南海北部陆架海域内潮特征的观测研究

利用2014年南海东沙岛西北部海域70余天的流速剖面高频观测资料,研究分析了该海区正压潮、内潮的时空分布特征。结果表明,观测海区正压潮流以O_1,K_1,M_2,S_2为主;斜压潮流中,除四大分潮之外,MU_2与2Q_1分潮能量也较强;内潮的主轴方向基本沿东南-西北方向,近似与局地等深线垂直。全日内潮的锁相部分占全日内潮能量的17.5%,而半日内潮的锁相部分占半日内潮能量的30%;进一步研究发现半日内潮主要由第一模态主导,而全日内潮第二模态占比50%,约为其第一模态能量的两倍;内潮模态能量占比显示出显著的大小潮调制的半月周期。对比不同垂向模态计算方法发现,当流速观测深度有限时,利用全水深温盐资料计算观测范围内流速垂向模态是更为准确的方式。     

台风Wayne过后南海北部陆架海域的近惯性振荡

1986年8月18日8616号台风维纳(Wayne)在南海中部生成,其后在南海北部迂回盘旋,前后3次穿越巴士海峡,9月4日在海南岛登陆。布放在海南岛东部陆架上的锚系浮标记录了台风中心过境前后风和近表层的海流响应。分析结果表明,台风中心过境造成海水强烈的近惯性运动,其影响大约持续了6—8d,近惯性振荡的频率为0.029 2周.h-1(周期约34.2h),高出当地的惯性振荡频率(0.028cph)4.3%。带通滤波所提取的惯性运动特征显示,台风过境后惯性振荡逐渐衰减,惯性圆逐渐向西南方向偏移。根据这一个例,探讨了台风条件下近表层流速与风速的关系以及台风尾迹中近惯性流流速衰减过程的经验描述,可为近海海洋工程设计提供参考。     

南海海洋动力过程观测与模拟研究进展

主要从动力学角度回顾了近年来与南海环流有关的南海物理海洋学调查与模拟研究的进展。目前,对南海上层海洋海盆和次海盆尺度季节性环流的基本模态已经有了比较一致的认识,对特定区域中尺度的环流特征也达成共识。已有的观测和数值模拟研究工作在以下几个方面取得了很大的进展：研究南海准定常涡旋的空间分布,获得其时间演化的主要特征及影响其形成和演化的可能因素;研究行星波动在南海环流建立与调整过程中的作用,获得南海低阶行星波动的速度场分布以及南海环流建立与调整的典型时间尺度;分析并讨论南海与其周边海域,尤其是与西太平洋海域水交换的形式及其影响因素,初步了解海峡水交换的季节差异及其水平和垂向结构,提出黑潮入侵南海的几种形式。未来南海环流的研究方向将扩展到能量学机制方面,并包括热量、动能、动量和涡度等物理量的多时空尺度迁移。     

南海上层对台风响应的模拟研究

利用中尺度海气耦合模式对2006年第1号台风Chanchu海气相互作用的模拟结果.分析了南海上层海洋对台风的热力和动力响应特征.研究发现:模拟的chanchu影响下南海SST分布与观测较为符合;与SST降低相对应的是混合层深度普遍增加,较大的海面冷却对应了较大的混合层加深;在台风作用下,海面上产生了一个气旋式环流,随着台风中心的移动而移动.流场呈现明显的不对称结构;模拟结果表明南海对台风的响应具有很明显的近惯性振荡特征.     

南海台风年活动时数的特征分析

本文用台风年活动时数场作为表征台风年活动量的指数。这个指数除了能表示一年中台风活动程度之外,还能表示台风活动的地理分布。以南海为例,本文用此指数研究了南海台风年活动量的特征。     

台风引起南海海表面降温的位置变化特征

台风过后通常会在上层海洋引起冷迹,即路径附近的海表而温度(sea surface temperature,SST)降低.本文利用多种卫星数据分析了12年(1998-2009)内经过中国南海的92个台风所引起的海表降温位置的分布特征.通过分析逐日微波遥感SST数据发现,64个台风(69.6%)引起了明显降温(降温≥2℃).其中,43个台风(46.7%)引起的最大降温位于台风路径右侧;13个台风(14.1%)引起的降温出现在路径附近;同时还有8个台风(8.7%)引起的最大降温明显位于路径左侧.台风引起的最大降温出现的位置主要集中在路径左右两侧100km范围内.统计分析表明台风之前存在于上层海洋环境的冷涡,特别是强冷涡,在台风引起的海表面降温和位置分布中可能起着重要的作用.     

