孟加拉湾及其邻近海域海表日增温的季节变化特征及其机制研究

利用1998―2007年Seaflux资料结合太阳短波辐射及海面风场数据,分析了孟加拉湾海表日增温（Diurnal Warming of Sea Surface Temperature, dSST）的季节变化特征及其形成机制。结果显示,在赤道海域（5.0°N以南）,dSST以年周期变化为主并呈现12月至次年5月高、6—11月低的单峰结构,在湾内（5.0°N以北）,dSST则表现出显著的半年周期变化而呈现独特的春、秋季高,夏、冬季低的双峰结构。dSST空间分布形态春季呈湾中部高、四周低的态势;秋季湾口较低、湾内及赤道海域较高;夏、冬季形态基本一致均呈赤道高、湾内低的格局,但夏、冬季湾内高值中心略有不同,分别位于斯里兰卡岛东北部近海及湾西边界区。进一步分析表明,海面风速对整个研究海域的影响均较为重要,因此决定了dSST空间分布形态的季节变化。太阳短波辐射对湾内dSST季节变化的影响也较为重要,但在湾口以南至赤道大部分海域的影响较弱。     

2008年孟加拉湾春季暖池生消过程的热收支诊断分析

在夏季风爆发前孟加拉湾会出现季节性暖池,在季风爆发后它则快速消失。本文利用RAMA浮标阵列中孟加拉湾中部浮标的观测资料,通过进行混合层热收支诊断,对2008年孟加拉湾春季暖池的生消过程进行了分析。结果表明:热通量项主导了暖池的生成和消亡过程,它在暖池生成期表现为强加热效应,而在暖池消亡期变为强冷却效应;垂向卷夹的冷却作用在暖池生成阶段比较突出;温度平流项的冷却作用在冬季较强。对热通量项的进一步分析表明:短波辐射平均热效应在暖池生成期高达0.32℃/d,而在暖池消亡期降低一半,这是使热通量项在两个时期有不同表现的根本原因;潜热通量在各阶段的平均冷却效应基本保持不变,都在-0.14℃/d左右;长波辐射的冷却效应在暖池生成期比较显著,一定程度上减缓了海温的上升速度;感热通量的热效应相对较小。     

阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的季节形态及动力机制

本研究利用Argo温盐、Aquarius遥感盐度等资料,研究了阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾的主要路径及季节变化机制.分析显示阿拉伯海高盐水入侵孟加拉湾存在3种类型,即夏季型、冬季型和春季型.夏季型入侵发生在湾口西部,入侵时间为7—10月,净体积输送达1.53 Sv.冬季型(12月至次年1月)和春季型(3—5月)阿拉伯海高...     

孟加拉湾中尺度涡的总体特征与季节变化

采用AVISO提供的中尺度涡最新数据集,分析了孟加拉湾1993—2016年中尺度涡的总体特征和季节变化。结果表明:研究期间在孟加拉湾共有822个气旋涡,731个反气旋涡,主要分布在湾北部(15°N以北海域)和安达曼海。涡旋生命周期以28～59 d为主,平均振幅为7. 5 cm,平均半径为119. 6 km。在纬度变化上,涡旋振幅随纬度的增加有两个峰值,分别位于6°～9°N和15°～20°N之间,而涡旋半径随纬度增加而减少。涡旋的振幅、半径在随生命周期演变过程中生长过程较慢,消散过程较快。气旋涡和反气旋涡主要是向西移动,且均以向赤道方向偏移为主。在季节变化上,孟加拉湾较长生命周期(60 d以上)的中尺度涡具有明显的季节变化,春季生成的涡旋数量最多,冬季次之,夏季最少。通过合成分析得出风应力旋度是孟加拉湾中尺度涡季节变化的主要原因,而沿岸Kelvin波激发的西传Rossby波对涡旋的产生也有一定影响。涡动能分析表明,涡动能的高值区主要位于海盆的西边界和斯里兰卡东部海域,同时,在冬季、春季海盆的西边界和夏季、秋季海盆的北部涡旋活动较多的区域对应着较大的涡动能。     

