GTS的温盐资料在BCC_GODAS中的同化结果分析

分析了从GTS(全球无线通讯系统)获得的2002-2007年海洋温盐观测资料在国家气候中心第2代全球海洋资料同化系统(BCC_GODAS 2.0)中的同化结果。与SODA(简易海洋同化数据)资料的比较表明:GTS中的海洋温盐资料同化对模式温盐场的改进之处主要表现在混合层暖区的范围和中心强度、温跃层中温度槽脊的深度、温跃层附近的温度梯度以及盐度高、低值区的范围和中心强度等方面,同化后全球温盐场的均方根误差得到一定程度的降低。挑选位于不同海区的单点温盐廓线与ARGO(地转海洋学实时观测阵)观测作了进一步比较,结果表明:大多数情况下,同化后温盐廓线的均方根误差得到明显降低,模拟的温盐垂向分布特征也更为准确。与TAO(热带大气海洋观测网)资料的比较也同样表明:同化后的温盐场特征会得到一定程度改善。     

气候变化与海洋生态系统：影响、适应和脆弱性——IPCC AR6 WGⅡ报告之解读

IPCC第六次评估报告(AR6)第二工作组报告第三章开展了气候变化对海洋的影响和风险,以及生态系统及其服务功能、脆弱性和适应评估。AR6明确指出,人为气候变化已经并将继续显著地改变全球和区域海洋的气候影响驱动因子,包括海温升高、海平面上升、海洋酸化和缺氧,以及营养盐浓度变化等海洋物理和化学因子。例如,20世纪80年代以来全球海洋热浪发生的频率已增加了1倍,到21世纪末期可能增加4～8倍。气候影响驱动因子的变化已经对海洋和海岸带生态系统造成了广泛而深远的影响:1)海洋变暖使得海洋物种自1950年代以来以(59.2±15.5) km/(10 a)的速率向极地方向迁移,导致热带海域生物量减少,中纬度海区热带化,极地和亚极地海区浮游植物生长期提前;2)频繁发生的海洋热浪事件已经接近甚至超过了某些海洋生物的耐受极限或其气候临界点,如暖水珊瑚的大规模白化、死亡,海草和大型海藻的大面积消失;3)海洋变暖、缺氧和酸化使得河口区生物群落结构改变,赤潮等有害藻华事件频发,近海和大洋浮游植物生物量和初级生产力下降;4)海平面上升导致海岸带红树林、盐沼和海草床等生态系统的退化;5)未来全球海洋生态系统面临的风险将不断加剧,尤其是在热带和北冰洋海区。其中,当全球升温1.5℃时(最快到21世纪40年代,SSP5-8.5情景),暖水珊瑚礁预计将减少70％～90％;当升温2℃时,几乎所有的(>99％)暖水珊瑚礁将会消失。目前人类社会采取的一些措施(如建立海洋保护区和红树林生态修复)已越来越不能应对日益增长的气候风险,迫切需要发展变革性的行动措施,推动海洋生态系统恢复力的发展,并需尽快采取强有力的减排措施以减缓全球变暖的影响。     

海洋环流对全球增暖趋势的调制：基于FGOALS-s2的数值模拟研究

在工业革命以来全球长期增暖趋势背景下,全球平均表面气温还同时表现出年代际变化特征,二者叠加在一起使得全球平均气温在某些年份增暖相对停滞(如1999～2008年)或者增暖相对较快(如1980～1998年).利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的耦合气候模式FGOALS-s2历史气候和典型路径浓度(RCPs)模拟试验结果研究了可能造成全球增暖的年代际停滞及加速现象的原因,特别是海洋环流对全球变暖趋势的调制作用.该模式模拟的全球平均气温与观测类似,即在长期增暖趋势之上,还叠加了显著的年代际变化.对全球平均能量收支分析表明,模拟的气温年代际变化与大气顶净辐射通量无关,意味着年代际表面气温变化可能与能量在气候系统内部的重新分配有关.通过对全球增暖加速和停滞时期大气和海洋环流变化的合成分析及回归分析,发现全球表面气温与大部分海区海表温度(SST)均表现出几乎一致的变化特征.在增暖停滞时期,SST降低,更多热量进入海洋次表层和深层,使其温度增加;而在增暖加速时期,更多热量停留在表层,使得大部分海区SST显著增加,次表层海水和深海相对冷却.进一步分析表明,热带太平洋表层和次表层海温年代际变化主要是由于副热带—热带经圈环流(STC)的年代际变化所致,然后热带太平洋海温异常可以通过风应力和热通量强迫作用引起印度洋、大西洋海温的年代际变化.在此过程中,海洋环流变化起到了重要作用,例如印度尼西亚贯穿流(ITF)年代际异常对南印度洋次表层海温变化起到关键作用,而大西洋经圈翻转环流(AMOC)则能直接影响到北大西洋深层海温变化.     

