一个Argo剖面浮标的观测过程及其资料应用探讨

提取了一个在海上长达5年的Argo剖面浮标观测资料,对观测资料进行评估和质量控制,通过对浮标观测资料进行综合分析,帮助人们了解Argo浮标的观测过程及其资料的应用.     

Argo剖面浮标的检测及其施放探讨

Argo剖面浮标是一种新颖的海洋观测设备 ,它的抛弃式测量特性决定了对其检测和正确施放的重要性。为了确保 Argo剖面浮标在海上长期 (4～ 5 a)工作 ,并能获得可靠的观测资料 ,本文对 Argo浮标的检测和海上(调查船 )施放步骤作了详尽介绍 ,以供借鉴。     

索马里流系的三维结构及其季节变化

利用1958年1月～2007年12月的SODA资料,系统地研究了500m以浅索马里流系的结构及其季节变化特征。结果表明:夏季风期间索马里流系主要表现为向北的沿岸流和准静止的双涡旋系统,垂向则以沿岸上升流为主,最强上升流位于8°N～11°N;冬季风期间则为向南的沿岸流和越赤道向北的潜流,且沿岸以下沉运动为主导。索马里流系具有较复杂的分层结构,这种复杂性尤其表现为1～3月赤道附近和6～10月3°N附近分别出现的"南-北-南"和"北-南-北"经向流三层结构。此外,沿岸流量具有明显的半年周期和年周期。究其原因,海面风应力是索马里流系结构季节变化的1个驱动因子,沿岸流向的季节性变化、大涡旋及上升流的形成都与其密切相关。     

南半球亚极地流涡的平均特征及其变化

Based on the Simple Ocean Data Assimilation(SODA) products,we study the mean properties and variations of the Southern Hemisphere subpolar gyres(SHSGs) in this paper.The results show that the gyre strengths in the SODA estimates are(55.9±9.8)×10~6m~3/s for the Weddell Gyre(WG),(37.0±6.4) ×10~6m~3/s for the Ross Gyre(RG),and(27.5±8.2)×10~6m~3/s for the Australian-Antarctic Gyre(AG),respectively.There exists distinct connectivity between the adjacent gyres and then forms an oceanic super gyre structure in the southern subpolar oceans.And the interior exchanges are about(8.0±3.2)×10~6m~3/s at around 70°E and(4.3±3.1)×10~6m~3/s at around 140°E.The most pronounced variation for all three SHSGs occurs on the seasonal time scale,with generally stronger(weaker)SHSGs during austral winter(summer).And the seasonal changes of the gyre structures show that the eastern boundary of the WG and AG extends considerably further east during winter and the interior exchange in the super gyre structure increases accordingly.The WG and RG also show significant semi-annual changes.The correlation analyses confirm that the variations of the gyre strengths are strongly correlated with the changes in the local wind forcing on the semi-annual and seasonal time scales.     

吕宋冷涡的年际变化及影响机制分析

基于吕宋岛附近海域1985-2020年的海表温度、风应力和海面高度等卫星资料,分析吕宋冷涡(Luzon Cold Eddy,LCE)强度及中心位置的年际及长期变化趋势,探讨风场和黑潮入侵在LCE变化过程中的作用.结果 表明:35 a来,LCE整体呈现减弱趋势,其中心位置最大概率出现在(117°54′E,18°06′N)...     

白洋淀水循环特点及其对生态环境的影响

在理想假设下,利用MITgcm模式研究了风对白洋淀内水体循环流动的影响。研究指出:(1)风应力可看作是水体循环的主要驱动力;(2)在风应力的作用下,水体表层的流动主方向与风的方向一致,下层水体的流动方向与表层方向相逆或近似相逆;(3)表层以下水体流动复杂,次表层水平流动有明显的双漩涡结构;(4)淀底地形对水体垂向流动影响很大,垂向速度变化复杂,垂向上有双涡流动现象,靠近岸边多有上升流和下降流;(5)淀内水体流动沿着水平和垂向两个方向流动,在冬季和夏季流向相反。在分析以上流动特点的基础上,讨论了流动对各个不同子区域的生态环境可能造成的影响:I区域是一个相对独立的水体区域,该区域内的水体污染物自成系统,与外界交换较少。而对A、B、C、D四个区域内的污染物分布等要统一考虑,四个区域内的水体交换,可看作是一个统一的整体。E、F区域内的水体流动受到上述A、B、C、D四区内双涡流动的影响,但在这两个区域靠近岸边有强烈的上升流和下降流,有可能使得污染物的分布更加复杂。G、H水深很浅,水流速度缓慢,受到污染后污染物不易扩散。     

