南海表层水温年际变化的大尺度特征

通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.     

南海表层水温信息熵的分析

本文采用COADS资料(1958～1987年)对南海表层水温(SST)及其异常(SSTA)信息熵进行了计算和分析并与以往关于南海水温异常的研究成果相比较,取得颇为一致的结果.海洋表层水温信息熵可以有效地反应SST气候形成的复杂(混乱)程度在空间的分布及其年变化;水温异常信息熵能很好地反映SSTA形成的复杂(混乱)程度在空间的分布及其振荡特征.因此,水温信息熵可以用于研究海洋宏观热力状态的分布及其变化特征.     

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。     

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.     

南海表层水温和海面热收支的年循环特征

本文利用30年逐月COADS资料得到的全年各月海洋气象诸要素气候平均资料,计算了各要素场和海面热收支4个分量年平均场和年振幅的空间分布;分析了南海表层水温和海面热量净收支在年循环中的关系;通过调和分析揭示了南海季节变化中年周期(1波)和半年周期(2波)信号的空间结构;从而初步解释了南海SST年循环中的增温、平衡和降温不同时期的变化规律.     

一种基于不同表面强迫方式对CFSR表面通量资料进行修正的方法探讨

海表面温度(SST)的变化是海气相互作用的重要体现,SST的准确模拟也是海洋内部温度模拟的基础。基于区域海洋模式,本文通过对比分析两种强迫方式对SST的模拟效果,诊断了各辐射场对SST模拟效果的贡献,基于EOF分析法提出了一种针对CFSR表面大气强迫辐射数据的修正方案,并获取一套高频辐射场修正数据。数值对比试验结果显示,利用COARE 3.0公式计算所得表面强迫的方式模拟的SST结果更好,其均方根误差比直接强迫方式降低约39%;潜热辐射差异是两种强迫方式对SST模拟效果差异的主要原因,感热辐射差异次之,同时对两者进行修正可以显著改进SST的模拟效果;而长波辐射的修正则对冬季的SST模拟效果改善比较明显,但贡献仍弱于潜热辐射。相对于海洋模式而言,准确可靠的大气强迫数据的选择要优于强迫方式的选择。     

2004年秋季冷空气活动对南海海表温度的影响

利用航次观测和网上的有关资料对南海2次强度不同的冷空气活动及其对南海SST的影响进行了分析.结果显示,9月22日弱冷空气过程南下速度慢,在陆地上变性较明显,未造成南海SST的明显变化;而10月2日前后的强冷空气过程南下速度快,陆地上变性比较弱,造成南海SST明显下降.通过对南海海表热收支分析,发现南海北部SST下降主要是冷空气造成净热通量急剧增加,海洋失去热量,而南部SST下降可能是南部海面气旋式风应力引起的下层冷水上涌.初步解释了2004年秋季冷空气活动对南海SST的影响.     

南海上层水温的准双周(10-20d)变化

对南海季风实验(SCSMEX)期间布设于南海中部的3个ATLS海洋锚定浮标所观测的水温资料进行分析，结果表明：南海上层水温存在准双周(10-20d)变化，且主要发生在次表层，尤其在冬半年，温跃层的年循环对其有调制作用；次表层水温的振幅北部大于南部；南海上层的准双周振荡可分为3个垂向模态，即上下同位相、反位相、次表层先于表层；低层大气准双周振荡的强迫，是造成这种变化的主要原因，海面风应力强迫使得温跃层发生垂直位移，从而引起次表层水温的变化；表层水温(SST)的变化小于次表层，海面热收支是引起表层水温变化的主要原因，但次表层水温可以影响表层。     

厄尔尼诺期间和后期南海海面温度的两次显著增暖过程

通过分析ICOADS海洋气象资料,结合ISCCP短波辐射和OISST海面温度,研究并探讨了ENSO等大尺度海气相互作用过程背景下南海海表面温度（SST）的年际变化。研究表明,南海SSTA的年际变化和ENSO关系密切,并且分为两个阶段。以增暖事件为例,在厄尔尼诺（El Nino）发生年的冬季和消亡年的夏季,南海出现了两次显著增暖。第一次增暖出现在El Nino盛期,是El Nino影响的一部分,这时南海云量减少,净太阳辐射通量增加,SST上升。第二次增暖出现在El Nino结束后的夏季,不是El Nino直接作用的结果;这时夏季风减弱,一方面使得海洋的潜热损失减少,另一方面减弱了越南东部沿岸的上升流,两者的共同作用导致SST增加。     

北太平洋环流振荡形成机理的数值研究

利用大洋环流模式,探讨海洋对大气强迫的响应及北太平洋环流振荡模态(NPGO)形成的直接原因。对控制试验模拟的海表温度异常(SSTA)进行经验正交函数(EOF)分解,发现第二模态类似于经典NPGO 模态,说明采用该模式研究海洋对大气强迫的响应是可行的。在控制试验基础上,通过改变大气强迫场设计了一系列敏感试验,发现大气强迫场为NPGO 模态正强年的合成场时,所得SST异常场能较好再现NPGO 空间特征,说明海洋状态强烈依赖于大气强迫,大气强迫是造成NPGO 的直接原因;对大气强迫场中的动力强迫、热力强迫等物理量进行不同配置进行试验,发现风场动力强迫对NPGO 的影响最大,是形成NPGO 的关键强迫,其中又以纬向风应力的影响居首。     

