南海大气低层风场的气候特征分析

分析１９８０－１９８７年欧洲中长期预报中心每日风场、温度场格点资料及同期南海区域是站和船舶资料，讨论南海低层风场的气候特征。南海为典型的季风活动区，冬季盛行东北季风，夏季盛行西南季风。     

南海大气低层风场的气候特征分析

分析１９８０－１９８７年欧洲中长期预报中心（ＥＣＭＷＦ）每日风场、温度场格点资料及同期南海区域测站和船舶资料，讨论南海低层风场的气候特征。南海为典型的季风活动区，冬季盛行东北季风，夏季盛行西南季风。流场的季节转换表现为季风系统的交替，相应不同的季风系统，南北温度梯度有一逆转过程，南海北部是温度梯度大且发生明显逆转的海区。１２°Ｎ以南海区气温全年变化极小，整个海区大气温度的季节变化不如流场变化快和显著。     

南海海温异常与ENSO的相关性

使用1958－1987COADS资料，应用复经验正交函数（CEOF）分析方法，分析南海海表面温度场（SST）和风场（u及v）。结果发现，南海海温异常基本独立于西太平洋，同时存在类似于ENSO事件的年际变化，ENSO发生前冬季南海有异常降温过程，之后有增暖事件发生。分析还表明，南海SST异常主要取决于经向风场的异常强迫。南海SST与ENSO事件的相关性实质上反映了季风异常对ENSO循环的影响。     

太平洋海温异常对南海西南季风建立早晚的影响——数值模拟研究

利用9层15波全球大气环流谱模式研究了太平洋海温异常对南海西南季风建立早晚的影响作用.结果表明:西-中太平洋海温异常数值试验结果最能反映出南海西南季风爆发早、晚年4～5月份大气环流的差异特征.数值试验结果显示:西太平洋海温正(负)异常可导致西太平洋副高减弱(加强);中太平洋海温正(负)异常主要使得中太平洋上空的洋中槽减弱(加深);东太平洋海温正(负)异常可造成东太平洋赤道两侧高层环流产生反气旋性(气旋性)变化,孟加拉湾-南海-西太平洋热带地区出现东风(西风)异常,西太副高加强(减弱).可见西太平洋海温异常和东太平洋海温异常都可以对副高强弱变化产生明显影响,从而对南海西南季风建立早晚产生影响,只不过西太平洋海温异常的影响作用更为显著.西太平洋正(负)海温异常与中太平洋负(正)海温异常经常是同时出现的,其激发出的与向东传的Kelvin波和向西传的行星波相联系的环流异常为南海季风建立早(晚)提供有利的条件,因而这一海温分布型是影响南海西南季风建立早晚的重要影响因子.     

南海海温的变化规律及其对我国气候的影响研究

用自然正交子数、方差极大正交旋转的因子分析方法，最大熵谱、交叉谱、相关分析以及大气环流模式等多种方法从多个方面分析了南海海温变化的基本规律，南海与太平洋海温异常的联强机制、南海海温异常对我国降水的影响和机制以及数值试验研究。     

南海海温与赤道东太平洋海温的遥相关

南海不仅蕴藏着丰富的海底石油和各种矿产,而且还是海上重要航道,具有政治、军事和经济的特殊地位。它处于菲律宾、马来西亚和中南半岛三面陆地的环抱之中,东边与热带西太平洋边缘接壤,是一个半封闭的深水海域,既受陆地影响,又与邻近海域有关联,具有独特的海洋环境特征。由于南海为低纬热带海洋,而且处于季风气流上游,因此是我国夏季降水的水汽和各种能量的重要源地之一。它的海温变化与季风环流的相互作用以直接影响我国东部低纬地区的降水量。因此,研究南海海温的变化特征及其与El Nino的关系,不仅是研究该海域海洋环境预报的重要课题,而且可为中国南方天气与气候及其预测的研究提供重要依据. 本文在分析南海海温与赤道太平洋海温长期趋勢的基础上,采用了典型相关分析方法研究两海区的遥相关,并重点对南海滞后赤道东太平洋海温12个月的两海区前两对典型变量的交叉谱进行了分析。     

太阳黑子对南海季风爆发及热带风暴活动的影响

利用１９４９－１９９８年的资料,以统计分析的方法,对太阳黑子及南海季风爆发、热带风暴活动的相互关系进行了初步探讨。结果表明,太阳黑子极值年与南海季风爆发的时间有一定的对应关系,与热带风暴活动有一定的相关性。峰值年南海季风爆发时间偏早,热带风暴生成个数及登陆个数均偏少,且活动期偏短。     

