热带东印度洋表层环流季节变化特征研究

利用近20年的卫星遥感海面绝对动力高度(Absolute Dynamic Topography,ADT)数据、表层流数据及Argos表面漂流浮标数据等研究了热带东印度洋表层环流的季节变化特征。分析结果显示,热带东印度洋表层环流的变化与季风演替基本同步,赤道以北海域环流季节变化特征甚为显著。与此大尺度环流年循环同步,孟加拉湾湾口环流也相应变化:湾口东部在5~9月为南向流,一直延伸至苏门答腊岛外海,其他月份,从湾口东部至整个苏门答腊岛外海(4°S以北)为北向流;湾口西部经向流的变化大体与东部相反。Argos漂流浮标轨迹进一步揭示了湾内外各季节水交换路径:西南季风期,源自阿拉伯海及印度半岛南部海域的漂流浮标主要通过西南季风漂流由湾口西侧进入湾内,湾内的漂流浮标通过湾口东侧沿着苏门答腊岛进入赤道印度洋;东北季风期,漂流浮标进出湾口的途径大体与西南季风期相反。本研究还表明,季风海流及赤道急流的纬向流速季节变化最大,而经向流速的季节方差最大的则为东印度沿岸流及拉克沙群岛高压(拉克沙群岛低压)。     

印度洋混合层盐度季节变化机制研究

本文利用Argo盐度、SODA海流量、OAFlux蒸发量和TRMM降水量等数据,采用盐度收支方程定量给出了印度洋混合层盐度的收支,揭示了整个印度洋净淡水通量项、平流项、垂向卷夹项的分布、季节变化特征及其对混合层盐度变化的主要贡献。结果表明,就多年平均而言,平流项负贡献（15.14%）大于正贡献（9.89%）,说明平流输送把低盐水输送到高盐海域,导致印度洋高盐海域混合层的盐度降低。净淡水通量项的分布和季节变化与降水量基本一致,且正贡献（13.70%）大于负贡献（7.81%）,说明净淡水通量项使印度洋的混合层盐度升高（因为多年平均蒸发量大于降水量）。盐度季节变化显著海域的进一步分析表明,6−11月,西南季风漂流把赤道西印度洋的低盐水（相对阿拉伯海高盐水而言）输送到阿拉伯海西部海域,导致该海域的盐度降低。平流输送把孟加拉湾湾口和中部的高盐水带到北部海域,是导致北部海域盐度升高的主要原因。     

阿拉伯海淡水输运量的季节变化特征研究

本文利用简单海洋模式同化再分析产品等资料,阐述了阿拉伯海与赤道西印度洋,阿拉伯海与阿曼湾之间淡水输运量的季节变化特征,揭示了阿拉伯海淡水输运量的基本平衡和季节变化特征。结果表明,阿拉伯海得到的淡水输运量(包括来自赤道西印度洋、河流)和失去的淡水输运量(包括降水量减蒸发量、向阿曼湾输运)基本相当。阿拉伯海通过海气交换失去的淡水(降水量减蒸发量)主要由来自赤道西印度洋(包括孟加拉湾)的淡水输运来补偿,赤道西印度洋向阿拉伯海的淡水输运对维持阿拉伯海的盐度基本平衡起到至关重要的作用。阿拉伯海的淡水输运量在1?6月和12月为负值,失去淡水;7?11月为正值,9月最大,得到淡水。阿拉伯海的净淡水输运量的季节变化特征表现为单峰现象。阿拉伯海与赤道西印度洋(9°N断面）的淡水输运量主要出现在表层至约200 m层,多年平均约为0.1×106 m3/s,向阿拉伯海输运。从10月至翌年3月,来自孟加拉湾的低盐水向阿拉伯海输运,该输运主要出现在印度半岛西南端近海约60 m层以浅区域。夏季和秋季,出现在索马里半岛东部海域的涡旋(大回旋)引起的输运(涡旋的西部低盐水向北输运,东部高盐水向南输运),不仅输运量是一年当中最大的,而且影响的深度可达约300 m。该输运从6月开始形成,8?9月最强,11月迅速减弱。阿拉伯海与阿曼湾的淡水输运量较小,其垂直分布呈现3层结构,表层至10 m层,高盐水向阿拉伯海输运;15～170 m层,低盐水向阿曼湾输运;175～400 m层,高盐水向阿拉伯海输运。阿曼湾湾口断面多年平均淡水输运量约为0.39×104 m3/s,向阿曼湾输运。     

