基于多卫星融合资料的南海浪高时空分布特征研究

为提高对南海波浪场的认识, 采用基于多卫星融合的2009年9月～2011年11月的AVISO(Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)有效浪高格点数据对南海浪高的月变化特征进行分析, 并结合南海的波浪特征和地形特点, 将南海划分为6个海区, 讨论南海浪高的空间分布规律。研究发现南海浪高具有以下2个特征: (1)南海浪高表现为由东向西、由北往南递减: 北部深水区>北部陆架区>南海中部≈北部湾>南部陆架区>泰国湾。(2)浪高的月变化与季风的变化密不可分: 10月～次年3月(冬季风影响期间)>4月和9月(季风转换期)>5月～8月(夏季风影响期间), 1月最大, 5月最小。该研究成果对开展南海海浪的中长期预报、保障南海资源开发和军事安全等有一定的借鉴意义和参考价值。     

基于卫星资料的南海波候特征研究

本文通过与时间相关的广义极值分布(GEV)模型,利用1993年到2010年卫星数据库中波高的最大值来模拟南海波候的季节和年际变化。结果表明,季节变化与位置参数和尺度参数有关,位置参数值冬季最大,最大值出现在南海东北部,夏季最小;尺度参数最大值出现在七月份,冬季较小。年际变化与北太平洋涛动(NPO)指数有关,NPO的影响主要以负贡献为主,南海西南部负贡献比较明显。     

卫星遥感南海海表面日增温的时空变化特征

利用搭载在Aqua和Terra卫星上的MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer)、AMSR-E(advanced microwave scanning radiometer for the earth observing system)传感器测量反演的昼夜海表温度(SST),计算海表面日增温(sea surface diurnal warming),分析南海海表面日增温的短期和年变动特征。受观测平台过境时间、传感器测量SST方式、反演算法等影响,MODIS/Aqua计算的日增温幅度略大于AMSR-E/Aqua和MODIS/Terra,但在表征南海海表面日增温的时空分布特征以及变化趋势上三者并未见显著性差异。南海海表面日增温在时间分布上以冬季为最小,春季为最大;在空间分布上则是南部海域大于中部和北部海域,东部海域大于西部海域。春夏之交的吕宋海峡西北部尤其容易发生日增温事件。海表面日增温与太阳辐射、风速、云量等影响有关,其中风速与海表面日增温显著负相关。     

南海海表温度时空分布特征的数值模拟

应用混合坐标HYCOM海洋模式模拟得到南海海表温度17年(1992～2008)的逐月资料,利用经验正交函数分解方法(EOF)得到南海海表温度的时空分布。通过与前人的分析结果进行对比,各个模态的方差贡献率与空间分布型基本一致,说明利用模式模拟可以达到与观测相当的效果。在此基础上,对第二,第三模态的时间系数应用Morlet小波分析,发现均存在半年周期变化,但年周期变化存在明显差别。     

印度洋-南海海域海表风场的时空分布特征

利用来自ECMWF的ERA-40风场资料,采用EOF、线性回归等方法,分析了1958-2001年期间印度洋-南海海表风场的时空分布特征。结果表明：（1）该海域背景特征存在两个比较明显的高值区：索马里附近海域、南海海域,分别反映的是夏季索马里附近海域强劲的西南季风、南海冬季频繁的冷空气。（2）该海域海表风场的第二模态在空间分布特征上,北印度洋中纬度海域与赤道附近海域呈反位相分布,40°S 与60°S 海域也呈反位相分布;第三模态则整个北印度洋与南印度洋呈反位相分布。（3）1958-2001年期间,印度洋-南海的海表风速整体上呈显著性逐年线性递增,尤其以1975-1980年期间的递增趋势最为强劲,1975年的年平均风速为近44年的最低点。     

