印度洋热通量变化及其对南海夏季风爆发的影响

采用卫星遥感资料反演出的海洋大气参数,应用通量算法(CORAER3.0),计算出了印度洋区域海气热通量,据此,分析研究了该区域海气热通量的年、年际和年代际变化特征。进而分析探讨了该区域热通量变化与南海夏季风爆发之间的联系。结果表明,北印度洋的热通量具有明显的季节变化特征,在一年四季最大热通量基本发生在阿拉伯海和孟加拉湾,但其量值具有明显的差异。特别是在南海季风爆发前后,其量值显著增大,4月份之前,平均潜热通量维持在110—120W/m2之间,4月份开始增大为130W/m2,5月份突然增大超过160W/m2。这种增大过程可能是影响南海夏季风或南亚夏季风爆发的关键。由分析可知,南海夏季风的爆发与北印度洋的热通量变化存在显著的相关关系,且它们均具有显著的年代际变化周期为16a。当3年前的5月份北印度洋区域海气潜热通量出现偏大(小)时,南海夏季风爆发时间会出现偏晚(早)的趋势。另外,为了预测南海夏季风爆发时间,建立了一个简单的回归方程,用来预测2012年南海夏季风爆发时间。预测结果表明,2012年南海夏季风爆发时间将会出现偏晚1—2候的趋势。     

南太平洋和南印度洋亚南极模态水潜沉率的长期变化趋势

亚南极模态水(sub-Antarctic mode water,SAMW)的潜沉过程与全球变暖减缓现象密切相关。为了增进对亚南极模态水长期变化特征的认识,使用一个高分辨率长时间序列的海洋模式数据对SAMW的潜沉率变化趋势的空间分布进行了系统地分析。结果显示,在1958~2016年间,SAMW的潜沉量在南太平洋和南印度洋在长时间段上存在着相反的趋势变化,即在南太平洋增大,在南印度洋减少,这与已有研究结果相符。但进一步的分析发现,SAMW潜沉量的空间分布存在着明显的差异。在南印度洋,其北部潜沉区的潜沉率仅有很微弱的上升趋势,而位于南部潜沉区的潜沉率则有明显的下降趋势。与此同时,在南太平洋中,其西部潜沉区的潜沉率趋势非常小,而东部潜沉区的水的潜沉有明显上升的长期趋势。总体而言,密度较大的SAMW潜沉水团比密度较小的潜沉水团表现出更显著的长期变化的趋势。南部变化趋势明显的潜沉水量大概占总潜沉水量的60%,由此可知SAMW的总体趋势更多地来自其南部密度更大的潜沉区的贡献。进一步的分析表明,SAMW潜沉区的混合层的长期变化趋势与潜沉率的长期变化趋势之间存在较为一致的空间分布。其中,在南太平洋,东侧潜沉区的混合层的长期增大趋势,主要由于风应力增大的作用,而西侧潜沉区的混合层的长期减小趋势,则主要因为海表浮力强迫的控制;在南印度洋,南侧潜沉区的潜沉率长期减小趋势更多的是受到浮力强迫的影响,而西北部的潜沉率长期增加趋势则主要由风应力增强导致的。     

南印度洋测控海域大风分析

在辽阔的东南印度洋上的“远望号”测量船为中国卫星和载人飞船执行测控服务。该海域风大浪急,缺乏海洋水文气象资料。本文利用1980~1990年的部分历史资料(包括地面图和卫星云图)进行了分析研究,指出有三类天气系统容易引起测控海域的大风巨浪:冷锋、中纬度气旋和强梯度带。该结论有助于东南印度洋的远洋气象保障。     

印度洋大西洋上升流的长期变化及其与爱尔尼诺南方涛动的关系

用Ｘｉｅ和Ｈｓｉｅｈ从三十九年（１９５０－１９８８）Ｃｏａｄｓ月平均风应力资料算出的全球海洋Ｅｋｍａｎ层底垂直速度资料，分别对印度洋和大西洋的垂直速度场作ＥＯＦ分析。在３８４个模中集中讨论了前四个模，印度洋的四个模被发现均与Ｅｌｎｉｎｏ事件有关，模一与模二表现为Ｅｌｎｉｎｏ前后的剧降与剧升，（只是模二的位相较模一滞后半年）而模三与模四的位相与模一、二反相、时间振幅的曲线在Ｅｌｎｉｎｏ前达到正峰值，     

