中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟.模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%.本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系.研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,面以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域.此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报.     

中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟。模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%。本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系。研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,而以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域。此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报。     

中国近海蒸发波导区划研究

蒸发波导是发生在海洋近地层中的一种异常折射现象,它能够改变电磁波的正常传播特性,对雷达、通信等电子设备性能产生重要的影响。利用被动式大气波导探测系统监测数据和国家海洋信息中心同化的0.25°×0.25°格点数据,对中国近海的蒸发波导进行了统计分析,结合蒸发波导对雷达的影响,对中国近海的蒸发波导进行了区域区划,形成了中国近海蒸发波导四级分布,以及雷达可利用波导范围的区划,为指导部队训练过程中利用蒸发波导环境提供了数据支持。     

我国近海海域沉积物重金属分布特征与环境质量评价

根据我国近岸海域表层沉积物6 094个站位、深层1 495个站位沉积物地球化学重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn)含量数据,运用了多元统计等数学方法对测试数据进行了处理,分析了我国近海海域沉积物重金属元素分布特征.在此基础上,根据GB18668-2002(海洋沉积物质量)标准,运用了综合指数法对我国近海海域沉积物重金属生态地球化学进行了评价,结果表明:我国近海海域(10 m水深线以浅)清洁海域占78.93％,轻污染海域占13.80％,重污染海域占7.27％.重污染区域分布在葫芦岛附近海域、珠江入海口附近海域,轻度污染区域在长江入海口附近.样品对比分析结果显示,我国近海海域重污染主要来源于人类活动的影响.     

东亚气候的年代际变化对中国近海生态的影响

回顾了近几十年来中国近海赤潮的发生,利用长时间序列NCEP、ERA-40、HadISST和SODA等大气海洋高分辨率的再分析资料以及经验正交函数（EOF）方法,分析了近50a来东亚气候的异常变化,包括东亚夏季大气环流的年代际变化,东亚大气环流散度场、中国近海表层海温（SST）和经向海面风应力的时空特征及其与中国近海环境和生态异常的联系.结果表明,20世纪70年代末以来,中国大陆东部和东海近岸从长江口至台湾海峡附近海域上空的低层大气辐合表现为年代际增强,与该海域赤潮的发生在气候态时间尺度上有显著的对应关系,而低层大气辐合的偏强则有利于该海域上升流的形成和加强,易促使沉积于海底的营养盐和蛰伏的赤潮藻孢囊（休眠细胞）运移至海水表层;并且,近30a来中国近海出现了SST持续上升和经向海面风应力不断减弱等有利于赤潮发生以及海洋生物地理分布变化的年代际气候异常现象.这表明东亚海洋大气的年代际异常可能是该海域20世纪70年代末以来赤潮等生态灾害频发和中国近海海洋生物地理分布变化尤其是鱼类物种北移的重要原因之一.     

西太平洋中南部冬季悬空波导统计分析及成因初探

利用2015年11月—2016年1月船载GPS探空数据和欧洲中心ERA-Interim再分析资料,对西太平洋中南部海域悬空波导现象进行了统计分析。探空资料分析表明:该区域出现悬空波导的发生概率为47%,平均高度为1 393 m,平均厚度为205 m,平均强度为11.7 M-unit,平均截止波长为2.7 m。悬空波导发生时,天气晴朗,云量较少,以积云为主。进一步分析发现5~30°N范围内悬空波导发生概率高达77%,在800 h Pa左右高度存在强悬空波导现象。ERA-Interim再分析资料表明强悬空波导出现在巨大反气旋运动区,副热带高压内部缓慢下沉引起的干燥大气与海洋边界层内湿润的、上升运动大气相遇,在800 h Pa附近形成较强的相对湿度梯度和逆温,导致强悬空波导的发生。     

中国近海及其邻近海域灾害性海浪的时空分布

本文依据收集到的中国近海及其邻近海域灾害性海浪观测资料,经统计分析求得中国近海及其邻近海域灾害性海浪的分布及其年际变化和月际变化.本文结果可为中国近海区域海洋学的海浪及有关问题的研究提供基础性的资料,也可为防灾减灾、做好灾害性海浪短期预报和中长期预测提供统计依据.     

基于NPS模型的南海蒸发波导中尺度数值模拟研究

蒸发波导是海上大气波导中发生概率最高、对海上舰艇和岸基雷达探测系统影响最大的一种波导类型,研究意义重大。本文搭建了一种基于NPS诊断模型的新型蒸发波导数值预报模式,对我国南海海域2014年11月1~5日的5 d海上蒸发波导分别进行了数值模拟。利用数值模拟数据与岸基铁塔实测数据分别绘制蒸发波导高度随时间的变化曲线,并进行误差分析,显示模拟结果与实测结果变化规律基本一致,统计计算这5 d的蒸发波导高度平均误差为1.289 m。这表明了本模式的可行性及其存在的模拟偏差。此外,利用本预报模式对南海海域2011年整年的蒸发波导进行了数值模拟,得到了12个月的蒸发波导时空分布特征,分析总结的规律与其它文献的研究结论基本一致。     

