南海深水海盆环流和温跃层深度的季节变

受南海季风和复杂地形的影响,南海环流场具有复杂的空间结构和明显的季节变化,同时此海域又是中尺度涡多发海域,这些特征必然对南海温跃层深度的水平分布及季节变化有显著影响.首先,基于GDEM (Generalized Digital Environmental Model)的温、盐资料和利用P矢量方法计算并分析了南海的表层环流和多涡结构的空间分布特征和季节变化规律.在此基础上,分析了南海温跃层深度的空间分布特征和季节变化规律.结果表明,南海环流和多涡结构对南海温跃层具有显著的影响.     

南海深水海盆环流和温跃层深度的季节变化

受南海季风和复杂地形的影响,南海环流场具有复杂的空间结构和明显的季节变化,同时此海域又是中尺度涡多发海域,这些特征必然对南海温跃层深度的水平分布及季节变化有显著影响。首先,基于GDEM(General-ized Digital Environmental Model)的温、盐资料和利用P矢量方法计算并分析了南海的表层环流和多涡结构的空间分布特征和季节变化规律。在此基础上,分析了南海温跃层深度的空间分布特征和季节变化规律。结果表明,南海环流和多涡结构对南海温跃层具有显著的影响。     

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。     

渤海环流与输运季节变化的数值模拟

渤海的风和温度层结有明显的季节变化，因而其环流与输运亦有明显的季节信号，以季节平均的海面气象条件和开边界的潮波系统驱动三维斜压水动力模型-HAMSOM，模拟了渤海冬、夏了的总环流，渤海环流冬强夏弱，表层风漂流常被下层逆风流所补偿，深度平均环流，即水柱内的输运，流型有显著的季节变化；冬季在渤海中部沿逆时针方向旋转，辽东湾项有一个顺时针流涡，阻碍了湾顶水与外海水的交换；夏季则为一个大的贴岸的顺时针流环，内嵌许多局地涡旋，这些与渤黄东海海洋水文图集中给出的多年观测的环流基本相同，同时也被水文要素分布及耐盐浮游动物的出现所佐证。风的季节变化决定了渤海大部分海区、特别是海峡附近环流的季节变化，但辽东湾东岸众多的岬角涡旋却不随季节变化，因为它们是由潮波系统与岬角岸型变化的非线性相互作用产生的。     

赤道海洋波致Lagrange余流的弱非线性动力学模型及其解

基于一个连续层化赤道海洋波动的弱非线性动力学系统,推导并建立了由最低阶Ｌａｇｒａｎｇｅ余流体现的包含波致、风生等效应在内的热带海洋余环流基本方程组,经分析发现,零阶赤道以动自身的非线性耦合可产生一阶余流,其量级对于热带上层海洋准定常环流而言是不可忽略的。波致环流的产生紧缩联系于Ｌａｇｒａｎｇｅ轨迹运动与波流的非线性耦合效应,所导出的最低阶赤道波致Ｌａｇｒａｎｇｅ余 一般解具有与零阶波动不同的垂直与     

河口垂向拉格朗日余环流研究

应用弱非线性理论导出了狭窄型河口内拉格朗日余流的控制方程和溶解质长期输运方程,并应用流速分解法和B—样条配置技术建立了潮汐及拉格朗日余流的数值模型,应用欧拉—拉格朗日方法和B—样条配置技术建立了长期物质输运方程的数值模型,对狭窄型河口内潮致—斜压拉格朗日余环流进行了研究。结果表明,河口垂向拉格朗日余环流,不同于欧拉余环流,呈现一种较复杂的流型,在盐水入侵界的上游可能存在一涡旋。作者提出,将河口按余环流生成机制和水动力特征分为斜压,潮控及河流三个区。     

气侯平均风场作用下热带太平洋主流系和赤道行星波研究

将两层约化重力原始流体动力方程耦合气候月平均风场,数值计算流场基本能够正确反映热带太平洋上层主流系和温跃层的空间分布和季节变化．在气候平均条件下,东太平洋125°W附近经向风应力可激发出高阶混合Rossby重力波．海洋高阶赤道Kelvin波流速模态可从西太平洋边界传播到东太平洋边界,而高阶赤道Kelvin波温跃层模态从西太平洋边界东传后,在中太平洋受到高阶混合Rossby重力波诱发的西传温跃层扰动的阻挡．     