北太平洋热带水体积的年际变化及其变化机制

利用EN4(the UK Met Office EN4.2.1 analyses)盐度数据发现北太平洋副热带高盐中心——北太平洋热带水(NPTW)的海表面积与体积在2000—2008年、2014—2017年存在下降趋势,2008—2014年期间存在上升趋势,进一步的研究表明,这些变化与太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换紧密相关。利用淡水通量数据以及ECCO2(Circulation and Climate of the Ocean, Phase II)流场数据计算分析后表明,淡水通量对NPTW的变化贡献较小,而水平输运对NPTW的表面积以及体积变化贡献较大,这与PDO正(负)位相期间北赤道流(NEC)的向北(南)摆动有关。     

西北太平洋热带气旋发生的时空变化特征

利用中国气象局整编的1949-1988年的《台风年鉴》和1989-2000年的《热带气旋年鉴》资料，统计分析了西北太平洋热带气旋的主要发生源地、各强度等级热带气旋发生的经纬度变化特征、各强度等级热带气旋发生源地和发生频率的季节变化特征。结果表明：西北太平洋有三个热带气旋的主要发生地，分别是南海中北部偏东洋面、菲律宾以东至加罗林群岛之间的洋面、加罗林群岛一带洋面；热带气旋强度越强，发生位置越偏南、偏东；热带气旋平均发生源地存在明显的季节变化特征，冬季平均发生源地偏南偏东，以后逐渐向北向西偏移，夏季以后又向南向东偏移；各强度等级热带气旋2月平均发生频率最小，8月平均发生频率最大，全年TC较集中地发生在7～10月期间。     

北太平洋经向热输送的季节变化

利用1958-2007年间的月平均SODA资料,较系统地研究了北太平洋经向热输送的基本特征和季节变化,并探讨了热输送季节变化的可能原因.结果表明,北太平洋经向净热输送的季节变化具有明显的区域性特征,在14°N以南海域热输送的季节变化较显著,而在14°N以北海域则较小;北太平洋经向净热输送的季节变化在很大程度上是由同一纬...     

太平洋东边界波浪输运

通过计算2000年涌浪指标(swell index)的全球分布,发现太平洋东边界赤道附近区域存在涌浪池.利用ECMWF再分析波浪资料,计算出2000年全球月平均波浪体积输运.比较2000年全球月平均波浪体积输运和2000年QUICKSCAT月平均风场,发现在赤道太平洋东边界涌浪池区域内的波浪输运方向和风向存在很大的差别,两者方向相差大约90°.这进一步验证了该地区涌浪池存在的真实性.研究发现,赤道太平洋东边界涌浪主要来源于北太平洋和南太平洋的西风带对应的海区.在涌浪池区域内分别在2.5°S和2.5°N取两条边界(边界起点为125°W,终点为美洲大陆西边界),计算通过这两条边界进入赤道区域涌浪的Stokes体积净输运量.结果表明,不同月份通过南、北两条边界波浪的净输运量与当月南、北太平洋西风带的风浪强度密切相关.同时指出了,涌浪的体积输运将会对大洋环流系统产生潜在的重要影响.     

北太平洋经向盐量输送的季节变化

利用1958—2007年间的月平均SODA (Simple Ocean Data Assimilation/海洋同化数据)资料,较系统地研究了北太平洋经向盐量输送的基本特征和季节变化,并探讨了盐量输送季节变化的可能原因.结果表明,北太平洋净经向盐量输送的季节变化具有明显的区域性特征,在14°N以南海域盐量输送的季节变化较显著,而在14°N以北海域则较小;北太平洋净经向盐量输送的季节变化在很大程度上是由同一纬度上 Ekman 盐量输送和中东太平洋经向盐量输送的季节变化引起的.     