黄海部分海域大气波导分布规律及其成因

为了掌握我国沿海海域大气波导分布特点及其成因,并鉴于黄海在我国重要的军事经济地位,论文通过对5 a的探空资料统计分析了黄海东岸的白翎岛和济州岛的大气波导分布规律,并探讨了两地大气波导形成的气象和水文因素。     

中国近海海平面高度异常特征的初步分析

本文利用TOPEX／POSEIDON高度计资料,计算了中国近海渤海、两巴海峡、黄海、东海中部和南海北部等五个典型区域海平面高度异常特征指数,分析了各海区特征指数的振幅变化规律及周期,并用这些指数与海平面风场及温度场分别进行了相关分析。结果表明：我国近海海平面高度异常除黄海外各海区都具有显著周期变化。异常指数与风速正相关主要分布在西太平洋中低纬海域,负相关区域主要位于中亚至我国大陆西部和中太平洋近赤道海域,与温度场正相关区分别位于非洲大陆南部、澳洲大陆南部和南美大陆中南部,负值相关区主要位于北印度洋和东太平洋海域。与温度相关场分布表明中国近海海平面高度异常与ENSO现象有关。     

黄、东海陆架海域温度垂直结构类型划分与温跃层分析

基于黄、东海陆架海域1997—1999年4个季节调查的CTD资料,采用拟阶梯函数逼近法对温度垂直剖面拟合逼近,然后按拟合均方差和跃层强度对黄、东海陆架区的温度垂直结构进行类型划分,共划分为6个类型:三层结构型(T型)、主跃层上位型(U型)、主跃层下位型(L型)、多阶梯状结构型(M型)、异常结构型(A型)和垂直均匀型(H型)。分析结果表明:温度垂直结构类型在黄海区域为:春季呈L型;夏季呈U型;秋季呈T型;冬季呈H型。东海北部春季基本呈T型;夏季西部呈T型,东部呈U型;秋、冬季演变为H型;东海南部春、夏季主要呈L型;秋、冬季除近岸出现逆温类型外,大部分区域呈H型。利用风和潮的混合卷挟模式阐述了各种温度垂直结构的形成机制,最后给出了黄、东海陆架海域的主温跃层特征值的区域分布和季节变化。     

基于FerryBox的渤海海峡水质低成本长期自动监测

FerryBox是一套全自动、实时的水生生态监测系统,具有多参数、低维护、低成本、监测覆盖范围广、可持续性强等诸多优点。2015年10月~2016年7月,作者通过将其安装在一条频繁返于烟台-大连之间的货船上,实现了10个月的渤海海峡水质低成本长期自动监测。监测结果表明,渤海海峡水环境因子在时空分布上存在显著的南北差异,秋季海峡南部海域的表层浊度及pH均高于中部及北部海域;冬季海峡北部海域的表层温度、盐度和浊度均大于南部海域;进入春季以后海峡中南部海域为表层叶绿素a浓度高值区。季风、黄海暖流以及渤海环流等因素是造成渤海海峡水环境因子南北差异的主要原因。春、夏季渤海海峡营养盐监测结果表明,渤海海峡营养盐的时空分布具有明显的季节性和区域性特征,在时间变化上整体呈现初春和夏末较高,在空间分布上整体呈现海峡两侧高于海峡中部。海底冷水团颗粒物的分解、藻类繁殖、地表径流以及渤海环流等,是影响渤海海峡春、夏季营养盐时空分布的重要因素。春季渤海海峡浮游生物生长受硅和磷的双重限制,夏季主要受磷限制。     

东海北部黑潮区的浮游桡足类

根据1987年夏季、冬季和1989年春季、秋季采自东海北部黑潮区的浮游生物样品,鉴定出浮游桡足类227种,其中1种为我国海区新记录,21种为东海区新记录.文中还描述了浮游桡足类的总个体密度和主要优势种的分布,并对其与海洋环境的关系进行了讨论.     

A PRELIMINARY ANALYSIS OF THE VARIATION OF MONTHLY MEAN SEA LEVEL OF THE SEAS NEAR CHINA AND ITS CAUSES

This paper deals with the variations of the monthly mean sea level of the seas near China. The distribution charts of mean, sea level in winter and in summer are given. The monthly mean sea level variations are mainly caused by monsoon, sea currents and the fluctuation of atmosphen'c pressure. The annual range of monthly mean sea level is 50 -70 cm in the northern part of the seas near China, and 20-40 cm in the southern part. The variation period of the monthly mean sea level of the seas near China is principally annual one.     