南海北部海区温跃层分布特征及成因的初步分析

利用二十一层海温再分析资料，详细分析了我国南海北部海区温跃层的强度、深度及厚度的季节变化特征。结果表明：在南海陆架浅水区域内，存在着随季节变化明显的辐射型温跃层；3－5月是温跃层的成长期：6－8月是该海域温跃层的强盛期；而9－11月温跃层开始减弱，到了冬季（12月到次年2月）温跃层变得最终，趋于消亡。结合本海区温跃层的这种变化特征，分析了该海域净辐射通量的分布状况及随季节的变化特征，证明了净辐射通量是影响该海域温跃层季节性分布特征的最重要因素之一。     

渤、黄、东海海流和潮汐共同作用下的悬浮物输运、沉积及其季节变化

渤、黄、东海是一个水动力状况相当复杂的半封闭宽陆架海，本海区悬浮颗粒物含量高，季节变化明显，影响范围广，是世界上悬浮物含量最高的海域之一。对于该海域悬浮物的输运沉积过程、分布规律以及底质分布等中外学者均进行过比较深入的研究(秦蕴珊，1963； Honjo et al.，1974；Milliman et al.，1985，1986；秦蕴珊等，1987，1989；杨作升等，1992；Li et al.，1997；孙效功等，2000；雷坤等，2001)。然而，以往的研究大都基于实际海洋调查资料，由于受实测资料在时间和空间覆盖范围上的限制，很难从整体上把握渤、黄、东海陆架区悬浮物输运的时间和空间变化规律。数值模拟的方法能很好地克服上述局限，已有学者从不同角度对渤、黄、东海的某些海域的悬浮物进行了模拟研究。 董礼先等(1989)首先模拟了在二维潮流场作用下，黄、渤海推移质和悬移质的输运状况，得出潮流作用下海底的冲淤状况。Graber等(1989)利用有限水深的风浪模型、模拟了风浪对悬浮物输运、沉积的作用。Yanagi等(1995)用拉格朗日粒子追踪方法对整个东中国海冬季悬浮物的输运、沉积过程进行了计算。江文胜等(2000，2001)考虑了风等气象要素、外海传入的潮波的作用、悬浮物的沉降及再悬浮机制，对渤海中悬浮物的浓度进行了数值模拟。 海洋环流、潮汐、潮流和波浪均对悬浮物的输运与沉积产生影响，尤其在中陆架和外陆架地区，环流对悬浮物的长期输运起决定性作用，因此以往仅针对潮流、风浪作用的模拟很不完整，其结果与实际情况的差别也会较大。其次，海水的流动处在不断变化之中，小到日变化、月变化，大到季节变化、年际变化，因此定常风场、定常温盐场的环流模拟，即诊断流场并不符合实际情形。本文将首先对渤、黄、东海月平均风场、温盐场作用下的环流场进行模拟，进而探讨环流以及潮汐、潮流共同作用下的悬浮物输运过程及其季节变化规律。     

气候平均风场作用下热带太平洋主流系和赤道行星波研究

将两层约化重力原始流体动力方程耦合气候月平均风场,数值计算流场基本能够正反反映带太平洋上层主流系和温跃层的空间分布和季节变化,在气候平均条件下,东太平洋１２５°Ｗ附近经向风应力可激发出高阶混合Ｒｏｓｓｂｙ重力波,海洋高阶赤道Ｋｅｌｖｉｎ波流速模态可从西太平洋边界传播到东太平洋边界,而高阶赤道Ｋｅｌｖｉｎ波温跃层模态从西太平洋边界东传后,在中太平洋肥到高阶混合Ｒｏｓｓｂｙ重力波诱发的西传温跃层扰动的     

2013年南沙群岛海域温跃层的季节变化及形成机理

利用调查数据及遥感数据揭示了2013年南沙群岛海域温跃层的季节变化特征,温跃层上界深度平均值春、夏、冬季基本一致,介于45~47 m之间,秋季最大,达60 m;温跃层厚度平均值夏、秋、冬季基本一致,介于85~87 m之间,春季相对较小,为78 m。温跃层强度平均值春、夏、秋、冬季几乎一致,介于0.13~0.15℃/m之间。调查海域温跃层上界深度季节变化的形成机理为:春季西深东浅的原因是西部受净热通量较小、大风速、负的风应力旋度以及中南半岛东部外海的中尺度暖涡和反气旋环流共同作用,东部近岸海域净热通量高值、风速相对较小及风应力旋度引起的Ekman抽吸效应共同控制;夏季深度分布较均匀的原因是10°N以北风致涡动混合强但受Ekman抽吸影响,10°N以南风致涡动混合弱但风应力旋度为负值;秋季深度较其他季节平均加深15 m的原因是南沙群岛海域被暖涡占据,暖涡引起的反气旋式环流使得温跃层上界深度被海水辐聚下压;冬季正的风应力旋度产生的Ekman抽吸和冷涡引起的气旋式环流共同作用,使得温跃层上界深度较秋季平均抬升15 m。     