夏季巴拉望岛西北部海域净热通量的时空变化特征和形成机理初析

利用OAFLUX气候态月平均热通量资料及TMI云量、降雨、SST和QuikScat风场资料,对南海、特别是巴拉望岛西北海域净热通量的时空特征进行了深入分析.研究发现,夏季在巴拉望岛西北海域存在一局域净热通量极小值区,在7月份该海域海洋甚至呈现失热达20 W/m2情况.分析认为该局地净热通量异常可能与南海暖水的发生、发展有关,即由于西南季风爆发,巴拉望岛西北海域对流加强,一方面,蒸发增大使得潜热增大、云量增多,导致入射太阳短波辐射的减少;另一方面,降水的增大使得该海域出现障碍层现象,障碍层导致的局地海温正反馈进一步增强了局地对流,从而加剧海洋失热过程,促成了巴拉望岛西北海域净热通量局地异常的出现.进一步的经验正交模态（EOF）分析表明,在季节变化尺度上,南海净热通量的第一模态（89.1%）呈同位相变化,反映了南海受冬、夏季风的交替驱动特征;其中南海北部（海南岛至台湾海峡南段的带状海域）为振幅最大区,这与该海域存在年平均最大风速有关;第二模态（10.0%）以吕宋岛至雷州半岛一线为界,南北两侧反相,并具有显著的局域特征;不仅反映了黑潮入侵与南海环流的季节变化,而且还发现巴拉望岛西北海域存在一局地极值域,对应夏季净热通量异常区.     

斯里兰卡以东海域涡旋偶极子的生成与维持机制

斯里兰卡岛以东海域在西南季风期间常会出现一对低频涡旋偶极子（即斯里兰卡穹顶气旋涡和反气旋涡）,对当地的海洋生态系统及气候有着重要影响。基于（1/12）°分辨率的混合坐标海洋模式（Hybrid Coordinate Oceanic Model,HYCOM）再分析资料以及多尺度子空间变换（MWT）和基于MWT的正则传输理论等方法,分析了它们的生成发展机制。结果发现这2个涡旋发展所需能量最终都来源于海表风应力做功,但具体可取3条完全不同的路径：①风应力直接驱动涡旋;②风应力驱动背景场的西南季风流,其后西南季风流发生正压不稳定以提供涡旋所需的涡动能;③西南季风流通过风应力做功获得的动能转换为有效位能,其后通过斜压不稳定给涡旋提供位能。涡旋最终衰亡的主要原因包括风应力对涡旋做功的减少、西南季风流正压不稳定的减弱、涡旋的能量频散以及低频涡向更高频扰动的正向能量级串。     

暖池季节变化的数值模拟及其对海表热力和动力强迫的敏感性

对比3套不同来源的海表热通量和风应力资料在热带太平洋和印度洋区域的差异,然后把这些海表强迫场作为一个全球海洋环流模式(LICOM)的上边界条件,进行动力和热力强迫的敏感性试验.通过对比分析试验结果,评估了LICOM对印度洋和西太平洋暖池季节变化的模拟能力,探讨了印度洋和西太平洋暖池对动力和热力强迫的敏感性.首先,模式结果表明LICOM能较真实地模拟出印度洋和西太平洋暖池面积和强度的季节变化特征以及两海区暖池季节变化的差异,而且上层海洋垂向分层的加密能有效改善混合层深度季节变化的模拟.其次,模式中暖池的季节变化基本由海表净热通量和混合层深度的季节变化共同决定,但是试验结果中难以反映垂向挟卷和湍流混合对暖池区混合层深度的影响,可能原因是气候态月平均强迫场时间分辨率较粗,不能真实反映一些重要的天气尺度过程对混合层动力过程的影响,故有必要增加强迫场时间分辨率做进一步研究.最后,不同强迫场的敏感性试验对比分析结果表明,印度洋暖池对海表动力和热力强迫场的差异均较为敏感,而西太平洋暖池则只对海表热量强迫场的差异较为敏感,对动力强迫场的差异不敏感.     