The Circulation in the Upper and Intermediate Layers of the South China Sea

The circulation in the basin of the South China Sea is reproduced using a four-layer numerical model. Current fields in the second (upper) and third (intermediate) layers are emphasized. Three eddies coexist in the upper layer in summer. The circulation pattern in this layer is similar to that in the first (surface) layer. In winter, a cyclonic circulation occupies the entire basin of the South China Sea in the upper layer as in the surface layer. On the other hand, the circulation pattern in the intermediate layer is fairly different from that in upper two layers especially in winter. A double-gyre pattern appears in the intermediate layer during winter. The pattern is caused by the propagation of the baroclinic Rossby wave of the second mode. This wave is excited at onset of the winter monsoon wind. Such circulation pattern well explains the observed salinity distribution in the intermediate layer. Although the double-gyre pattern in the intermediate layer is revealed even in summer in this model, it is restricted in the western part of the basin. Besides, its current speed is small compared to that in winter.     

全球变暖背景下南海动力海平面变化

由于分辨率不足等原因,当前大部分全球耦合气候模式对南海等海洋区域的模拟能力仍然较低。本文基于超高分辨率（Ultra high-resolution） CESM-UHR耦合模式（大气和海洋水平分辨率分别达到约25 km和约10 km）研究了南海动力海平面对全球变暖的响应。研究发现：（1） CESM-UHR能够较好地模拟出南海冬、夏季节性动力海面高度和表层环流变化;（2）在四倍二氧化碳试验下,冬季南海动力海平面变化呈现出中部低、近岸高的分布特征;夏季则呈现出西北部低、东南部高的分布特征,分别对应冬、夏表层地转流增强趋势;（3）冬、夏动力海平面变化特征与风应力旋度变化具有很好的对应关系;（4）全球变暖下南海海平面变化存在季节循环放大效应,这将增大南海极端水位灾害风险。     

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%).     

南海的季节与年平均风应力

本文根据1982年中国近海及西北太平洋气候图集的风玫瑰资料计算南海各季与年平均风应力场。初步揭示了南海风应力的分布特征与其季节变化规律。     

南海QuikSCAT海面风场变化特征分析

基于QuikSCAT海面风场产品,对海面风场资料进行了EOF分析和随机动态分析,以此分析南海海面风场的变化特征。研究发现:海面原始风场风速季节变化最为明显,其变化占总变化方差的59.1%,黑潮的季节变化通过海气相互作用对南海局地风场有较明显的影响;原始风场第三模态及异常风场第二模态时间变化函数与SOI和PDO弱相关,且异常风场第二模态时间变化函数谱分析结果主要呈现5年的周期变化,南海海面风场变化与年际振荡有关;南海大部分海区风速呈现增长的趋势,但增长速率较小;风速增大最快的区域是台湾海峡以南海域和北部湾,增长速度达到0.05 ms-1a-1。     

南海北部海区上层水体平均声速场的变化

对所收集到的南海北部海区的温度、盐度和深度历史资料进行了声速的计算、统计与分析,结果表明该海区上层水体的平均声速场有较明显的年际变化:表层声速的平面分布显示出沿岸水与外海水强弱交替变化的特征,声速等值线的走向几乎与岸线平行,等声速线的值自近岸向外海增加,大陆架外缘海区声速的水平梯度较大;下层声速的分布以环流和水体共同作用的形式出现,50m层声速平面分布的趋势除冬季与表层稍为相似外,其余季节与表层有明显的差别,春、夏季节50m层声速自西向东增加,而秋季与其表层分布相反,自近岸向外海减小;声速的垂直分布受海水升温与降温的影响显著,春、夏季表层海水升温,海表声速最大,声速自海表随深度的增加而减小;秋、冬季表层附近水层降温,声速稍偏低,普遍出现正梯度现象,最大声速移至表层以下的水层,这个深度随季节的改变而改变,随海区的不同而不同.该海区的平均声速有年波动现象,表层波幅最大,随深度的增加波幅变小,至100m水层其波动的位相几乎与表层相反.     

南海上层季节环流局部分析与验证

研究南海环流的方法很多,采用GDEM资料,运用P矢量方法,得出了南海春季、夏季局部的上层流场分布情况.通过分析并结合UCM-60超声海流计和ADCP走航式测流仪相关实测数据,初步验证了这种研究南海上层季节环流所用的数值计算方法.     

春夏季季风转换期南海南部的异常表层水

对1985－1998年期间的海洋调查温盐深（CTD）资料进行综合分析，发现南海南部春夏季季风转换期存在盐度逆转的异常表层水。实测资料表明，该异常表层水覆盖在南海南部的中部、东部大部分地区。冬季风停止引起苏禄海高温高超国水西向侵入，成为该海区东部近表面异常高盐水的来源之一。海面强的蒸发和表层水弱的垂向混合导致近表面水具有高盐特性，近表面高盐水与其下部保持着冬季遗存的局地低盐水叠置，形成了盐度逆转现象。