台湾以东黑潮流量的年际变化特征

利用长时间序列的石垣和基隆两个验潮站的海平面高度记录(18年)计算了台湾以东的黑潮流量,并结合风应力资料(SODA),探讨了台湾以东黑潮流量的年际变化及其和风应力旋度的关系。台湾以东黑潮流量的峰值出现在1980—1981、1982—1983、1986、1988及1991年。低值出现在1984、1990、1993—1995年。小波分析结果显示,台湾以东黑潮流量具有2—5年的显著周期(峰值在2年和5年);台湾以东北太平洋区域风应力旋度具有2—7年的显著周期(峰值在3年和6年)。在1980—1991年间,黑潮大弯曲频繁发生,台湾以东黑潮流量偏大,与台湾以东太平洋区域风应力旋度间的关系较好;而在1991—1995年间,没有黑潮大弯曲发生,台湾以东黑潮流量偏低,与台湾以东太平洋区域风应力旋度间的关系较差。     

2014—2016厄尔尼诺年秘鲁上升流的变化特征及其影响因素

秘鲁上升流将富含营养盐的冷水带到表层,对沿岸的生态系统与渔业资源产生重要影响。厄尔尼诺事件对秘鲁上升流影响显著,而2014—2016年是近年来最强的厄尔尼诺事件之一。本文利用区域海洋模型ROMS,分析了秘鲁上升流在2014—2016年强厄尔尼诺期间的变化特征及影响因子。结果表明:2014与2015年春季,秘鲁沿岸表层海温出现正异常,主要与上升流减弱与平流增强造成的增暖有关,不同的是,2014年夏季平流增暖效应减弱,上升流增强,阻碍了海温正异常的继续发展;2015年夏季平流增暖效应持续,上升流作用被抑制,海温正异常持续至2016年春季;2014—2016年夏季秘鲁沿岸上升流增强与风应力增强有关;在冬春季节风应力减弱,利于产生上升流;2014和2015年春季出现下沉流,主要是由秘鲁潜流增强引起;风应力在2014—2016年无显著年际差异,潜流变化是产生厄尔尼诺年际差异的主导因素。     

南海海平面季节变化机制的研究

利用Ssalto/Duacs卫星高度计的融合数据和英国气象局哈德利中心的EN4.2.1版本的数据产品,结合1.5层约化重力模式,研究了南海海平面季节变化规律及其影响机制。南海海平面季节变化特征显著,在冬季和夏季、春季和秋季呈现出相反的变化特征。南海区域平均海平面最高值出现在11月,最低值出现在6月,海平面变化年振幅约为10 cm。海平面季节变化信号能够解释南海西北和西南大陆架海域月平均海平面变化的70%～95%,而对南海内区及东部海域的解释方差较小,为20%～60%。南海海平面季节变化主要受比容效应和风应力强迫的动力海平面变化的影响,比容效应是南海东北部海域海平面变化的主要原因,能解释海平面季节变化的50%以上;风应力强迫只对南海中部海域的海平面季节变化起主导作用,其解释方差为50%～80%。导致南海中部海域海平面变化的风应力强迫包括热带太平洋风强迫和南海局地风强迫两部分。     

风急流对吕宋海峡黑潮路径变异的影响及其动力机制

为研究风急流对吕宋海峡处黑潮路径的影响,本文使用1.5层约化重力浅水模式,设置了与吕宋海峡跨度相接近的缺口宽度,考虑西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径受风急流影响的动力机制,并初步探讨了在实际海陆边界条件下,实际风急流对黑潮路径的影响。结果显示,理想情况下,当西边界流处在由入侵流态到跨隙流态转变的临界状态时,西风、南风以及西南风风急流可以激发西边界流由入侵流态转变为跨隙流态。当西边界流处在由跨隙流态向入侵流态转变的临界状态时,北风、东风以及东北风风急流可以激发西边界流由跨隙流态转变为入侵流态,并且在风急流消失后西边界流不能再恢复到初始流态。实际情况下,冬季风急流有利于黑潮入侵南海,夏季风急流有利于黑潮跨越吕宋海峡,这和理想情况下的模拟结果以及实际观测结果相一致,这对进一步研究南海北部的上层环流以及南海的质量、能量输送有重要意义。     