渤海表层悬沙分布季节变化特征与控制因子的数值研究

针对整个渤海海域悬浮泥沙季节变化及其影响机制的数值研究相对缺乏且机制尚不清晰,基于ROMS三维海洋模型对渤海海域水动力环境与悬沙分布开展数值模拟。模拟结果显示,渤海海峡环流终年“北进南出”,夏季环流明显强于冬季,并呈现外围逆时针环、内部顺时针环的“双环”结构。渤海中部海域在夏季存在明显的温跃层现象,其强度分布与等深线较为一致,温跃层在4月开始形成,7月最强。渤海表层悬沙分布具有显著的季节变化,冬季悬沙浓度最大,秋季次之,春季再次之,夏季最小。控制悬沙浓度的波流底切应力在秋冬季节较大,春夏相对较小,且流致切应力始终在波流切应力中占主导地位。秦皇岛海域悬沙浓度常年偏低的主要原因是位于M2无潮点附近,属于弱潮流区,底层流速相对较小,底部沉积物发生再悬浮概率较小。夏季温跃层的存在在一定程度上减小了底边界层流速,增大了流速的垂向梯度,对底部悬浮泥沙的向上扩散有明显的抑制作用。因此,温跃层的存在是造成夏季表层悬沙浓度最低的重要原因。     

缓变风场驱动下正压环流中的多涡结构

利用正压涡度方程，研究了缓变风场驱动下水平尺度1000km平底方形海盆中海洋环流的响应。结果表明，缓变风场驱动下海洋环流的响应是多涡型的，线性情形下多涡结构表现为共振受迫Rossby波；非线性情形下受迫Rossby波被扭曲，多涡结构是由受迫Rossby波和次海盆尺度的惯性再循环共同构成。无论是稳定风场还是缓变风场，非线性作用越强，环流越趋于不稳定；非线性作用强且水平耗散作用弱时，非线性不稳定过程可能完全掩盖了变化的风旋度向海盆涡度输人的影响，此时风的变化对环流型式不再重要。     

气候平均风场作用下热带太平洋主流系和赤道行星波研究

本文使用一种水平高分辨率的热带太平洋风动环流模式耦合气候月平均风场,研究了热带太平洋主流系和温跃层厚度的分布和季节变化以及赤道行星波的传播。     

海浪混合作用对热带海洋海表面温度模拟的影响

赤道太平洋冷舌模拟偏低且过于西伸是一个共性问题。基于特征波参数化理论,利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)再分析风场驱动海浪模式WAVEWATCHⅢ模拟所得的有效波高、波周期、波长等海浪要素,计算出海浪混合作用引起的垂直涡动动量系数和热混合系数,将其引入到SBPOM(Stony Brook Parallel Ocean Model)环流模式的动量控制方程中,由此探究海浪混合作用对热带海洋海表面温度模拟的影响。初步数值模拟研究结果表明,海浪混合作用的考虑,有效地改进了环流模式模拟热带海洋海表面温度偏低和赤道冷舌偏冷且过于西伸的现象,使得环流模式对热带海洋的模拟效果更好。     

热带大西洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场温跃层的时空变化特征

采用2007 ～2011年Argo浮标剖面温度资料研究了大西洋黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)和大眼金枪鱼(Thunnus obesus)延绳钓主要作业渔场温跃层的时空变化特征.研究结果表明热带大西洋黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼延绳钓主要作业渔场温跃层的上界深度和温度存在着明显的季节性变化.温跃层上界深度呈现出冬深夏浅的季节性变化特征,大致呈纬向带状分布,12月至翌年4月份,15°N以北海域温跃层上界深度超过80 rn,同期10°S以南海域的多低于50 m;6～10月份的则相反.在赤道纬向区域温跃层上界温度在27℃以上,往南北两侧30°区域温度值依次递减至20℃及以下.温跃层下界深度和温度没有明显的季节性变化.温跃层下界深度高值区域的空间分布呈现“W”形状,深度值在220 m以上.在25°S以南,从南美洲到非洲西沿岸海域并延伸到安哥拉外海,以及10°N非洲西海岸外海,在1a中的大部分月份里,温跃层下界深度浅于150 m.在15°N以北和15°S以南区域下界温度大于15℃,在这之间的纬向区域下界温度低于14℃.全年在大西洋西部的5 °～ 15°N和5 °～15°S区域的温跃层厚度最大,在80～150 m之间,冬季和夏季呈现相反的分布特征;温跃层强度高值在5°S～ 15°N纬向区域,尤其是大西洋东部,介于0.15 ～ 0.25℃/m之间.根据文中揭示的大西洋金枪鱼延绳钓主要作业渔场区温跃层的时空变化特征,作者建议晚上大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼投钩深度应该在温跃层上界深度分布的附近水域;白天捕捞黄鳍金枪鱼投钩深度应该在温跃层下界深度分布的水域附近,大眼金枪鱼投钩深度要比黄鳍金枪鱼的更深.     