季风转换期印度洋经向热输运的年际变异及其机理

本文采用SODA3.4.2再分析数据和POP2海洋模式研究了季风转换期间（春季和秋季）热带印度洋经向热输运异常（Meridional Heat Transport Anomaly, MHTA）的年际变异特征。春季MHTA存在两个主要模态,即一致模态和辐合辐散模态：一致模态表现为热带印度洋上层一致的向北输运,受热带印度洋海温一致模相关的赤道反对称风场（赤道以北/南为东北风/西北风异常）调控;辐合辐散模态则呈现关于赤道对称的表层辐散次表层辐合特征,受控于赤道以南的热带西南印度洋和副热带东南印度洋海温偶极子。然而,秋季MHTA仅表现为辐合辐散模态,受到印度洋偶极子期间赤道东风和赤道外反气旋式风应力异常影响。此外,POP2敏感性试验也验证了印度洋海温模态影响下异常风场对MHTA的调控作用,即反对称的风引起一致向北的MHTA,赤道东风异常引起MHTA表层辐散、次表层辐合现象。因此,热带印度洋海气耦合模态年际变化对印度洋上层热量再分配有着重要的意义。     

南海南部与外海间的体积和热、盐输运及其对印尼贯穿流的贡献

根据中国近海高分辨率 ( 1 / 6°)环流模式的模拟结果 ,计算了南沙邻近海域与外海之间的海水体积、热量和盐量输运及其对印度尼西亚贯穿流的贡献。研究海域为 0°— 1 4°N的整个南海南部海域。计算得出 ,穿过研究海域流向印度尼西亚海域 ,最终流向印度洋的年平均体积、热量和盐量输运分别为 5 .2Sv( 1Sv =1× 1 0 6m3·s- 1 )、0 .5 7PW和 1 84Gg·s- 1 ,大约占印度尼西亚贯穿流相应输运量的 1 / 4。这一结果表明南海是全球大传送带这一全球海洋最主要热盐环流系统的重要通道之一。从南海流向印度尼西亚海域的通道以卡里马塔海峡为最主要 ,以下依次为巴拉巴克海峡、民都洛海峡和马六甲海峡。大的南向通量主要发生在冬、秋季 ,春末夏初总的通量向北。计算还得出输入本海区的热输运量比输出少 0 .0 64PW ,由这一结果推得 ,通过海 -气界面由大气进入海洋的年平均净热通量约为 30W·m- 2 。     

LICOM模拟的南海贯穿流及其对南海上层热含量的影响

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据、XBT(Expendable Bathythermograph)观测数据和绕岛环流理论(island rule)诊断计算结果评估了一个涡相容(eddy-permitting)全球海洋环流模式——LICOM对南海贯穿流及南海上层热含量的模拟能力,同时利用模式输出探讨了南海贯穿流对南海上层热含量的影响。NEC(North Equatorial Current)分叉的垂向结构、南海内区环流的季节和吕宋海峡体积输送的年际变化等分析结果都表明,LICOM能获取西北太平洋-印尼海域环流和南海贯穿流的合理模拟结果。模式模拟的南海上层热含量季节变化与观测及同化数据都表现出良好的一致性,尤其在南海内区。相关分析表明,吕宋海峡热输送主要控制着南海内区上层的热含量变化,两者呈显著负相关,这进一步证实了南海贯穿流作为一支冷平流调制着南海上层热含量变化的重要事实。     

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。     

孟加拉湾北部逆温现象的观测特征及机制分析

在冬季,孟加拉湾北部存在显著的季节性逆温现象。利用Argo浮标和锚碇浮标资料,分析了冬季孟加拉湾逆温现象的观测特征和维持机制。结果表明,系统性的逆温现象主要局限于15°N以北的区域,它最早于11月份出现在恒河、伊洛瓦底江和戈达瓦里河的河口区域。逆温的强度及分布区域在1月份达到最大,随后从西南部逐步退化,3月逆温现象基本消失。冬季的逆温层位于障碍层之中,厚度在35 m左右,最大海温位于40~60 m深度,整层满足静力稳定条件。对混合层温度和盐度的诊断表明,逆温的出现主要与冬季风导致的强烈海表热量损失有关,低盐水的平流过程也对逆温现象有一定的维持作用。     