耦合模式对印度洋偶极子的模拟研究

利用一个海洋-大气-陆面系统耦合模式,模拟分析了热带印度洋的季节和年际气候变化特征。该模式很好地模拟出热带印度洋区域的季节变化特征,对热带印度洋强的局地年际耦合信号-偶极子模拟也比较成功,模拟结果与已有的观测分析以及高分辨率耦合模式模拟结果接近。     

印度洋赤道潜流年际变化特征及其与印度洋偶极子的联系

印度洋赤道潜流(equatorial undercurrent,EUC)是赤道流系的重要组成部分,对印度洋物质输运和能量交换有着重要意义.基于SODA 3.4.2海洋再分析数据,对印度洋EUC的三维空间结构和年际变化特征进行分析,并揭示其年际变率与印度洋偶极子(Indian Ocean dipole,IOD)的联系.结...     

热带印度洋上层水温的年循环特征

通过分析多年气候月平均的Levitus水温资料,结合多年气候月平均海表面风场资料以及观测的热带印度洋上层海流的分布状况,探讨热带印度洋上层水温的时空分布特征,剖析了热带印度洋混合层深度及印度洋暖水的季节变化规律。分析表明：热带印度洋的海表面温度低值区始终位于大洋的南部,而高值区呈现明显的季节变化,冬季位于赤道附近,在夏季则处于大洋的东北部;在热带印度洋的中西部、赤道偏南海域的次表层终年存在一冷心结构;热带印度洋表面风场的季节变化是影响该海域混合层深度季节性变化的主要因素;印度洋暖水在冬、春季范围较大,与西太平洋暖池相连,而在夏、秋季范围较小,并与西太平洋暖池分开。     

北印度洋气候特点分析

根据1950～1995年共46a的北印度洋气象船舶资料,按5°×5°网格统计单元,绘制了历年各月风向频率、平均风速、6级和8级大风、能见度(≥10km和≤4km)、雾和雷暴等气象要素分布图.较为详细地分析了北印度洋风、能见度、雾、雷暴、热带气旋等海洋气象要素的分布特点及其年变化规律.该区是世界著名的季风气候区,夏季的西南季风比冬季东北季风强盛,与我国南海海区的季风特点正好相反.     

赤道印度洋上层环流辐合辐散的年际变异成因分析

印度洋上层海气相互作用对印度洋和太平洋气候系统有重要影响。目前针对印度洋气候态环流特征已有较为全面的研究,但针对印度洋环流的年际变化及其季节性差异的特征分析和具体作用机制,仍缺乏深入的研究。本文利用1979—2007年Simple Ocean Data Assimilation(SODA)再分析资料研究了赤道印度洋表层辐合辐散的年际变异及其季节依赖性。结果表明,以赤道为中心,印度洋上层异常海流,在经向上形成显著的辐合(辐散)现象,究其原因主要是赤道纬向风异常形成的Ekman流所导致。进一步分析表明,热带印度洋异常纬向风的成因与太平洋-印度洋的热力强迫过程作用有关,并且不同的热力强迫过程呈现出显著的季节差异性。此热力强迫过程,具体可分为3种类型:第一类是太平洋纬向海表热力差异的遥强迫作用,主要发生在冬末春初,热带太平洋的纬向热力差异通过调节Walker环流,在印度洋激发出一个异常的次级环流,对应的大气低层形成纬向风异常;第二类是东-西印度洋海表热力差异的局地强迫作用导致的局地环流,使赤道印度洋上空形成纬向风异常,此过程在春末夏初较为显著;第三类是太平洋-印度洋热力差协同作用的结果,使赤道印度洋盛行异常的纬向风,此过程在秋季起主导作用。     

南海海－气热交换的热通量分布

利用１９５１—１９９０年南海船舶报资料，用直接计算法，采用１°×１°网格，计算了南海海域的月平均感热通量和海面（蒸发）潜热通量。结果是：感热通量和海面（蒸发）潜热通量的分布在冬季和夏季有很大的差别，季风对南海海－气热交换有明显的影响。     