全球变暖对海洋食物网的影响

想搞清全球变暖对海洋生命的影响是不容易的,因为情况很复杂。新的试验证明:在比较温暖、富含营养成分的水域中,位于海洋食物链最底层的浮游植物繁殖得较少;浮游动物则会加速繁殖,这可能对某些鱼类有利。食物网理论基于这样的一个设想:温度会影响以其     

北大西洋高纬度海区湍流热通量对全球增暖的响应

大西洋经向翻转环流(the Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)由低纬输送大量热量至高纬度北大西洋海区,并通过热通量由海洋输送给大气,主导了附近区域的气候形态,并对北半球尺度的气候变化产生显著影响。本文根据CMIP5多模式多增暖情景的预估模拟结果,通过与增暖前控制试验的对比发现,全球增暖可导致该海区湍流热通量的减小,且减小的幅度随增暖强度增大,模拟结果与观测一致。进一步研究发现,热通量的减小存在季节差异,冬季的减小幅度远大于夏季。结合淡水扰动试验的分析表明,全球增暖下AMOC强度的减弱导致大西洋经向热输送减少,进而导致高纬度北大西洋海洋向大气的热输送减小。     

国家自然科学基金委员会地球科学部南京信息工程大学大气资料服务中心资料通讯

第8卷第4期(总第30期)2006年12月SODA月平均海洋数据集简介[1]SODA海洋数据集由全球简单海洋资料同化分析系统(Simple Ocean Data Assimilation)产生,该系统是美国马里兰大学(University of Maryland)于20世纪90年代初开始开发的分析系统,其目的是为气候研究提供一套与大气再分     

海洋对大气反馈的研究进展及其诊断方法讨论

回顾了近10 a海洋对大气反馈作用的研究进展,讨论待解决的一个关键问题——怎样在观测研究中有效分离不同海区对大气异常的独立贡献.一般常用方法为利用线性回归或偏相关方法扣除外来主要干扰因子(事先已知),但该方法对解决外来未知海区影响有很大的局限性.广义平衡反馈分析方法(generalized equilibrium feedback assessment,GEFA)可以避免传统方法受未知海区影响的困扰,自动把各海区对大气异常的单独贡献分离出来.它的有效性在简单模式和观测分析中得到了初步验证.GEFA为提高海洋对大气反馈作用的认识提供了一种简单有效的统计工具.     

美国主要气象科研业务机构简介（Ⅱ）

气候监测与诊断实验室是美国国家海洋大气局(NOAA)海洋大气研究司(OAR)所属专业研究实验室之一，位于美国科罗拉多州。该实验室主要观测和研究对象是影响大气辐射场、全球变化的大气要素，比如温室气体、气溶胶、导致全球臭氧层衰减的大气成分等。现有工作人员近90名，其中包括联邦政府雇员50名、大学学26名、访问学若干。     

第一次全球大气试验资料管理概况

全球大气研究计划第一期全球试验(FGGE)的基本目的之一就是通过各种努力,获取一套完整的,供研究用的资料集(Data Set)。 FGGE期间的气象和海洋资料管理业务十分庞大,它不仅动用了目前的世界天气监视网系统全球资料加工系统(GDPS),而且为此还特设了许多加工中心。全部资料加工任务要到1982年年底才能最后完成。 FGGE资料加工活动为各国科学家提供了极其丰     

有无El Ni?o情况下印度洋偶极子演变特征及机理研究

基于NCEP、SODA等再分析资料,采用合成分析和2.5层简化海洋模型数值模拟等方法,分析了El Ni?o和正印度洋偶极子(IOD)事件不同配置情形下印度洋海温异常的演变特征,并重点探讨了联合IOD和独立IOD事件中,关键海区海温异常的发展演变及其可能机制。对于联合IOD事件,初期马里沿岸的增暖可能对其发生起主要的激发作用;而对于独立IOD事件的发生,则可能是赤道东南印度洋的降温起主导作用。不同类型IOD事件中,热带印度洋海表温度异常(SSTA)和海面高度异常(SSHA)的演变特征有明显差别,孟加拉湾上空降水异常所起的作用也不一样,印度洋不同海区混合层温度异常的演变机制也有显著不同。基于2.5层简化海洋模式结果的分析表明,各个海区的热力、动力过程在不同IOD事件有着不同的作用。例如在索马里沿岸海区:对于联合IOD事件,西印度洋赤道东风异常和索马里沿岸东北风异常,有利于该海区出现纬向平流热输送和海表热通量正异常,从而增暖。而对于独立IOD事件,阿拉伯海上空的强西南风异常,加强了索马里沿岸底层冷水的上翻和海表的热通量损失,导致前期纬向平流和夹卷混合的负异常以及后期海表热通量的负异常,使得该海区变冷。      