1980～1999年热带太平洋次表层盐度年际变化同化数据分析

通过统计方法利用一套海洋同化数据分析了热带太平洋次表层的盐度变化特征.结果表明次表层盐度的年际变化与ENSO相关,且次表层盐度信号区域呈东西方向“跷跷板”的分布.对影响这些次表层的盐度信号区域平均的纬向平流、经向平流、垂直运动和淡水通量异常等因素进行了分析,并且与影响表层盐度年际变化模态的影响因素差异进行了比较,结果表明,纬向平流的异常对表层盐度的异常变化影响较大,而对次表层盐度异常有较大影响的是海水的垂直运动异常.     

西太平洋暖池热盐结构的季节变化

Using the 28°C isotherm to define the Western Pacific Warm Pool(WPWP), this study analyzes the seasonal variability of the WPWP thermohaline structure on the basis of the monthly-averaged sea temperature and salinity data from 1950 to 2011, and the dynamic and thermodynamic mechanisms based on the monthly-averaged wind,precipitation, net heat fluxes and current velocity data. A DT=–0.4°C is more suitable than other temperature criterion for determining the mixed layer(ML) and barrier layer(BL) over the WPWP using monthly-averaged temperature and salinity data. The WPWP has a particular thermohaline structure and can be vertically divided into three layers, i.e., the ML, BL, and deep layer(DL). The BL thickness(BLT) is the thickest, while the ML thickness(MLT) is the thinnest. The MLT has a similar seasonal variation to the DL thickness(DLT) and BLT.They are all thicker in spring and fall but thinner in summer. The temperatures of the ML and BL are both higher in spring and autumn but lower in winter and summer with an annual amplitude of 0.15°C, while the temperature of the DL is higher in May and lower in August. The averaged salinities at these three layers are all higher in March but lower in September, with annual ranges of 0.41–0.45. Zonal currents, i.e., the South Equatorial Current(SEC)and North Equatorial Counter Current(NECC), and winds may be the main dynamic factors driving the seasonal variability in the WPWP thermohaline structure, while precipitation and net heat fluxes are both important thermodynamic factors. Higher(lower) winds cause both the MLT and BLT to thicken(thin), a stronger(weaker)NECC induces MLT, BLT, and DLT to thin(thicken), and a stronger(weaker) SEC causes both the MLT and BLT to thicken(thin) and the DLT to thin(thicken). An increase(decrease) in the net heat fluxes causes the MLT and BLT to thicken(thin) but the DLT to thin(thicken), while a stronger(weaker) precipitation favors thinner(thicker)MLT but thicker(thinner) BLT and DLT. In addition, a stronger(weaker) NECC and SEC cause the temperature of the three layers to decrease(increase), while the seasonal variability in salinity at the ML, BL, and DL might be controlled by the subtropical cell(STC).     

Interannual variability of mixed layer depth and heat storage of upper layer in the tropical Pacific Ocean

By using the upper layer data(downloaded from the web of the Scripps Institution of Oceanography ),the interannual variability of the heat storage of upper layer(from surface to 400 m depth) and the mixed layer depth in the tropical Pacific Ocean are investigated. The abnormal signal of the warm event comes from the central and west Pacific Ocean, whereas it is regarded that the abnormal signal of the warm event comes from the east Pacific Ocean in the popular viewpoint. From the viewpoint on the evolution of the interannual variability of the mixed layer depth and the heat storage of the whole upper layer, the difference between the two types of E1Nino is so small that it can be neglected. During these two E1Nino/La Nina events( 1972/1973 and 1997/1998), other than the case of the heat storage or for the mixed layer depth, the abnormal signal propagates from the central and west Pacific Ocean to the east usually by the path along the equator whereas the abnormal signal propagates from the east to the west by the path northern to the equator. For the interannual variability, the evolution of the mixed layer depth corresponds to that of the heat storage in the upper layer very well. This is quite different from the evolution of seasonality.     

