1.3℃。     

南海沿岸近海地区大气特征分析

近年来气候变化使得局地大气特征发生明显变化,为了更好的研究南海海域气候特征,文章利用多年的南海区域站点观探测资料,采用统计分析的方法分析南海沿岸近海地区的温度、湿度等常规大气参数以及云、能见度等天气特征的时空分布特征,并统计了航空危险天气条件(低云量≥5成,云底高≤300 m且能见度1 km)出现的频率分布,为科研和海洋天气预报提供有力的数据支持。     

南海相对涡度的时空变化特征分析

本文使用2014—2017年间逐日平均的法国Mercator中心全球高分辨率海洋数据集PSY4,探讨南海海域相对涡度与海盆尺度环流的时空变化特征。依照涡度的年平均剖面,在垂向上将南海分为:涡度为正的上层、涡度为负的中层和涡度为正的深层,对应了南海海盆尺度的"气旋式-反气旋式-气旋式"垂向环流。最为显著的相对涡度季节变化出现在南海的上层,最大冬、夏季差异达6.3×10~(-7) s~(-1),为该层内年平均相对涡度值1.7×10~(-7) s~(-1)的3.7倍。在该层的内部,依照季节变化的幅度大小可以进一步划分为3个子层,其中季节变化幅度最大的为上200 m层。在中、深层,深度积分的涡度与海盆尺度环流分别具有"冬强夏弱"和"冬弱夏强"的季节变化特征,而涡度的年际差异可以与季节差异同等重要;逐月的涡度时间序列与吕宋海峡不同断面的水通量变化具有统计相关。     

基于观测的南海西沙海域深层近惯性振荡特征分析

近惯性内波运动普遍存在于全球大洋中,影响大洋中的质量、动量和能量输送,是大气强迫与海洋混合之间的重要纽带。由于目前海洋深层观测资料的缺乏,对于深层近惯性内波生消演变特征研究甚少。利用2009-2012年的潜标观测资料,采用带通滤波和谱分析方法研究了南海西沙海域深层近惯性内波生成、传播和消亡等演变特征。通过研究发现,南海西沙海域深层存在较强的近惯性振荡,其生成源为台风过境能量输入,绝大部分时段内,近惯性振荡能量在海洋浅层耗散,不向海洋深层传播;仅在少部分时段内,近惯性振荡能量的80%～85%耗散在500 m以浅区域,有大概15%～20%继续向海洋深层传播。     

近三十年来曹妃甸岸线岛体时空演变特征分析

在对1979年、1987年、1991年、1997年、2002年-2005年、2008年、2012年十个时期曹妃甸遥感影像图解译的基础上,从自然地理学角度对岸线和岛体历史演变趋势进行系统分析,得到曹妃甸岸线和岛体动态变化。研究结果显示,曹妃甸岛体面积在近半个世纪发生了较大的变化,由0.34 km2增加为227.34 km2;岸线整体表现为向海推进,1979年曹妃甸陆域岸线25.21%为自然岸线,之后自然岸线比例逐渐减少,自2002年起人工岸线占据了曹妃甸陆域岸线的全部,2012年岛体整体人工岸线长度较1989年自然岸线增长10倍之多;岛体在自然演变时期呈现中部侵蚀、两端淤积、端点延长、西向漂移且中心点逐步向大陆靠拢的变化特征,自2005年起自然状态岛体已不复存在。     

基于ERA-Interim再分析数据的近35年中国海域波浪能资源评估

波浪能是一种可再生能源,对波浪能资源进行可靠的评估是开发利用的前提。本文利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-Interim 1981-2015年0.125°×0.125°的较高分辨率的海浪场数据,计算了中国海域的波浪能流密度,采用波浪能流密度的富集度频率和变异系数评价了中国海域的波浪能资源,系统研究了波浪能流密度的季节特征及富集度特征。研究表明:(1)我国周边海域波浪能资源呈现非常明显的季节分布特征,秋冬季较丰富、春夏季较贫乏。(2)波浪能资源的丰富的海区为海南岛以东、广东省以南海域(即南海中北部),同时,台湾岛东部海域波浪能资源也较为丰富。(3)波浪能资源相对稳定的区域为台湾岛以东海域和南海中北部海域,其中冬季稳定性最好,夏季最差。(4)综合考虑到波能资源开发的特点,建议选择广东沿岸海域作为波浪能开发的重点海域。