从GTS获得的海洋温、盐资料在BCC海洋同化系统中的质量控制及同化结果初步分析

介绍了从全球电信系统(GTS)上获得的海洋温度、盐度观测资料在中国国家气候中心(BCC)新一代海洋同化系统中的应用情况。通过资料的质量控制判断温、盐观测的重复记录、观测深度、地形、极端值、气候变率、层结、空间差异,有效地过滤了错误的或不可靠的观测信息。质量控制后,将温、盐观测资料加入同化系统,有效地改进了模块化全球海洋环流模式MOM4中的全球热带、副热带海洋,尤其是太平洋地区的多年平均海表温度、盐度场分布特征;此外,同化温、盐资料对南北半球中纬度地区的海表温度分布特征也有明显的改进。对比同化前后的均方根误差(RMSE)发现,同化后大部分海区,尤其是热带海洋的海表温度/盐度的均方根误差明显降低,降幅通常在0.1—1.0℃/psu,模拟与观测的海表温、盐分布特征也更为接近。进一步分析指出,同化明显地改善了模式对Nino3、Nino4区海温时间演变特征的模拟,同化后的Nino3海温与最优插值海表温度的差异减小,但其通常在上半年改进较多(差值绝对值多在0.5℃左右),而在下半年则改进较少(差值绝对值常达1℃左右);Nino4区的海温特征则改进明显,其与最优插值海表温度的差值绝对值通常都控制在0.5℃以下。     

南海海温场分析及客观区划

本文采用方差极大正交旋转的因子分析方法,对南海SST场进行分析研究,并进行客观区划。结果表明,南海SST场可划分为七个区域,它们具有自身特定的变化规律,反映了不同的海洋动力学特征,这些具有不同特征的海区的形成可能分别与季风、南海海流、上升流、海洋涡旋、地理特征等因素有关,文中还对各主因子(对应于不同的海区)进行最大熵谱和交叉谱分析,得到各海区的显著周期和它们之间的显著耦合振荡周期,说明各海区除具有各自的特征外,它们之间还存在一定的内在联系。      

南海中尺度大气-海流-海浪耦合模式的建立及应用

考虑到我国南海特殊的战略位置和复杂的海气相互作用特征,基于中尺度大气模式(MM5)、区域海洋模式(POM)和第三代海浪模式(WW3),利用消息传递的并行编程方案,建立了适用于我国南海海区的中尺度大气-海流-海浪三元耦合模式系统,将该系统用于对南海典型台风过程的模拟研究。结果表明:耦合模式运行高效稳定,较好模拟了两次台风过程,与非耦合大气模式相比,提高了对台风路径和强度的模拟准确率;耦合模式模拟出了上层海洋对台风系统的响应特征,在台风中心附近,海面温度降低,海表流场和海浪场增强,相对于台风路径,响应具有右偏性;耦合模式中的波浪效应增强了海表应力,阻碍了台风系统的发展,增强了海面降温幅度和海流近惯性振荡的振幅。大气-海流-海浪耦合模式系统是研究南海中尺度海-气相互作用,提高南海区域气象水文预报能力的一种有效手段。      

涓流细雨

正"In some ways we know more about Mars than our own oceans yet they do govern everything from regional climate to economics""在一些方面我们对火星的了解要多于对地球海洋的认识,尽管海洋控制着从区域气候到经济的方方面面。"——近日,全球海洋观测伙伴(thePartnershipforObservationoftheGlobalOceans,POGO)发表了新的观测战略,战略的目标是在2030年前新的全球监测系统到位,同时研制新的传感器以更好地监测全球海洋变化,给出全球海洋     

海洋对大气加热场的区域性年变化特征

本文研究了热带和中纬度一些海表面温度年变化较强的区域中海洋对大气加热场的年度化特征。结果表明海洋向大气提供热通量的强度在冷海区呈年周期性变化,而在暖海区呈半年周期性变化。与潜热的湍流输送及海表面向上的长波辐射通量相比,感热的湍流输送量很小。在暖海区潜热输送总大于长波辐射,并且前者有较强的年变化而后者较弱;在冷海区二者的量级相当,年变化幅度也相当。海表风场和云的变化对海洋对大气加热场年变化的影响非常重要。     