南海北部台风引起的广西近岸增减水研究

引起广西近岸增减水主要是台风导致的风暴潮所致。受台风影响,北海站42年中最大增水1.45m,最大减水-1.87m。受台风走向影响,广西近海总是先减水后增水。引起广西近海增减水除去台风直接作用外,还有广东沿海陆架波西传的间接作用。西传的陆架波一部分直接穿过琼州海峡进入北部湾,另一部分绕过海南岛以顺时针方式进入北部湾。2001年7月6日,台风"尤特"已在珠江口北岸登陆,可是7月8日却在广西近海普遍引起20cm以上增水。7月2日18时,台风"榴莲"已经在广西登陆,但是西传的陆架波使广西沿岸发生很强的西向流,表层地转流流速接近92cm/s。广西沿岸增减水除去台风直接与间接作用外,还有地形的影响与大气重力波的强化作用。     

登陆型台风“尤特”积云对流参数化方案的数值模拟研究

利用中尺度气象模式WRF-ARW 3.7.1版本,选取6种积云对流参数化方案,对台风"尤特"进行了数值模拟敏感性试验,讨论了不同积云对流参数化方案对影响我国最大的西北太平洋登陆型台风的模拟情况。结果表明:积云对流参数化方案对台风路径和强度影响较为明显;模式对大尺度环流配置模拟的差异是造成台风路径差异的主要原因;在模拟时间较长的情况下,台风核心区对流层中下层的不稳定层结及较为强盛的上升运动使得台风强度偏强。     

南海温跃层对台风过程响应的数值模拟研究

本文基于改进的垂向28层NERSC-HYCOM海洋模式,采用两层嵌套形式,对南海温跃层进行数值模拟研究,并探究其对台风过程的响应,检验证明,改进的垂向28层HYCOM模式比原22层模式对南海温跃层的模拟能力有了很大的提高,能较好地反映出跃层的基本形态及季节变化。通过台风影响温跃层深度变化的个例研究与统计分析,得出台风对路经海域的温跃层的影响可划分为4种类型:即时响应型,持续变化型,双跃层型,微小影响型,并且认为形成上述不同类型的原因主要有以下两个方面:台风自身风力大小与作用时间长短;台风经过前后的本地风力大小。     

南海北部陆架区两个台风过境时近惯性运动的若干特征

Features of near-inertial motions on the shelf(60 m deep) of the northern South China Sea were observed under the passage of two typhoons during the summer of 2009. There are two peaks in spectra at both sub-inertial and super-inertial frequencies. The super-inertial energy maximizes near the surface, while the sub-inertial energy maximizes at a deeper layer of 15 m. The sub-inertial shift of frequency is induced by the negative background vorticity. The super-inertial shift is probably attributed to the near-inertial wave propagating from higher latitudes. The near-inertial currents exhibit a two-layer pattern being separated at mid-depth(25–30 m), with the phase in the upper layer being nearly opposite to that in the lower layer. The vertical propagation of phase implies that the near-inertial energy is not dominantly downward. The upward flux of the near-inertial energy is more evident at the surface layer(17 m). There exist two boundaries at 17 and 40 m, where the near-inertial energy is reflected upward and downward. The near-inertial motion is intermittent and can reach a peak of as much as 30 cm/s. The passage of Typhoon Nangka generates an intensive near-inertial event, but Typhoon Linfa does not. This difference is attributed to the relative mooring locations, which is on the right hand side of Nangka's path(leading to a wind pattern rotating clockwise with time) and is on the left hand side of Linfa's path(leading to a wind pattern rotating anti-clockwise with time).     