南海海温与我国夏季降水相关关系的研究

近20年来,气象工作者一直把赤道东太平洋海温对我国汛期降水的影响作为海-气相互作用中的重要研究课题。陈烈庭(1977)研究了赤道东太平洋地区海温异常变化对我国汛期降水的影响;黄嘉佑(1989)利用相关矩方法分析了赤道东太平洋海温与我国夏季雨日之间的关系;魏风英等(1992)研究了赤道东太平洋海温等因子与长江流域夏季旱、涝之间的关系及各因子在旱、涝形成中的贡献。研究结果表明,赤道东太平洋海温对我国降水有显著影响。 南海地处赤道西太平洋边缘,是低纬热带海域,它位于季风气流上游,是我国夏季降水的水汽和各种能量的重要源地之一,因此该海域海表面温度(简称海温)的变化与季风环流的相互作用可直接影响我国东部低纬地区的降水。罗绍华等(1985)曾作过南海海温与长江中、下游夏季降水的相关分析,分析结果认为,南海前期海温变化与长江中、下游夏季降水有密切关系,即前期海温偏暖时,长江中、下游夏季降水往往偏多,反之,前期海温变冷时,降水少。但是,由于上述研究是利用1951-1972年的资料,而且仅限于长江中、下游地区与南海海温的相关分析,因而还不尽如人意。随着南海海温资料和我国降水资料的不断累积,为进一步深入研究南海海温变异与我国降水的关系提供更好的条件,本文试图通过分析南海前期各季海温与长江中、下游和东南沿海地区的降水关系,找出在海温影响下的降水分布特征及旱、涝出现规律,为长江中、下游和东南部地区旱、涝的长期预测提供依据。     

影响南海海域的季风风系

我国属季候风影响的地区,直接影响我国地面的大气环流是季风气流。在南海海域,气流流场的位置变化、强度、范围均有明显的季节性变化。冬季以东北或西北季风气流为主,夏季以西南和东南季风气流为主。南海海域主要受这两股季风风系的影响。 今年4月份,在5°30′N～20°30′N,108°00′E～119°00′E范围的南海海域,大范围的南海季风试验项目。这一试验被列入国家科委95攀     

南海夏季风异常及其对南海与周边地区的大气和海洋要素的影响

通过对南海夏季风异常年夏季南海及周边地区主要海-气要素场的对比分析,得到以下主要结论:强、弱季风年夏季南海及周边地区的主要海-气要素都表现出明显的差异。强季风年夏季南海中南部地区低层西风加强、高层东风加强,以南海北部为中心存在气旋性距平环流,上升运动增强。相应地,南海及我国东南沿海地区对流和降水增强,而长江中下游地区降水偏少。弱季风年则表现出与强季风年几近相反的分布特征。此外,强季风年西太平洋副热带高压较弱季风年位置明显偏东、强度明显偏弱。与对流和降水的分布相对应,强、弱季风年夏季南海及周边地区大气热源状态的分布也表现出明显的差异,差别最显著的区域正是在南海及周边地区。在强季风年,西起孟加拉湾东至菲律宾以东的洋面上为较明显的热源增强区,而弱季风年则为明显的热源减弱区。此外,强、弱季风年,南海海域的海面高度、海洋环流、海表温度等表征海洋状况的要素分布也明显不同,分布形势几近相反。海温作为重要的外源强迫,不仅对季风环流的形成有重要作用,而且明显受到季风异常的影响,进而对局地的天气气候产生重要的滞后影响。     

Trends of sea surface temperature and sea surface temperature fronts in the South China Sea during 2003–2017

The trends of the sea surface temperature(SST) and SST fronts in the South China Sea(SCS) are analyzed during2003–2017 using high-resolution satellite data. The linear trend of the basin averaged SST is 0.31°C per decade,with the strongest warming identified in southeastern Vietnam. Although the rate of warming is comparable in summer and winter for the entire basin, the corresponding spatial patterns of the linear trend are substantially different between them. The SST trend to the west of the Luzon Strait is characterized by rapid warming in summer, exceeding approximately 0.6°C per decade, but the trend is insignificant in winter. The strongest warming trend occurs in the southeast of Vietnam in winter, with much less pronounced warming in summer. A positive trend of SST fronts is identified for the coast of China and is associated with increasing wind stress. The increasing trend of SST fronts is also found in the east of Vietnam. Large-scale circulation, such as El Ni?o, can influence the trends of the SST and SST fronts. A significant correlation is found between the SST anomaly and Ni?o3.4 index, and the ENSO signal leads by eight months. The basin averaged SST linear trends increase after the El Ni?o event(2009–2010), which is, at least, due to the rapid warming rate causing by the enhanced northeasterly wind. Peaks of positive anomalous SST and negatively anomalous SST fronts are found to co-occur with the strong El Ni?o events.     