孟加拉湾上层环流研究综述

综述了孟加拉湾上层环流研究的主要成果并指出,研究海区环流与季风转换不完全同步。在西南季风期间,南、北海区各有一气旋式环流;在秋季季风过渡期间,出现海湾尺度的气旋式环流;在东北季风期间,气旋式环流减弱北移,南部则为一反气旋式环流控制;春季与秋季的情形相反,整个湾出现一海湾尺度的反气旋式环流。研究海区环流的变异主要受季风、赤道远地作用和浮力通量等复杂外源作用的影响。东印度沿岸流的季节变化与季风转换也不同步,局地风、内部Ekman抽吸、远地沿岸风及赤道远地作用的影响对沿岸流周年变化有重要作用。孟加拉湾上层环流年际变化显著,此年际变化主要受赤道风场的影响。     

Effect of River Discharge on Bay of Bengal Circulation

The seasonal circulation and mixed layer depths in Bay of Bengal is modeled using the three-dimensional Princeton Ocean Model (POM). Along the coastal boundaries a higher resolution is accomplished using the curvilinear orthogonal grid. Model uses a free-surface and terrain following sigma coordinates. The initial climatological salinity and temperature fields for the model are derived from the World Ocean Atlas-2001(WOA01). The Model is forced with wind stress derived from COADS wind climatology. Bilinear interpolation is used to obtain the initial fields and wind stress to the required model specification. Using the seasonal fields and wind stress the model is integrated for simulating Bay of Bengal circulation. The numerical simulations on climatological scale for monsoon months were conducted to study the evolution of dynamics. The simulations bring out not only the typical characteristic features of fresh water plume along the coast but also intensification of the flow over the monsoon period. The increase in the fresh water flow found to affect only the western parts of the BoB. The opposing currents due to monsoon winds and southward flowing fresh water discharge (FWD) were also delineated. The model results show that the wind stress induced turbulence process is subdued in the presence of strong vertical salinity stratification due to the influence of FWD. The simulated mixed layer depths are in agreement with the reported analytical energy required for mixing values.     

孟加拉湾季风对热带气旋生成和发展的调制机制研究

孟加拉湾与其他热带海盆不同,在季风影响下,该地区热带气旋具有双气旋季的独特结构(4—5月的春季转换期和10—11月的秋季转换期)。虽然孟加拉湾气旋频数在10—11月较多,但是4—5月超强气旋(Saffir-Simpson 4,5级)的生成率却远高于10—11月。1981—2016年,春季转换期内孟加拉湾超强气旋都与第一支北传季节内振荡(First Northward-propagating Intra-Seasonal Oscillation,FNISO)相应而生,然而并不是所有伴随FNISO发生的气旋都能发展成为超强气旋。因此本研究以气旋生成指数为基础,利用气旋最佳轨道数据以及NCEP的海气参量数据,诊断指出孟加拉湾夏季风形成的强垂直风速剪切配合低层大气旋度和气旋潜在强度抵消夏季风期间水汽对气旋生成的促进作用,造成双峰分布,而中层大气相对湿度差异双峰不对称的主因。FNISO强度的不同与深对流中心与气旋中心的相对位置的差异,使得部分气旋受季节内振荡影响更大,强深对流的超越作用导致更显著的高低层大气温差,促使气旋具有且达到更大的潜在强度。在年际尺度上大气高低层温差的不同也是引起气旋潜在强度不同的主要原因。当季节内尺度和年际尺度共同作用,使得部分气旋发展成为超强气旋。     

Spatiotemporal variation and mechanisms of temperature inversion in the Bay of Bengal and the eastern equatorial Indian Ocean

In the northern Bay of Bengal, the existence of intense temperature inversion during winter is a widely accepted phenomenon. However, occurrences of temperature inversion during other seasons and the spatial distribution within and adjacent to the Bay of Bengal are not well understood. In this study, a higher resolution spatiotemporal variation of temperature inversion and its mechanisms are examined with mixed layer heat and salt budget analysis utilizing long-term Argo（2004 to 2020） and RAMA（2...