恐怖台风狂暴“尤特”——历史记下的2001年台风2．3．4

最近，号称“飞燕”、“榴莲”和“尤特”的三股台风频频光顾我国福建、广东、广西沿海地区。其所到之处，横行无忌，暴戾乖张，给当地造成巨大财产损失和人员伤亡。各种传媒不断发出惊呼人们惊恐之余发问：     

南海北部一次台风浪过程的数值模拟

采用Holland 模型将2009 年6 号台风莫拉菲参数化, 并通过一个权重系数将模型风场和背景风场叠加起来, 构造了南海北部台风过境时的风场。随后通过时空插值, 将该风场以空间分辨率5′×5′、时间步长1 h 的精度输入到SWAN(Simulating Waves Nearshore)模式中, 模拟了莫拉菲台风通过时南海北部的海浪场。然后使用Jason-2 卫星波高数据对模式进行了验证, 结果表明模式结果与实测值吻合良好。利用模式结果我们分析了台风中心和海浪场的最大有效波高中心的位置关系, 以及台风风场结构和海浪场结构的关系。最后, 通过计算海浪场的能量并将其与风要素和浪要素对比, 我们研究了台风过境期间海浪场的动力机制。     

WRF模式空间分辨率对南海台风模拟的敏感性分析

为准确模拟南中国海台风路径和强度,对建立的WRF模式开展水平和垂向网格分辨率的敏感性分析。水平网格分辨率分别采用5 km,10 km,20 km,30 km以及15 km和5 km的嵌套方案等5种情况,垂向网格分辨率采用35层、28层和20层等3种情况,顶部最大压强采用1000 Pa,2000 Pa,3500 Pa和5000 Pa等4种情况,针对台风"启德"的路径和强度进行模拟分析。对不同条件组合下的台风路径、风速和海面压强进行对比,发现水平和垂向网格分辨率对台风路径的影响比较有限,对台风强度的影响相对显著。基于高精度空间分辨率模拟得到的台风强度与实测值吻合更好,采用嵌套网格技术对计算结果精度的提高效果显著。采用35层的垂向分辨率得到的模拟结果明显优于基于20层和28层得到的模拟结果。经过对比分析,确定适用于本研究的最优参数设置：水平空间分辨率采用15 km和5 km的双向嵌套网格方案;垂向分层为35层,顶部最大压强为2000 Pa。     

厄尔尼诺与南海台风活动的初步分析

厄尔尼诺(EL-Nino)与台风活动的关系问题日益引起人们的注意。我们曾分析过1982—1983年厄尔尼诺出现期间南海台风活动的特点。这里试就近百年来厄尔尼诺与南海台风活动关系作一初步分析,希望能得到对南海台风长期预报有用的信息。     

南海北部陆架区内波的演变与耗散机制

海洋是多尺度强迫-耗散系统,机械能主要在大尺度输入,在小尺度耗散。在大、中尺度运动的能量向小尺度湍流传递过程中,内波扮演着重要角色。内波的生成和破碎可打破海洋动力平衡,而在陆架区,内波（主要是内孤立波）的浅化演变与耗散则是驱动湍流混合的关键过程。通过长期的理论、观测与数值模拟研究,目前已认识到内波浅化过程中主要发生如下演变：波形调制、极性转变、裂变、破碎与耗散。相较于直接发生破碎,浅化演变过程中的裂变及其引发的剪切不稳定和对流不稳定是内孤立波在陆架区的主要耗散机制,显著调制陆架区的跃层混合。从能量串级的角度讲,内孤立波浅化裂变为动力不稳定的高频内波是潮能串级的重要通道。本文简要回顾南海北部陆架区内波的研究历史,并着重总结内波在陆架区演变与耗散机制的研究进展。     

南海主要珊瑚礁水域软骨鱼类的组成与分布

利用1998年3~5月和1999年5~6月在西沙和南沙的12座珊瑚礁水域渔业资源专业调查资料以及1998年2月~1999年12月在南沙群岛水域进行的渔业资源监测调查资料,分析讨论了南海珊瑚礁水域软骨鱼类的组成与分布。专业调查结果:捕获软骨鱼类14属16种,渔获量计64尾2 844.1kg,优势种为大眼角鲨、鼬鲨、日本燕、侧条真鲨、灰六鳃鲨;监测调查表明南沙珊瑚礁水域的软骨鱼类在全年均可捕获,产量的变动主要与捕捞努力量相关。综合2种调查知:软骨鱼类在南海珊瑚礁水域总体分布范围较广,单鱼种在各个岛礁表现出一定的地域分布性;南海珊瑚礁区捕获软骨鱼类的主要作业方式为延绳钓和大型流刺网。     