南海珊瑚礁区34年卫星遥感海表温度变化的时空特征分析

选取NOAA OISST数据集的1982-2015年南海月平均海洋表面温度（SST）,先对东沙、西沙和南沙礁区海域的多年SST进行时间尺度上的统计,然后对该数据集进行距平场的经验正交函数（EOF）分解,研究南海海表温度的时间和空间年际变化特征。研究显示:（1）不同的礁区海域SST升温趋势不同,东沙礁区海域SST升温趋势最明显（0.216℃/（10 a））,西沙和南沙礁区SST的升温趋势分别为0.180℃/（10 a）和0.096℃/（10 a）;（2）西沙和南沙礁区全年处于珊瑚生长的最适海温范围内,东沙一年中有4个月海温较低,SST最高的月份分别集中在7月（东沙礁区）、6月（西沙礁区）和5月（南沙礁区）;（3） EOF第一模态的空间分布显示南海SST变化是同相位的,由西北—东南振幅量值递减,在礁区振幅从大到小依次为东沙、西沙、南沙;（4） EOF第一模态时间系数显示南海SST变化与El Niño事件相关。南海海表温度异常场与Niño3.4指数的相关性分析显示两者关联度最高为0.723,平均关联度也高达0.655;南海SST的变化滞后Niño3.4区7~8个月。综上,在全球变暖背景下,南海SST的变化不仅受到El Niño事件的影响,其不断上升也在悄然威胁珊瑚的正常生长。     

南海及邻区岩浆岩时空分布特征及机制

南海的岩浆作用自始至终高度活跃,岩浆活动规模远远超出以前的想象。根据地壳发展阶段及其产生的岩浆作用强度和类型的差异,结合岩石同位素年龄资料,将南海及邻区划分为前吕梁期、吕梁期、晋宁期、加里东期、海西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等8个岩浆作用时期,主要分布于南海及周缘的广东、广西、海南岛、台湾岛、中南半岛、加里曼丹岛、菲律宾群岛,时代从前吕梁期至喜马拉雅期均有出露。南海及邻区最老的岩浆岩是在中南半岛出现的太古代黑云母花岗岩、紫苏花岗岩和辉长岩;最新的现代岩浆岩海陆均有发现,南海西南部和菲律宾等地区至今还有火山喷发岩浆活动。南海海区岩浆岩以燕山期和喜马拉雅期为主,燕山期以中酸性侵入岩为主,广泛分布于南海陆缘,尤其南海北部和西南部最甚;喜马拉雅期以强烈的基性、超基性岩浆活动为主,遍布于整个南海海区,以玄武岩为主。总体上,海区岩浆活动要比陆区晚。     

中国FY-1B卫星海洋通道应用于水色遥感的潜力研究

1990年9月3日,中国成功地发射了第2颗“风云1号”气象卫星FY-1B.当时,正好中方科学家在德国研技部GKSS研究中心,参加中德海洋水色遥感合作研究.FY-1B上的海洋通道引起了中德双方科学家的浓厚兴趣,立即从事FY-1B的图像处理,应用于海洋水色遥感潜力研究.通过一系列FY-1B模拟数字条辐图像和在德国实际接收到的图像,评价了FY-1B卫星所安装的高分辨率扫描辐射机(VHRSR)的两个海洋通道(480～530和530～580nm)图像的利用率和辐射分辨率;研究表明,VHRSR的波段配置科学地结合了气象和海洋两者的应用.两海洋通道资料可以有效地应用于海洋沿岸水体的悬浮泥沙浓度和大洋水体的叶绿素a浓度的测量.为了今后中国气象卫星上加海洋通道获得更佳应用效果,本文最后提出了一些新建议.     

利用SAR遥感卫星资料研究东海内孤立波时空分布特征

通过分析欧洲空间局的地球资源卫星(ERS-1/2)从1995—2010年的合成孔径雷达(SAR)图像,研究了东海内孤立波的时间分布特征,绘制了东海内孤立波的空间分布图,并且反演了个别海区内孤立波的传播速度。研究结果表明:东海内孤立波主要分布在两个海域,台湾东北部海域和长江口、杭州湾以及外舟山群岛附近海域。在这两个海域,大潮期间的强潮流有利于内孤立波的出现。在长江口及附近海域,跃层强时,内孤立波出现的概率相对较高。台湾东北部内孤立波波速约为0.6—0.8 m/s,长江口及附近海域内孤立波波速约为0.6 m/s左右。     