一个简单的印-太海气耦合模式

本文基于一层半海洋模式和SVD(Singular Value Decomposition)大气模式构建了一个简单的海气耦合模式, 引入热通量的作用, 分析ENSO影响热带印度洋地区的动力学和热力学耦合过程。其中, 使用统计大气模式, 由给定的SST(Sea Surface Temperature)异常得到风应力异常, 进而驱动海洋环流反馈给SST, 完成海气的动力耦合; 使用块体经验公式由SST异常和风场异常计算热通量异常, 直接作用于SST, 实现海气的热力学耦合。动力耦合实验揭示, 太平洋第一EOF(Empirical Orthogonal Functions) 模态与观测基本吻合。并且模拟Ni?o 3指数存在两年左右的谱峰周期。这说明, 海气动力学耦合是ENSO生成的主要因素。热力耦合的加入是为了考察ENSO影响热带印度洋的热力学效应。同时考虑动力和热力耦合的实验结果表明, 热带太平洋暖异常中心更加接近观测值, 热带印度洋出现海盆尺度海温正异常。这意味着热带太平洋的ENSO信号通过海气界面的热量交换实现对热带印度洋地区的遥强迫, 导致印度洋海盆尺度增暖。     

COARE算法估算海气界面热通量的个例对比分析

本文先对NCEP分析风、QSCAT/NCEP混合风、MM5中尺度模式分析风场进行了比对分析,发现具有高分辨率的QSCAT/NCEP混合风资料给出的高风速数值较好,但给出的高风速开始时间相对较早;NCEP分析风资料给出的高风速数值明显偏小;MM5分析风场较为可信,只不过模拟的高风速数值还是相对偏小.使用COARE算法（版本3.0）计算了四种资料情况下的渤、黄海海域一次冷空气大风过程的海表面湍流热通量,并与MM5诊断分析结果进行了对比分析.结果发现相同资料情况下,MM5结果跟COARE算法所算海气热通量（包括感热和潜热）在区域分布和时间变化规律上均较为一致,中、低风速情况下,结果比较接近;但是高风速情况下两者差异显著.     

春季西北太平洋水体中甲烷和氧化亚氮的分布及海气交换通量

于2010年5—6月搭乘日本KH10-1航次,对西北太平洋两个不同深度站位甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的垂直分布及海气交换通量进行了研究。结果显示:研究海域表层海水中CH4和N2O浓度分别为(2.55±0.22)nmol/L和(7.50±1.11)nmol/L,饱和度分别为126%和116%,均处于轻度过饱和状态。在垂直方向上,CH4浓度分布呈现次表层极大的特征,次表层以下CH4浓度随深度增加逐渐减小。CH4次表层极大值可能是由于细菌利用甲基化合物进行好氧产生和在悬浮颗粒物、浮游动物或其他海洋生物肠道内厌氧微环境产生的综合作用造成的。N2O浓度随深度的增加而增大,在跃层下部达到最大值,N2O与溶解氧的垂直分布呈镜像关系。水体中N2O主要通过硝化过程产生。利用LM86和W92公式计算得到CH4的海气交换通量分别为(0.76±0.57)μmol/(m2·d)和(1.57±0.67)μmol/(m2·d),N2O的海气交换通量分别为(1.96±0.24)μmol/(m2·d)和(3.08±0.38)μmol/(m2·d),因此西北太平洋是大气CH4和N2O的净源。     

南印度洋SST与南亚季风环流年代际变化的研究

利用美国NCEP全球大气再分析资料和JONES全球海表面温度异常(SSTA)资料，分析了南印度洋SSTA和南亚季风环流年代际变化的特征。研究发现，无论是南印度洋副热带海水辐合区的SST还是赤道以北非洲西海岸附近上升运动海区的SST的长期变化趋势，除了准3-5年的变化以外，还存在着明显的年代际的变化。对于全球最显著南亚季风环流的分析表明，南亚季风环流也存在明显的年代际时间尺度的变化。与南太平洋SST的年代际变化相比，南印度洋SST的变化周期要相对短一些。通过分析南半球冷空气年代际活动的特征发现，冷空气与南印度洋SST年代际时间尺度的变化具有密切的联系。     