2007年春季南海西北部陆架区海域浮游植物的群落结构

据2007年春季在南海西北部陆架区海域进行的网采浮游植物调查数据,分析了浮游植物群落的结构特征．此次共鉴定出浮游植物4门318种,其中硅藻类183种,甲藻类128种,蓝藻类5种,金藻类2种．大部分海域浮游植物种类数在40～70种之间,外海区域的种类数稍高于沿岸．浮游植物密度的变化范围为0．22×10。～3683．85×10。eells／m’,平均值（标准偏差）为97．49×10。（±437．38×10。）cel｜s／m。．其高值区主要位于粤西近岸海域,向外海呈递减趋势．调查海域硅藻类的平均密度（标准偏差）最高,为93．82×10。（±434．34×10。）cells／m’;甲藻类的次之,为3．65×10。（±9．08×10。）cells／m’．浮游植物优势种主要有拟旋链角毛藻（Chaetocerospseudocurvisetus）、细弱海链藻（Thalassiosirasubtilis）、中肋骨条藻（Skeletonemacostatum）、劳氏角毛藻（Chaetocerosloren—zianus）和菱形海线藻（Thalassionemanitzschioides）．该调查海域浮游植物多样性指数的变化范围为1．48～6．23,平均值（标准偏差）为4．70（±1．03）,其分布趋势与浮游植物密度的分布趋势大致相反．将站位依等深线划分为粤西近岸海区、琼东南近岸海区和外海海区,应用非度量多维标度（nMDS）和聚类分析法分析这3个海区的浮游植物群落结构差异,并通过ANOSIM和SIMPER进行检验．结果表明3个海区之间浮游植物群落结构具有显著性差异,且粤西近岸海区与外海海区之间差异性较高．近岸种拟旋链角毛藻和中肋骨条藻在粤西近岸海区为最主要的优势种,而外海海区优势种较多,且大部分为大洋暖水性种类．     

2015年台风“彩虹”过境后下山冷急流引起的南海北部海域异常海面降温

This study deals with a unusual cooling event after Typhoon Mujigea passed over the northern South China Sea(SCS) in October 2015. We analyze the satellite sea surface temperature(SST) time series from October 3 to 18,2015 and find that the cooling process in the coastal ocean had two different stages. The first stage occurred immediately after typhoon passage on October 3, and reached a maximum SST drop of –2℃ on October 7 as the usual cold wake after typhoon. The second stage or the unusual extended cooling event occurred after 7d of the typhoon passage, and lasted for 5d from October 10 to 15. The maximum SST cooling was –4℃ and occurred after 12d of typhoon passage. The mechanism analysis results indicate that after landing and moving northwestward to the Yunnan-Guizhou Plateau(YGP), Typhoon Mujigea(2015) met the westerly wind front on October 5. The lowpressure and positive-vorticity disturbances to the front triggered meridional air flow and low-pressure trough,thus induced a katabatic cold jet downward from the Qinghai-Tibet Plateau(QTP) passing through the YGP to the northwestern SCS. The second cooling reached the maximum SST drop 4d later after the maximum air temperature drop of –9℃ on October 11. The simultaneous air temperature and SST observations at three coastal stations reveal that it is this katabatic cold jet intrusion to lead the unusual SST cooling event.     

南海北部流切变环境中台风引起的近惯性振荡的比较研究

通过2008年和2009年布放在南海北部的声学多普勒流速剖面仪(ADCP)锚系潜标,本文观测到了三次由台风引起的近惯性振荡(NIO)事件,分别编号为2008a,2009a,2009b,并对其进行了比较研究.其中2008a在三次事件中强度最大,持续时间最长(15 d),而2009a和2009b仅分别持续了4 d和8 d.三次事件的垂直能量分布和位相传播有明显的区别.在频率偏移方面,2008a的峰值频率略低于局地科氏频率(红移),而2009a和2009b则体现出蓝移.不同的NIO事件的特征表现主要由台风扰动和背景流场环境共同决定,特别是背景流场通过平流和调制作用在其中起了重要的作用.本文的研究为不同背景流场中NIO的不同响应提供了观测的证据.通过分析数模提供的背景流场的涡度和有效科氏频率,2008a事件中较强的振幅和较长的持续时间是由于背景的剪切流场的波导效应造成,其改变了台风过后NIO的能量分布,将入射波能量集中于负涡度区域.而2009a和2009b事件中由于涡度不明显,因此没有类似效应.