北太平洋Hadley 环流纬向结构的季节和年际变化

为了描述北太平洋上空Hadley 环流的纬向结构特征, 利用NCEP 再分析资料(1979～2010 年), 研究了北太平洋上空Hadley 环流纬向结构的季节和年际变化。发现在西太平洋, Hadley 环流季节性上升支呈西北-东南倾斜, 其垂向核心位于对流层中层, 纬向核心在北半球冬季(夏季)位于日界线附近(150°E); 而永久性上升支主要在东太平洋, 其垂向核心位于对流层低层, 且沿经度东移逐渐增强。根据纬向环流结构特征, 北半球冬季环流形态分为3 个区域: 160°E 以西, 主要表现为低层辐合高层辐散;160°E～130°W, 主要表现为高层辐合; 130°W 以东, 表现为低层辐合高层辐散特征。相似地, 北半球夏季环流形态也可沿纬向分为如下3 个区域: 165°E 以西、165°E～165°W 和165°W 以东, 分别对应东亚夏季风主导经圈环流区、过渡区、Hadley 环流主导经圈环流区。在年际变化上, 北太平洋Hadley 环流与ENSO 有很强的相关, 这与前人的研究是一致的。因此北太平洋上空Hadley 环流具有显著的空间性态, 并且对应时间尺度不同, 影响其变化的主要因素也不尽相同。     

西太平洋暖池研究综述

西太平洋暖池（Western Pacific Warm Pool）是全球海温最高的海域,汇聚了巨大的热能,在地球气候系统中具有非常重要的作用。本文综述了近30年来有关西太平洋暖池的研究进展,包括西太平洋暖池的维持机制、在不同时间尺度西太平洋暖池的变异特征和物理机制,以及西太平洋暖池的观测和数值模拟等领域的研究进展。西太平洋暖池的维持是现有地形下大气过程和海洋过程相互作用导致的,在季节内到世纪尺度均存在很强的变化。其中：季节内变化的驱动机制主要包括与大气季节内振荡(Madden Julian Oscillation)相关的对流和海表面热通量变化,以及海洋波动等海洋动力过程;季节变化主要是太阳辐射的季节变化导致;在年际尺度上,西太平洋暖池作为El Ni?o-Southern Oscillation的一部分而振荡具有显著年际变化;太平洋代际振荡（Pacific Decadal Oscillation）和大西洋代际振荡（Atlantic Multi-decadal Oscillation）驱动着西太平洋暖池的年代际变化;世纪尺度的变化显示全球变暖背景下西太平洋暖池存在扩张趋势。人类对西太平洋暖池的系统观测始于海洋观测卫星的使用,随后历经WCRP/TOGA、TAO/TRITON、TOGA-COARE、WOCE、Argo、SPICE、NPOCE等多个观测计划,极大促进了西太平洋暖池的研究。但截止到第五次耦合模式比对计划（Coupled Model Intercomparison Project 5）,多数气候模式仍未能克服热带模拟偏差,对西太平洋暖池的模拟效果较差,表明在西太平洋暖池动力学的理解和模拟方面仍有较大进步空间。     

Temporal variability of winter mixed layer in the mid-to high-latitude North Pacific

Temperature and salinity data from 2001 through 2005 from Argo profiling floats have been analyzed to examine the time evolution of the mixed layer depth (MLD) and density in the late fall to early spring in mid to high latitudes of the North Pacific. To examine MLD variations on various time scales from several days to seasonal, relatively small criteria (0.03 kg m⁻³ in density and 0.2°C in temperature) are used to determine MLD. Our analysis emphasizes that maximum MLD in some regions occurs much earlier than expected. We also observe systematic differences in timing between maximum mixed layer depth and density. Specifically, in the formation regions of the Subtropical and Central Mode Waters and in the Bering Sea, where the winter mixed layer is deep, MLD reaches its maximum in late winter (February and March), as expected. In the eastern subarctic North Pacific, however, the shallow, strong, permanent halocline prevents the mixed layer from deepening after early January, resulting in a range of timings of maximum MLD between January and April. In the southern subtropics from 20° to 30°N, where the winter mixed layer is relatively shallow, MLD reaches a maximum even earlier in December–January. In each region, MLD fluctuates on short time scales as it increases from late fall through early winter. Corresponding to this short-term variation, maximum MLD almost always occurs 0 to 100 days earlier than maximum mixed layer density in all regions.     