利用HOAPS资料研究南海海气界面热通量时空分布

基于第二版本HOAPS(Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite data)潜热、感热和海表温度(SST)3个参量的15 a(1988~2002年)逐月平均资料,利用经验正交方法分解分析了这3个参量在南海的时空分布.结果表明,在夏季模态,潜热表现为南高北低,感热表现为中间低两边高,两者主要都是海洋向大气输送热量,但大气有时也向南海中部输送感热;在冬季模态,潜热和感热的高值区都在南海北部,东北部有一强中心,该中心主要是由风场引起的;夏季SST的变化导致全年SST呈准半年周期变化.冬季SST的变化滞后于潜热变化1个月;除夏季和冬季模态外,冬夏转换季节模态也十分明显;HOAPS与NCEP(National Center of Environment Prediction)资料相比,两者3个参量的时空分布大体一致,区别在于HOAPS资料能更好地反映参量的一些细微特征.     

南海北部陆架区3种鱼类多氯联苯含量分布特征

为探讨南海北部陆架区海洋动物中多氯联苯(PCBs)污染状况,用气相色谱仪-电子捕获检测器测定了1998—2000年在该海域采集的3种金线鱼体内的PCBs。结果表明,在鱼体背部肌肉中PCBs含量(鲜重平均值)深水金线鱼Nemipterus bathybius中较高(6.21ng.g-1),在金线鱼N.virgatus中次之(5.26ng.g-1),在日本金线鱼N.japonicus中较低(4.83ng.g-1)。在台湾浅滩金线鱼PCBs含量(6.05ng.g-1)略高于广东海域(5.61ng.g-1),在远岸海域(5.80ng.g-1)高于近岸海域(4.48ng.g-1)。PCBs含量在深水金线鱼几种组织内的分布与脂肪含量呈正相关,表现为肝(11.9ng.g-1)>腹肌(9.05ng.g-1)>皮(4.79ng.g-1)≈背肌(4.31ng.g-1)>肠(3.53ng.g-1)≈鳃丝(3.45ng.g-1)。3种鱼体内PCBs含量(鲜重)在1.25—16.4ng.g-1范围内,远低于国内外水产品安全限量。     

基于ERA-interim资料中国近海风能资源时空分布

未来风能开发的重心将逐渐转移到风能更为丰富的近海区域,通过1979—2014年的ERA-interim再分析资料,对不同高度和水深条件下的中国近海风能资源的时空分布特征进行了分析研究。结果显示我国近海风能资源整体呈南高北低分布,大值区位于台湾海峡、巴士海峡及南海东南部,过去36 a我国近海风能资源没有显著变化趋势。风能资源所研究区域的水深越深、风机高度越高,风电的可开发潜力就越大,100 m高度条件及50 m水深条件下我国近海年平均风功率密度约为160 W/m2。此外我国近海风能资源存在明显的季节差异,冬季开发条件最好,夏季最差,且与ENSO存在显著的遥相关关系。     

基于卫星遥感的南海真光层底颗粒有机碳输出通量时空特征研究

在加强海洋强国建设、实现我国碳达峰和碳中和愿景目标背景下准确掌握南海碳通量时空变化格局具有重要的现实意义。根据2009—2018年10 a有机碳通量月度数据集,分析了南海真光层底颗粒有机碳通量变化特征。结果表明：(1)南海区域多年真光层底有机碳输出通量年平均值为55.40 mgC·m^-2·d^-1;其值大小在空间上的分布存在近岸>陆架>海盆的趋势。(2)从季节上看,南海真光层底颗粒有机碳输出通量冬季最高,春、秋季次之,夏季最小;真光层底颗粒有机碳输出通量1、4、7、10月平均值分别为82.43、47.37、46.34、54.75 mgC·m^-2·d^-1。研究结果可为全面掌握南海碳循环过程和机制提供技术支撑。     