Sea surface temperature variations in the southwestern South China Sea over the past 160 ka

Sea surface temperatures (SSTs) in the southwestern South China Sea have been reconstructed for the past 160 ka using the Uk37 paleothermometer from the core MD01-2392. The temperature differences between glacial times (MISs 6 and 2) and interglacial times (MISs 5.5 and 1) are 2.2~2.5 ℃. Younger Dryas event during the last deglaciation was documented in both the planktonic foraminiferal δ18O and SST records. After MIS 5.5, SSTs displayed a progressive cooling from 28.6 to 24.5 ℃, culminating at the LGM. During this gradual cooling period, warm events such as MISs 5.3, 5.1 and 3 were also clearly documented. By comparison of SST between the study core and Core 17954, a pattern of low or no meridional SST gradients during the interglacial periods and high meridional SST gradients during the glacial periods was exhibited. This pattern indicates the much stronger East Asian winter monsoon at the glacial than at the interglacial periods. Spectral analysis gives two prominent cycles: 41 and 23 ka, with the former more pronounced, suggesting that SSTs in the southern SCS varied in concert with high-latitude processes through the connection of East Asian winter monsoon.     

Comparison among four kinds of data of sea surface wind stress in the South China Sea

By using remote sensing (ERS) data, FSU data, COADS data and Hellerman & Rosen-stein objective analysis data to analyze the sea surface wind stress in the South China Sea, it is found that the remote sensing data have higher resolution and more reasonable values. Therefore we suggest that remote sensing data be chosen in the study of climatological features of sea surface wind stress and its seasonal variability in the South China Sea, especially in the study of small and middle scale eddies.     

南海海面高度变化及其与太平洋上涛动信号的关系

本文使用循环平稳经验正交函数(CSEOF)方法分析了南海海面高度(SCS-SSH)的时空变化模态,并对它们与太平洋海盆尺度振荡的关系进行了探讨分析。结果表明,SCS-SSH的第一个CSEOF模态是季节变化模态,其变化强度受到一个与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)有关的低频信号的调制,即在厄尔尼诺期间季节变化的幅度减弱(最大可降低30%,1997/98)而在拉尼娜期间季节变化增强。SCS-SSH的第二个CSEOF模态是年际-年代际尺度的低频变化模态,其空间模态的月与月之间的差异微弱,而时间模态和太平洋年代际振荡(PDO)指数高度相关。然后,我们使用独立成分分析(ICA)方法提取了太平洋中的五个主要振荡成分,并检验了它们对SCS-SSH变化的各自影响。分析表明,纯粹的ENSO模态(类似于太平洋东部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化的影响比较微弱,而ENSO的红化模态(类似于太平洋中部型ENSO)对SCS-SSH的低频变化具有明显影响。由于ENSO的红化模态是PDO信号的一个主要成分,这一结果解释了为什么在影响SCS-SSH的低频变化上PDO比ENSO更重要。径向鞍型振荡模态、黑潮延伸体处的增温模态、以及赤道的降温模态也由ICA方法提取出来,但它们对SCS-SSH低频变异的影响微弱。进一步的分析表明,太平洋的涛动信号可能以不同的方式来影响南海海面高度变化和海表温度变化。     

Trends of sea surface wind energy over the South China Sea

Studies on climate change typically consider temperature and precipitation over extended periods but less so the wind. We used the Cross-Calibrated Multi-Platform (CCMP) 24-year wind fi eld data set to investigate the trends of wind energy over the South China Sea during 1988-2011. The results reveal a clear trend of increase in wind power density for each of three base statistics (i.e., mean, 90 th percentile and 99 th percentile) in all seasons and for annual means. The trends of wind power density showed obvious temporal and spatial variations. The magnitude of the trends was greatest in winter, intermediate in spring, and smallest in summer and autumn. A greater trend of increase was found in the northern areas of the South China Sea than in southern parts. The magnitude of the annual and seasonal trends over the South China Sea was larger in extreme high events (i.e., 90 th and 99 th percentiles) compared to the mean conditions. Sea surface temperature showed a negative correlation with the variability of wind power density over the majority of the South China Sea in all seasons and annual means, except for winter (41.7%).     