Two Modes of Salinity and Temperature Variation in the Surface Layer of the Pacific Warm Pool

The characteristics of temperature and salinity variation in the Pacific warm pool were investigated using Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis on one year's temperature and salinity data in the surface layer (0–50 m) obtained from the Triangle Trans-Ocean Buoy Network (TRITON) buoy array. Two dominant modes of surface temperature and salinity variation were found. One is a positive correlation mode where temperature and salinity were scattered almost parallel to isopycnal lines in a T-S diagram, which has little effect on the density field. The other is a negative correlation mode where temperature and salinity were distributed across isopycnal lines, which has a substantial impact on the density field. In particular, we found that the negative correlation mode at 5°N, 156°E was predominant on a seasonal time scale and contributed to the surface dynamic height variation, and therefore to surface geostrophic current. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

孟加拉湾海洋热浪季节变化特征与可能成因

本文基于1982−2021年的NOAA最优插值海表温度等资料,分析了孟加拉湾海洋热浪季节分布特征与可能成因。结果表明：大致以斯里兰卡岛与缅甸伊洛瓦底江河口连线为界,孟加拉湾西北部与东南部海域海洋热浪频率和天数呈现出不同的季节变化特征。在湾西北部海域,海洋热浪频率和天数季节变化较显著,均在夏季达到最大,春、秋季次之,冬季最少。而在湾东南部海域,二者的季节变化相对较弱。依据海洋热浪累积强度将海洋热浪从弱至强分为I～IV4种等级。分析显示,I类和II类较弱海洋热浪主要发生于夏、秋季的湾西部或西北部海域;III类以上严重海洋热浪则多发于春季的安达曼海和湾东南部海域以及夏季的缅甸西南部海域。进一步分析表明,在春、夏和秋季大部分海洋热浪活跃区,较浅的混合层及海表净热通量的变化对这些海区海洋热浪活动可能起主要作用,而冬季湾东南部海域海洋热浪形成与维持可能主要与赤道远地强迫有关。     

Seasonal variability of tropical cyclones generated over the South China Sea

The seasonal variability of tropical cyclones (CTCs) generated over the South China Sea (SCS) from 1948 to 2003 is analyzed. It peaks in occurrence in August and few generate in late winter (from January to March). The seasonal activity is attributed to the variability of atmosphere and ocean environments associated with the monsoon system. It is found that the monsoonal characteristics of the SCS basically determine the region of tropical cyclone (TC) genesis in each month.     

热带西太平洋浮力频率的垂直分布和经向变化

根据实测资料(1986-1990年),分析了热带西太平洋(165°E,10°N～10°S)浮力频率的垂直分布和经向变化,讨论了浮力频率与海水稳定度和海洋内波位能的关系。分析结果表明,赤道海域浮力频率的垂直分布和经向变化具有明显的年际变化。其垂直分布的特点是:浮力频率的垂直变化与位温梯度dθdz的垂直变化相似。在ENSO前期或初期,浮力频率在垂直方向上的极大值达到最大,此时跃层最强,但其厚度最薄;在LaNi na期间,垂直方向的极大值明显小于ENSO前期和初期,此时跃层较厚,跃层强度次之;在ENSO末期,垂直方向上的极值介于上述两者之间。此时跃层厚度最为深厚,跃层强度最弱。浮力频率的经向变化是:在ENSO前期和初期,赤道海域的垂向极大值明显高于赤道外海洋;在LaNi na期间,它明显低于赤道外海洋;而在ENSO末期,则与赤道外海洋无显著差异;在8°N,有一个近乎定常的浮力频率峰值,几乎与ENSO或LaNi na的年际变化无关。     

阿拉伯海东南海域盐度收支的季节变化

采用SODA海洋同化产品的月平均资料,本文分析了阿拉伯海东南海域表层盐度的季节变化特征,发现局地海面淡水通量不能解释盐度的变化。两个典型区域的表层海水盐度收支分析表明,海洋的平流输送是造成阿拉伯海东南海域盐度冬季降低、夏季升高的主要原因,而淡水通量仅在夏季印度西侧沿岸区域造成盐度降低。冬季,东北季风环流将孟加拉湾北部的低盐水沿同纬度输送到阿拉伯海,然后向北输送,使表层海水盐度降低;夏季,西南季风环流把阿拉伯海西北部的高盐水向南、向东输送,使阿拉伯海东南海域盐度升高。受地理位置因素的影响,阿拉伯海东南海域表层盐度的变化冬季明显强于夏季。