中国东部海域大气气溶胶入海通量的研究

根据中国东部海域气溶胶浓度及分级采样资料,计算得出黄海、东海及日本以南海域沙尘气溶胶的代表元素铝(Al)每月干沉降通量分别为42.8、18.3、5.2mg/m2;其中各海域春季的干沉降通量均占全年干沉降通量的40%以上.相应每月总沉降通量分别为54.1、29.8、10.5mg/m2.渤海、黄海、东海及日本以南海域每年沙尘气溶胶总沉降通量分别为26.4、9.3、5.1、1.8g/m2.东海污染元素总沉降通量以春季最大,夏、秋季次之,冬季最小.日本以南海域锑(Sb)元素总沉降通量的季节分布为冬季最大,夏、秋季次之,秋季最小;硒(Se)元素总沉降通量的最大值出现在夏季,其他季节分布比较均匀.     

太平洋涌浪分布特征及其对海-气边界层的影响

本文对海-气边界层波致风机制的相关理论进行了阐述,并利用ERA-40再分析资料给出了太平洋谱峰速度、波龄、波陡等描述涌浪和波致风机制物理量的年际和季节空间分布特征。分析表明:东太平洋赤道地区等海域涌浪速度最大且涌浪由南向北传播明显;太平洋波边界层高度基本呈现出东高西低的分布形势;波致风机制主要发生在赤道热带海域,北半球夏季波致风机制偏强,冬季偏弱,南半球反之;北半球北部海域夏季更易发生波致风机制,赤道附近海域相反;南海为风浪与涌浪组成的混合浪,对其波候等相关研究有必要分开进行讨论。     

南黄海悬浮体浓度的平面分布特征及其输运规律

重点分析和探讨了南黄海悬浮体浓度的平面分布及其水平输运,结果显示悬浮体浓度具有显著的空间区域化分布特征,其与该海域环流场的布局和季节转换存在良好的对应关系,南黄海环流是该海域悬浮体运移的主要动力和控制因素;江苏近岸海域在一年四季均为悬浮体浓度的最高值区,其悬浮体主要来源于潮流和海浪所引起的沉积物再悬浮以及苏北沿岸水的携带和输送,而且夏季悬浮体在该海域的累积还可为冬半年在黄海西部沿岸流作用下将其输运至东南海域提供很好的物源保证;长江口东北部海域在春、夏、秋三季出现东北向扩展的高值区,体现了长江冲淡水的影响;石岛外海在冬、春、秋三季也存在悬浮体浓度高值区,并具有向南黄海中部泥质区扩展的态势,这是鲁北沿岸流将现代黄河物质输运至此的结果。发现调查海域中部表底层在春秋季均存在云团状高值区,而且该海域悬浮体浓度自春季至秋季出现"双峰现象",这与春秋季水华期间浮游植物繁殖所产生的有机碎屑有关,并使作为悬浮体组成的海洋浮游生物有机质向沉积物转移,据此进一步指出这一物源可能对南黄海冷涡泥质区的形成、发育也具有一定的作用,该观点深化了对南黄海中部冷涡泥质区受上层生物活动影响以及泥质区物源的认识。     

北黄海温盐分布季节变化特征分析

利用2006～2007年夏冬春秋4个季节北黄海的大面调查资料,分析了4个季节北黄海温度和盐度大面以及典型断面分布特征,得出以下结论:2007年冷水团势力范围强于2006年,北黄海冷水团的形成受地形影响.黄海暖流冬春季较强,冬季最强,夏季最弱,秋季开始形成.鲁北沿岸流冬季最强,春季减弱,夏秋季消失,但夏季鲁北沿岸存在冬季鲁北沿岸流水的残余体,即鲁北沿岸水.辽南沿岸水4个季节都以低盐为特征,除夏季低盐中心位于庄河口外,其它3个季节低盐中心均位于调查区域的东北角.渤海与北黄海之间的水交换4个季节都存在.春季,断面盐跃层形成滞后于温跃层;秋季,断面盐跃层消失滞后于温跃层.     

基于探空数据的南海表面波导统计特征研究

Based on the global position system(GPS) radiosonde data near the sea surface, the surface duct characteristics over the South China Sea(SCS) were statistically analyzed. The annual surface duct occurrence over the SCS was about 64%. Of the observed surface ducts, duct heights mainly distributed between 18 and 42 m, with M slopes in the range of –0.3 to –0.2 M units/m. Those ducts accounted for about 80% of the ducting cases. For the total profiles, the duct occurrences in a day changed slowly and were more than 60% in all times. The surface ducts formed more easily in the daytime than in the nighttime and most of the duct height were at bellow about 32 m.Additionally, The seasonal variation of the SCS ducts appeared to be evident, except that the mean duct thickness was almost constant, about 33 m for all seasons. The highest occurrence was about 71% in the autumn, followed by in the summer, spring and winter. In spring, their top-height existed more often at a height of more than 48 m.Their mean duct strength became stronger trend from spring to winter, with the M-slope in the range between–0.26 and –0.18 M units/m. Those results agreed well with other studies, provided considering the data resolution.The statistical analysis was reliable and gave the duct estimation for the SCS. Such duct climatology not only has important implications for communication systems and the reliability of the radar observation, but also can provide useful information to improve the accuracy of the meteorological radar measurements.     

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.