南海南部海域海面温度异常的时空分布特征

基于1982年1月—2006年12月NOAA Optimum Interpolation Sea Surface Temperature（OISST）的逐月平均海面温度（SST）资料,采用经验正交函数分解（EOF）方法分析了南海南部海面温度异常场典型的空间分布形态及其时间变化特征。结果表明,南海南部海域海面温度异常场空间上主要表现为三种典型的分布结构,即以研究区域北部为中心的海盆尺度的单涡结构、东西反相的经向偶极子分布结构和南北反相的纬向偶极子分布结构,这三种分布结构都以2—4年的年际变化周期为主,反映了研究海域海面温度异常与ENSO现象高度相关。此外,研究海域还存在显著的半年和季节内周期变化,这种变化周期主要以南北反相的纬向偶极子分布结构（第三模态）存在,反映了大气动力强迫和热力强迫共同影响的结果。     

基于卫星测高的南海中尺度涡统计特征研究

采用卫星测高数据SLA,通过对相同时间内不同卫星的数据以及同一卫星不同时间段的数据处理结果进行分析,来探讨卫星的识别能力和南海中尺度涡的时空分布规律。通过分析ENVISAT和Jason-2高度计2009年数据资料所识别出的eddy可以得出,在时间上,南海中尺度涡具有季节分布特征,即冬、夏季的中尺度涡具有明显的典型的分布特征,而春、秋季节的冷暖涡数量相差不大,具有过渡特征;在空间上,南海eddy多分布在越南东南部以及14°N~18°N,111°E~113°E海域。通过分析ENVISAT、Jason-2和j1n(Jason-1 on its new orbit)的3颗卫星融合数据,与单颗卫星相比,发现融合数据具有更强的识别能力,可以监测出更多的涡流。     

南海海域叶绿素浓度分布特征的卫星遥感分析

介绍了第二代海洋水色传感器SeaWiFS资料的特点汲其基本处理方法，海水叶绿素浓度提取方法，对南海域表层海水叶绿素浓度分布的时空变化特征及其与营养物质和南海环流的关系进行了初步分析。     

基于CORA2再分析数据的南海中尺度涡时空分布特征初步研究

利用南海20 a逐日海流再分析资料对南海海域中尺度涡进行时空特征分析。经过数据处理、涡漩识别、统计分析等方法,对南海海域中尺度涡空间分布、时间分布、生命周期、空间尺度、移动路径、移动速度、影响频率等特征进行分析,对南海中尺度涡进行全面详细的解读。研究发现:涡旋出现位置跟南海200 m等深线较一致。大部分涡旋周期都集中在30 d以内,直径大都在100~300 km,主要向西南方向移动,速率在15~20 cm/s的涡旋比例最高。反气旋式中尺度涡影响频率要大于气旋式中尺度涡的影响频率,主要影响区域大致在200 m等深线以内海域。     

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。     

南海北部冬季逆风海流的一些时空分布特征

1982年2—3月“南海暖流动力学实验”结果表明:南海东北部深水区域冬季流场以斜压性流为主要分量。据此,本文重新分析了1966—1968及1975年冬季在南海北部观测所得的温度断面资料以探索这支逆风海流的分布变化特征。分析表明,东北向逆风海流以汕头外海为最稳定和强大,海南岛东南方的也相当稳定。在这两断面上,东北向流的存在时间尺度可达4—6个月以上。冬季东-西向的空间尺度有时可达6个经度。但这些断面上的热结构与相应的海流结构在水平及垂直方向上都很复杂。除南海东北部外,逆风海流很不稳定。这支海流与副热带逆流颇为类似。     

基于CloudSat卫星资料的青岛地区云特征研究

利用2007——2010年CloudSat卫星资料,对青岛地区(35. 583°～37. 150°N,119. 050°～121. 000°E)云特征参量进行了统计分析。结果表明:单层云出现频率为39%左右,多层云主要以2层云为主,出现频率均为18%左右;月平均云量在64. 1%～77. 6%之间,从1月至12月呈递减趋势;卷云、高层云、高积云和层积云平均频率之和为86. 5%,其他类型的云出现的频率均不高;云水路径在4、5月和8、9月较大,分别达到了200 g·m~(-2)以上和350 g·m~(-2)以上;云液态有效粒子半径在6～16μm之间,春、夏、秋季高值区位于云体中部至上部;云冰晶有效粒子半径在20～120μm之间,高值区位于云体中部至底部;青岛南部,即近海区域云有效粒子半径和云水含量大于北部。