印尼贯穿流与南海贯穿流的年代际变化特征及机制

通过绕岛环流理论和SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据对印尼贯穿流(ITF)和南海贯穿流(即吕宋海峡水交换,LST)在1976年气候突变前后的特征进行分析。结果表明,1976年后吕宋海峡水交换体积输送(LSTT)异常增大,而印尼贯穿流体积输送(ITFT)异常减少。吕宋海峡东部东风分量和南海内部的北风分量的局地驱动是导致LSTT在1976年后增加的主要因素,南海内部异常北风分量对LSTT增加的贡献能够达到53%;而赤道太平洋的西风分量则是导致ITFT在1976年后减少的主要因素,其贡献大约为61%。1976年后15°N左右的NEC(North Equatorial Current)体积输送异常增强,但总NEC体积输送异常减弱。KC(Kuroshio Current)体积输送异常增强,而MC(Mindanao Current)、NECC(North Equatorial Countercurrent)、SEC(South EquatorialCurrent)体积输送异常减弱。赤道西太平洋由风场变化通过Sverdrup动力过程产生的异常气旋性环流阻碍了太平洋水体向印度洋的输入。     

Seasonal variability of sonic layer depth in the Central Arabian Sea

The seasonal variability of sonic layer depth (SLD) in the central Arabian Sea (CAS) (0 to 25°N and 62-66°E) was studied using the temperature and salinity (T/S) profiles from Argo floats for the years 2002–2006. The atmospheric forcing responsible for the observed changes was explored using the meteorological data from NCEP/NCAR and Quickscat winds. SLD was obtained from sound velocity profiles computed from T/S data. Net heat flux and wind forcing regulated SLD in the CAS. Up-welling and down-welling (Ekman dynamics) associated with the Findlater Jet controlled SLD during the summer monsoon. While in winter monsoon, cooling and convective mixing regulated SLD in the study region. Weak winds, high insolation and positive net heat flux lead to the formation of thin, warm and stratified sonic layer during pre and post summer monsoon periods, respectively.     

菲律宾海的声速剖面结构特征及季节性变化

应用Argo资料研究了菲律宾海的声速剖面结构特征。通过统计分析选取了合理的跃层标准,分析了主跃层、季节性跃层和表面正梯度层的区域性分布及季节性变化。结果表明,菲律宾海主要受赤道流系和北太平洋西边界流系的支配,其环流结构和水团配置对声场结构影响很大;主跃层的经向差异显著,但季节性变化较小,其平均位置由南向北逐渐加深,强度逐渐减弱;季节性跃层的分布及变化主要受混合层的季节性变化以及北部海区冬季温跃层通风过程的影响,夏季较强较厚,冬季较弱较薄;深海声道轴季节性变化较小,南极中层水和北太平洋中层水的温盐差异是其经向分布差异的主要原因。综合考虑海区声速结构区域性和季节性特征,将其归纳为6种典型结构,得出了各类声速剖面的模态特征及垂直结构参数的统计特征值。     

吕宋冷涡的季节变化特征及其与风应力的关系

利用AVISO提供的1993年1月至2007年5月的多卫星融合海面高度距平（SLA）数据,对研究区域（15°～20°N,113°～121°E）SLA的季节变化特征进行了分析．其结果表明：吕宋冷涡发生在冬、春季,且该冷涡的发生、发展与局地风应力具有较好的相关性;当SLA变化滞后于风应力1个月时,SLA与风应力的负相关系数达-0．78;且当出现西南风时,SLA为正值;而在东北季风期间,S／A为负值．对幽进行主成分分析得到的前2个模态反映了黝的季节变化特性,其中第一模态的贡献率为54．14％,表现为以18．5°N,119．5°E附近为中心的SLA同步涨落,对风应力的响应迟滞1个月,而且此模态与风应力模第一模态的空间分布十分相似;第二模态的贡献率则为14．54％,表现为季风作用下海面高度的Ekman调整．     

黑潮-亲潮交汇区涡旋演变调控作用下的叶绿素三维特征

黑潮-亲潮交汇区普遍存在的涡旋运动,可通过物质输运和再分配调控叶绿素浓度的时空演变,进而影响该海域的海洋生态环境。基于卫星高度计资料和叶绿素再分析数据,利用流矢量、归一化复合分析等方法,构建不同类型涡旋的各个演变阶段、不同水平尺度范围内,对应的叶绿素浓度三维结构,分析探讨黑潮-亲潮交汇区涡旋运动对叶绿素浓度时空演变的调控作用。结果表明,冷涡区（300 m以浅,3倍半径范围）的叶绿素浓度高值区,自下而上,逐渐扩展至涡心西北方向,且随着深度的增加,叶绿素浓度先增后减。随着气旋涡的演变,各水层叶绿素浓度高值由外向内,逐渐向涡心扩展,而平均半径内的叶绿素浓度输运总量在其稳定期达到最高。暖涡影响范围内的叶绿素浓度总体比冷涡区稍高,其垂向大致呈递减趋势,由上而下,叶绿素浓度低值大致由涡心东南向西北扩展,且随着反气旋涡的演变,叶绿素浓度高值逐渐向涡旋边缘聚集。     