南海海表温时空演变与南海夏季风爆发早晚相关性初探

利用我国近海1986-2008年间的海温再分析资料,分析了南海海温异常的时空变化,重点揭示了南海夏季风爆发前后(4-6月)南海表层海温异常的时空演变特征,并探讨了其与南海夏季风爆发早晚的相关关系。结果显示,南海夏季风爆发前后南海表层海温异常存在一个显著时空演变模态,4月南海全域海表温度异常几呈负位相态势,其中正值信号首先出现于巴拉望岛以西海域,随后逐步向西向北扩展,5月南海大部已被海表温异常正位相控制,6月南海表层海温异常完成负-正位相转换。分析表明,南海表层海温异常时空演变的年际差异与南海夏季风爆发的早晚存在显著相关。综合已有研究认为,南海海表温异常时空演变所形成的季节内尺度的热力差异(主要包含演进趋势、速度和幅度等)可能是影响南海夏季风爆发早晚的一个重要因子,据此建立了海表温温差异常指标,其对南海夏季风爆发早晚具有较好的反映能力。此外,南海海表温异常时空演变与南海暖池的变化紧密关联。相关分析还发现,南海夏季风爆发前期南海暖池与印度洋暖池的海表温差异常存在显著正相关关系,而与西太平洋暖池为负相关关系。南海海表温异常季节内演变在印-太暖池区海表热力格局及差异形成背景下或可通过影响大尺度经向和纬向环流而引发南海夏季风爆发早晚之年际异常。     

南海海域浮游植物叶绿素与海表温度季节变化特征分析

利用 SeaWiFS卫星遥感叶绿素质量浓度及TRMM微波遥感海表温度产品,研究了南海海表叶绿素a的季节变化特征及其同海表温度的关系。研究结果表明,南海叶绿素质量浓度具有很强的季节变化:通常低叶绿素质量浓度(<0.12 mg. m^-3)出现在弱风、高海表温度(>28 °C)的春、夏季节;高叶绿素质量浓度(>0.13 mg·m^-3)出现在有较强风速和较低海表温度(<27 °C)的冬季。线性回归分析显示,南海叶绿素质量浓度同海表温度呈显著负相关关系。尽管在南海南部、南海中部、南海西部及吕宋西北部4个代表子区域的显著性有所差异,但都暗示温度变化所反映的垂向层化调控了营养盐质量浓度和浮游植物量变化。可见,温度可能是影响海洋上层稳定程度及垂向交换强度的重要指标,从而可能调控营养盐及浮游植物的变化。     

南海表层水温年循环的数值模拟

本文采用一个非线性约化重力海洋模式对南海表层水温(SST)年循环过程进行了数值研究,探讨了南海表层水温年循环形成和维持的动力学和热力学机制·模拟结果表现出与观测分析相一致的年循环变化阶段性和空间结构,并发现南海SST年循环的阶段性是海面动力强迫和热力强迫共同作用的结果;南海上层海洋的热力平衡有着明显的季节特征.     

1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化

在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显.     

南海夏季风爆发时期的大气环流变化特征

利用美国国家环境预报中心和气象研究中心的42年模式再分析资料,采用合成分析的方法,考察了南海夏季风爆发时期环流季节变化的特征.研究发现:尽管采用不同指标确定的南海夏季风爆发时间在有的年份差别很大,但各种不同指标对应的南海夏季风爆发时期大气环流的变化具有某些共同的特征.通过对各种指标确定夏季风爆发时间一致年份的大气环流特征分析表明,延伸到南海北岸附近地区的海上锋区对流加热和孟加拉湾北部陆地上的对流加热、沿东亚近海向西太平洋推进的冷空气是控制南海夏季风爆发的主要因素.对南海夏季风爆发早与爆发晚的年份的合成环流特征进一步表明:爆发早的年份,影响东亚附近海区的冷空气势力和南海南部的对流活动相对强,而爆发晚的年份,冷空气和南海南部的对流活动的影响要相对弱的多.日本本岛南部黑潮海区因冷空气激发的对流活动对南海夏季风的爆发也有重要的影响.