珠江伶仃河口湾及邻近内陆架的纵向环流与物质输运分析

根据实测资料分析了珠江伶仃河口湾与邻近内陆架在不同径流影响下的水体混合空间状态和季节变化特征。主要由河口湾表、中层冲淡水和内陆架底层上溯的高盐补偿流构成了河口湾和内陆架之间的净环流，在高径流量和西南大风的情况下，环流下移向内陆架扩展增强。计算表明，７月纵断面上的净环流输运是盐分纵向净通量的控制因素，输运方向指向上游，而其余季节则以向海的净平流输运为主。悬沙净通量主要受净平流及潮抽吸输运控制，潮抽吸     

ENSO知识讲座 第四讲 ENSO与大气遥相关

1 大气遥相关瓦克环流和哈得莱环流都是对热带海洋热源强迫的响应，为热力直接环流，属于准静止斜压运动。南方涛动正是反映了热带地区直接热力环流的年际变化。热带地区直接热力环流的年际变化使热带地区大气环流发生明显的年际变化，特别是反映在气压场和风场的变化上，从而影响了热带地区的气候变化，主要特征是降水、气温以及风的异常。     

渤、黄海每日海面热通量的计算

渤、黄海是三面环陆的半封闭海区，该海区的水平环流较小（一般５～１０ｃｍ／ｓ），温跃层的发展变化主要取决于海面热交换和垂直涡动混合及对流；东海是开阔海区，近岸海区受长江冲淡水影响，深水区有世界著名的黑潮，温跃层除受海面热交换和垂直涡动混合及对流影响外，还受平流影响，中国海最强的温跃层出现于渤、黄海。国内现有的中国海海面热通量计算结果有《渤、黄、东海海面热平衡图集》和《西北太平洋表面热平衡图集》，都是关于月平均的热通量，但计算温跃层的发展变化需要每日的海面热通量。我们依中国科学院海洋研究所气象组提供…     

中西太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼渔场时空分布与温跃层关系

为了解热带中西太平洋延绳钓黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)适宜的温跃层参数分布区间,采用Argo浮标温度信息和中西太平洋渔业委员会(The Western and Central Pacific Fisheries Commission,WCPFC)的黄鳍金枪鱼延绳钓渔获数据,绘制了热带中西太平洋月平均温跃层特征参数和月平均CPUE的空间叠加图,用于分析热带中西太平洋黄鳍金枪鱼中心渔场时空分布和温跃层特征参数间的关系。分析结果表明:热带中西太平洋温跃层上界深度、温度具有明显的季节性变化,而温跃层下界深度、温度季节性变化不明显,黄鳍金枪鱼中心渔场分布和温跃层季节性变化有关。全年中心渔场的位置分布在温跃层上界深度高值区域,随温跃层上界深度高值区域季节性南北移动。在新几内亚以东纬向区域(5°N~10°S,150°E~170°W)上界深度值全年都在70~100m之间,全年都是延绳钓黄鳍金枪鱼中心渔场。中心渔场上界温度多在26℃以上,但是在上界温度超过30℃区域,CPUE值较小。中心渔场主要分布在温跃层下界深度两条高值带之间区域,在温跃层下界深度超过300m和小于150m区域,CPUE值均偏低。中心渔场主要分布在下界温度低于13℃区域,下界温度超过17℃难以形成中心渔场。频次分析和经验累积分布函数计算其适宜温跃层特征参数分布,得出中西太平洋黄鳍金枪鱼适宜的温跃层上界温度和深度分别是27~29.9℃和70~109m;适宜的温跃层下界温度和深度分别是11~13.9℃和250~299m。文章初步得出中西太平洋黄鳍金枪鱼中心渔场温跃层各特征参数的适宜分布区间及季节变化特征,为我国金枪鱼实际生产作业提供技术支持。