南海及邻近海区海况季节变化的模拟

文中使用改进的美国普林斯顿大学区域海洋环流模式 (POM)对南海及邻近海区海况季节变化特征进行了数值模拟 ,所得的主要结果与海洋观测及已有的一些研究结果相吻合。模拟结果表明 :1～ 1 2月 ,黑潮南海分支是南海北部的一支重要海流 ;黑潮右侧的大尺度反气旋性暖涡全年都存在。在所模拟的海区中 ,南海海区表层海流受季风影响最大 ,季节变化最明显示。改进的 POM对海温的季节变化特征也有较好的模拟能力 ,能再现西南季风爆发前后 ,南海及邻近海区表层海温的突增和暖水区的北推过程 ,以及东北季风开始前后 ,海温的下降过程。这为以后发展区域海气耦合模式奠定了基础。     

东亚季风区夏季海气系统位相关系的特殊性

利用28年的月平均降水、海面温度(SST)、向外长波辐射(OLR)、表层潜热通量和海平面气压资料,通过同期相关、超前一滞后相关和回归分析,揭示了东亚季风区夏季海气相互作用的特殊性,即由于东亚夏季风的爆发导致西太平洋暖池、中国南海以及黑潮区的海气系统位相关系发生改变,使秋冬春季降水与SST的正相关(海洋影响大气为主)转化为夏季降水与SST的负相关(大气影响海洋为主).同时还分析了东亚季风区夏季大气影响海洋的几种可能机制,并揭示了不同机制在各海区的重要性.     

西南地区秋季干旱的年代际转折及其可能原因分析

采用1961~2012年中国气象局753站降水和温度资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料、NOAA海表温度资料等,应用观测统计分析和全球大气环流模式NCAR CAM5.1数值模拟,基于标准化降水蒸散指数(SPEI),对我国西南秋季干旱的年代际转折及其可能原因进行了分析。观测分析结果表明:(1)西南秋季干旱的主要分布型为全区一致型;西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变,突变后(前)为偏旱(涝)期。(2)西南秋季偏旱期的主要环流特征是,西太平洋副热带高压位置偏西、面积偏大、强度偏强,南支槽偏弱,西南地区存在下沉运动。(3)热带东印度洋-西太平洋的海表温度年代际升高对西南秋季SPEI在1994年发生年代际突变有重要作用,该关键海区海表温度异常升高,一是会使秋季西南地区500 hPa高度场偏高,南支槽减弱;二是产生偏强的Hadley环流,使得我国西南地区存在下沉运动;三是会在西太平洋激发气旋性环流,使我国西南地区被偏北气流控制,削弱了向我国西南地区的水汽输送,容易造成该地区的秋季干旱。应用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行了关键海区海表温度年代际变化的敏感性试验,验证了观测分析结果,即秋季关键海区海表温度年代际升高对西南秋季年代际变旱有重要作用。     

Micaps二次开发在青岛海洋气象系统中的应用

Micaps是当前预报员主要的工作平台 ,已广泛应用在日常业务中。我们对其进行了深入的二次开发和本地化 ,并应用独特的编程技术 ,将 Micaps结合进海洋气象系统中 ,利用其强大的资料检索和分析功能、标准化的气象符号以及准确的经纬度定位等功能 ,制作青岛远海、近海、港口等区域的海区天气预报。1　 Micaps的独特运用( 1 )利用 Windows 的 API 函数将Micaps内置于整个海洋系统中 ,可以直接运行在系统界面里。 Micaps既可以随着系统的启动自动运行 ,也能随着系统的关闭自动退出。( 2 )现有版本的 Micaps没有提供直接将Micaps窗口显示的内…     

影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制

西北太平洋副热带高压(西太副高)是影响东亚夏季气候的主要环流系统,其年际变率受热带多个海区的海-气相互作用过程的调控。为明确影响夏季西太副高的关键海区及其影响机制,在总结最近十余年来相关研究进展的基础上,归纳出影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,包括赤道中东太平洋、热带印度洋、副热带西北太平洋、海洋大陆附近海区以及热带大西洋。阐述了这5个关键海区的海温异常影响西太副高年际变率的机制,并探讨了5个关键海区海温异常的形成机制。围绕夏季西太副高的年际变率,回顾了当前气候模式的模拟和预测研究的现状。最后,提出了本领域亟待解决的关键科学问题,展望未来可能的研究热点。