东印度洋冬季印尼贯穿流影响区浮游植物群落结构特征

东印度洋受到印尼贯穿流(Indonesian Throughflow,ITF)等多个大洋流系影响,是太平洋水在低纬度进入印度洋的重要通道,具有显著的生态效应,是金枪鱼的重要渔场之一。为了解上述海域浮游植物群落组成、时空特征及其影响因素,基于2020年1～2月在该海域采集到的浮游植物样品及同步的环境数据,对其种类组成、生态类型、细胞丰度、优势类群等群落组成及其与环境因子关系进行了研究,并与赤道东印度洋浮游植物群落进行了比较。结果表明:研究海域共鉴定浮游植物4门57属268种(含变种、变型),其中,硅藻38属129种,甲藻17属136种,金藻1属2种,蓝藻1属1种;生态类型以热带大洋性种类、大洋暖水种和热带近岸种为主,浮游植物区系属于热带-亚热带生物区系。细胞丰度介于1.28×10³～7.84×10⁴ cells/m³之间,平均值为1.55×10⁴ cells/m³。优势种中硅藻占绝大多数,分别为短叉角毛藻(Chaetoceros messanensis)、伏氏海毛藻(Thalas...     

海-气界面热通量算法的研究及在中国近海的应用

对计算海-气界面湍流热通量的Bulk算法的一些参数进行了改进。使用西沙实测资料、GSSTF2资料和NCEP/NCAR再分析资料以及改进后的算法,计算了中国近海地区的感热通量、潜热通量。计算结果与西沙实测资料、长年代的GSSTF2资料和NCEP/NCAR再分析资料进行比较验证,证明改进后的方法精度较高,基本可以保证湍流热通量的平均标准偏差在10W/m2左右,与多年的月平均做比较,相对偏差为25%左右;同时,不仅首次将计算热通量的空间尺度精确到0·1°×0·1°,而且基本模拟出了南海季风暴发期间热通量变化的主要特点以及中国近海热通量随季节、纬度和海岸地形的变化特征。     

南印度洋副热带偶极子的年代际转变特征

为了增进对南印度洋副热带偶极子(Subtropical Indian Ocean Dipole,SIOD)年代际变化的认识,基于Hadley中心的海表面温度(sea surface temperature,SST)、美国国家环境预报中心的大气再分析数据集Ⅰ(NCEP-NCAR Reanalysis1,NCEP)的大气再分析数据和欧洲中期天气预报中心的海洋再分析数据(Ocean Reanalysis System 4,ORAS4)等,本文分析了1958～2020年SIOD年代际转变的特征和物理机制。结果显示,2000年之前,SIOD存在2～4 a和4～6 a两个年际主周期,但近20 a(2000～2020年)其年际变化周期以1.5～2.0 a为主。与此同时,SIOD的空间特征及其强度在1987年和2004年左右出现了两次显著的年代际转变:1958～1986年(P1)期间强度最大,1987～2003年(P2)期间最弱,2004～2020年(P3)期间居中;P1期间SIOD的最大正SST异常(sea surface temperature anomalies,SSTA)中心位于(46°～80...     

南沙海域上层海水碳垂直通量的初步研究

根据１９９０年５－６月在南沙海域４个站点投放颗粒物捕集器采集样品的分析结果，计算了该海域上层海水碳垂直通量。结果表明：（１）南沙海域上层海水颗粒有机碳总生成量为２９８ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），其中３５％分解参与再循环，６５％以颗粒形式离开真光层向下输送；（２）颗粒有机碳向下通量为１９３ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）。总溶解无机碳穿过跃层向上垂直通量为３６００ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），真光层颗粒无机碳向下通量为２７ｍ     

印度洋赤道西风的变动及其与低纬环流的关系

利用欧洲中期天气预报中心／世界气象组织（ECMWF／WMO）1981-11-1982-10逐日2．5°×2．5°网格点资料,按赤道西风判别指数确定了赤道西风的范围,讨论了这支基本气流的结构及季节演变特征,以及它和这一地区环流的关系。     

印度洋中西部大眼金枪鱼资源生物学的初步研究

根据2003~2004年1~6月份印度洋海域金枪鱼延绳钓生产实践及调查,对所捕获的大眼金枪鱼群体的构成、性比和胃含物等基本生物学特征进行了初步探讨及简单比较。结果表明,渔获中大眼金枪鱼体重范围为7~136kg(2003年)及14~100kg(2004年)。2003年,雌性个体所占比例基本上维持在0.45左右;2004年,雌性个体所占比例较2003年大。2003~2004年渔获中大眼金枪鱼分别由叉长69~201cm及55~190cm的个体组成。2003年及2004年各月份1级所占比较均较大,1级以后胃饱满度频次基本上呈下降趋势。3~6月为印度洋中修补大眼金枪鱼的产卵期。体长-体重关系为W=3×10-5L2.8838。