用Argo温盐资料估计印度尼西亚贯穿流多年平均地转输送

利用Argo浮标资料,估计了2003—2007年期间印度尼西亚贯穿流（ITF）出口处114.5^οE断面上层(0—1000m)的地转流,并与WOA05资料进行对比。在114.5^οE断面上9.5^ο—18.5^οS之间,依据Argo资料计算的上层(0—1000m)地转流年平均输送为4.2Sv(1 Sv = 106m^3.s^-1),比依据WOA05资料计算的流量大0.5Sv左右,与前人对IX1断面的估算接近。依据Argo资料计算的ITF的季节变化也与WOA05比较一致,最大输送都出现在7月份,可以达到10Sv,而冬季二者差异较大。比较了盐度资料的差异以及114.5^οE断面南侧缺测对估计ITF地转流输送的影响,发现盐度资料的改善可以改进对ITF地转输送量的估计,而断面南侧的缺测对ITF年平均输送的影响较小。因此,Argo资料可以作为监测ITF输送量的一种有效手段,特别是用于年平均流量的研究。     

白令海峡夏季流量的年际变化及其成因

白令海峡是连接太平洋和北冰洋的唯一通道,穿过海峡的海水体积通量在年际尺度上的变化主要取决于海峡南北两侧的海面高度差,白令海峡的入流对北冰洋海洋过程有重要的意义。利用SODA资料计算夏季白令海峡海水体积通量,对其年际变化及成因进行分析。结果表明夏季白令海峡的体积通量主要是正压地转的;当体积通量为正距平时,楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海以及波弗特海南部海面高度为负距平,同时,白令海陆架海面高度为正距平;对这些海域的Ekman运动、上层海洋温度、盐度和垂直流速进行分析,发现海面高度异常与海峡体积通量的这种关系主要是与海面气压异常分布所产生的Ekman运动有关。当白令海峡的体积通量为正距平时,北冰洋中央海面气压为正距平,白令海海盆海面气压为负距平。这种气压的异常分布在一定程度上解释了上层海洋运动、海水温盐结构与白令海峡入流的关系,从而把夏季大尺度大气环流和白令海峡体积通量的年际变化联系了起来。     

Predictability of Interannual Variability in the Kuroshio Transport South of Japan Based on Wind Stress Data over the North Pacific

It is expected that a roughly two-year forecast of the Kuroshio transport variation can be made from a past record of wind stress data over the ocean, since it takes nearly ten years for the first-mode baroclinic Rossby wave to traverse the entire basin in the midlatitude North Pacific (∼30°N). We therefore investigated the predictability using an ocean general circulation model driven by the wind stress data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis. Referring to a hindcast experiment as the control run, we carried out fifteen forecast experiments, the initial conditions of which are taken from the hindcast experiment at intervals of two years during the period from the end of 1969 to the end of 1997. Each of the forecast experiments is driven only by wind stress in the year preceding each experiment. The forecasted Kuroshio transport anomaly south of Japan agrees better with the hindcasted one during the first two years of the forecast in most cases. In some cases, however, significant disagreements occur, most of which are likely due to larger unpredictable variations caused by wind stress anomalies near Japan. At the end of forecast year 2, the anomaly correlation coefficient is about 0.7, and rms of the forecast error is smaller than rms of the hindcasted anomaly. These results indicate that the prediction of the interannual variability in the Kuroshio transport could be made two years in advance at a statistically significant level. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Effects of interannual salinity variability on the dynamic height in the western equatorial Pacific as diagnosed by Argo

In this paper, interannual variations of the ocean dynamic height over the tropical Pacific are diagnosed using three-dimensional temperature and salinity fields from Argo profiles, with a focus on the...     

基于Argo的热带印度洋上层海温研究

利用2004年1月—2008年8月的月平均Argo再处理资料和NCEP风场资料,对热带印度洋2.5~500 m深度范围内的海温时空变化特征与机制进行了研究。结果表明:表层的阿拉伯海、孟加拉湾和赤道东印度洋是海温高值中心,同时是海温标准差低值中心,海温高的地方海温变化小,两者的分布型一致。在次表层,西南热带印度洋是海温高值区,赤道东西印度洋是海温低值区,次表层的海温变化最大,尤其在10°S~10°N之间的赤道印度洋。热带印度洋不同区域和深度的海温的显著周期不同,主要有1和0.5 a的显著周期。热带印度洋表层海温年周期变化主要受太阳辐射的影响,而0.5 a周期与季风有关。次表层以下海温变化主要是热带印度洋自身内部的动力作用,其1 a周期除了与太阳辐射和风有关,还与Rossby波和沿岸Kelvin波有关;其0.5 a周期除了季风这个主要因素,还与Wyrtki急流有关。海表面风场和LaNi~na是影响2006和2007年的正偶极子强度不同的重要因素。