中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据,分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响,并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来,中国近海海表总体升温明显,尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著,线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言,沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显;极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主,尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著,易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发;北部海域极端事件持续天数大于南部,其中,黄海、东海极端高温持续天数增加显著,可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响,极端低温持续天数亦显著增加;极端高温在长江口附近,台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著,未来极端海洋热浪事件可能持续增加,将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显,可能对红树林等产生一定影响;太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间,ENSO暖事件得到增强,易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时,限制了极区冷空气向南扩展,中国近海海表极端高温频次趋于增加,其危险性增强。     

渤海B1断面夏季温盐结构及变化趋势

采用特征量和线性拟合的方法,对1976～2003年8月的B1断面温盐调查资料进行分析.结果表明:夏季渤海暖水深入沿岸两端及渤海中部,深水处具有南北2个冷水区,形成冷、暖水体并存的分布特征.渤海夏季温度场结构分布是多种海洋物理环境要素的综合影响所致,太阳辐射和地形是基本原因之一,北黄海冷水侵入是冷暖水区维持的重要原因.冷水区多年温度有正变化率,温度变化正距平的信号来自大气气候变暖;而渤海中部高温水体则具有负变化率,温度变化负距平的信号来自北黄海次表层温度的变化,可能与北黄海冷水侵入渤海有关.夏季近岸盐度低,底层盐度高.盐度多年变化以正变率为主,造成岸边盐度升值明显的主要原因是河流入海淡水量的减少和工业污染.     

基于CORA数据的南海海面温度场变化特征分析

基于2000年1月1日-2013年12月31日CORA(China Ocean Re-Analysis)的逐日平均海面温度(sea surface temperature,SST)资料,采用信息熵理论对我国南海SST场的空间分布形态及其时间变化特征进行研究。研究表明:(1)南海SST场等温线不平行纬线,呈NE-SW向分布,北部分布密集南部分布稀疏,尤其在台湾海峡及广东沿海等温线特别密集,同纬度东部高于西部;(2)夏季由于受到上升流的影响,在12°N处的越南东南沿岸存在明显的冷水舌,并持续到9月份;(3)海洋表层水温熵能够很好地反映气候态的震荡变化,可以有效分析南海表层水温季节性异常变化。了解海洋表层水温及其熵的宏观分布情况,有利于对造成水温变化的原因进行特征分析。     

基于IPCC-CMIP5的中国东部近海表层水温未来预估分析

近海海表温度（sea surface temperature,SST）的变化对我国沿岸海洋生态环境和渔业资源具有重要影响,研究其变化规律尤其是预估其未来变化一直是物理海洋学的重要研究课题。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC）第五次评估报告（The fifth Assessment Report,AR5）对全球及部分典型区域的未来气候变化进行了预估,已成为全球公认的研究气候变化的科学依据。本文利用IPCC第五次评估报告的模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project phase 5,CMIP5）中五个具有代表性的模式（ACCESS1.3、BCC-CSM1.1、CCSM4、GFDL-ESM2G、MPI-ESM-MR）,对未来80年（2030、2060、2090年）相对于2010年中国东部近海（渤海、黄海、东海）表层水温的年代际及季节性变化规律在RCP4.5气候情景下进行了预估分析。通过分析发现中国东部近海表层水温在未来80年内有明显升温趋势：从年代际上看,到2090年表层水温升温幅度达1.18—1.71℃,其中2030—2060年升温最快,2060—2090年升温速度减缓;从季节上看,不同海域不同季节表层水温升温幅度达1.16—2.04℃,中国东部近海各海区在夏季升温幅度较大,冬季较小。     

波浪对海洋上混合层温度变化的影响研究

通过在海洋上混合层温度方程的平流输运项中加入Stokes漂的影响,定量计算了波浪Sokes漂对混合层温度变化的贡献,即Stokes漂对SST变化的影响。结果表明,波浪Stokes漂的平流输运作用对混合层温度变化的贡献与平均流的贡献在量值上处于可比的量级,二者全球平均比值为23.43%,最大比值达到70%。而对于SST变化率的影响也较为显著,加入Stokes漂影响后,SST变化率的最大变化值达到0.989×10-6℃/s,SST变化率的全球平均变化值为0.077 8×10-6℃/s,与SST变化率全球平均量值0.516 2×10-6℃/s相比达到15.07%,是不可忽略的。因此,在对于海洋混合层温度计算过程中,考虑波浪Stokes漂的作用是必要的。     

波浪和太阳短波辐射对渤、黄海夏季温度垂直结构的影响

基于普林斯顿(POM)模式,采用不同的垂直混合方案并考虑太阳短波辐射的作用,对渤海、黄海夏季垂直热结构进行了数值试验。试验结果表明,夏季波浪混合控制着渤海、黄海上混合层的形成,加入波浪混合能明显改善陆架浅海的夏季温度垂直结构。太阳短波辐射对渤海、黄海夏季上层垂直热结构有一定的作用,研究夏季海洋上层垂直热结构应该包括太阳短波辐射的影响,特别是对于水深相对较深的黄海。     

南海表面浮力通量、水型变性及南海"暖水"的消长分析

利用英国南安普敦海洋中心(SOC)海-气界面的热量和淡水通量资料以及世界大洋图集(WOA01)的海面温度和盐度资料计算了南海表面各月的有效浮力通量及水型变性矢量场,分析了南海表层暖水形成和发展的季节性特征。研究结果表明,南海表层暖水的发展、维持以及消亡在很大程度上受到海洋表层浮力通量的影响;此外,南海上层水体密度的垂直结构和变化也深受表面浮力通量和表层水型变性的影响。在中、北部,南海的垂向结构季节性变化较为明显,其中冬季表层水体的下沉强度最大,深度最深,而夏季表层水体却无下沉趋势。     

1990～1999渤海SSTa年际变化的特征

基于 1990～ 1999年逐周的 (18× 18)km分辨率的海表温度 (SST)资料 ,将其与历史资料 (195 9～ 1982 )对比 ,发现近 10年渤海SST较历史SST要高 ,但整体结构特征变化不大。进一步采用EOF方法对渤海SST异常 (SSTa)进行分析 ,得到 3个主要的模态。第一模态对总方差的贡献为 82 .4% ,表现为整个海区SSTa同步升温或降温的特征 ,结合渤海沿岸 2个测站的气温资料的分析 ,认为渤海SSTa第一模态的变化与渤海气温异常变化相互依存 ,另外 ,北黄海SSTa的变化可能是造成渤海SSTa第一模态在海峡口附近变化幅度大的主要因素。第二模态对总方差的贡献为 9.4% ,在空间上其对整个海区SSTa起东升温(东降温 )则西降温 (东升温 )作用 ,可能是ENSO现象影响渤海海温变化最直接的表现。第三模态对总方差的贡献为 5 .0 % ,在空间上其对SSTa起北升温 (北降温 )则南降温 (南升温 )的作用 ,认为其可能与山东陆域气温和黄海流域气温变化有关。     

基于一个海洋混合层模式对中国近海浮标SST日变化的模拟

收集整理了中国近海18个浮标2011年全年的高时频实时观测资料,对中国近海SST日变化时空分布规律进行了分析,并利用一个改进了的一维海洋混合层模式对中国近海浮标资料进行了模拟。分析表明,中国近海SST日变化具有明显的季节变化特征。按照各季节SST日变化的明显程度,可以把近海海域分为两季型与四季型。两季型海域的SST日变化在春夏季非常明显,且变化幅度一致,而秋冬季日变化明显减小,如渤海、黄海北部和东海北部。而东海南部和南海北部等四季型海域的SST日变化幅度在各个季节均不相同,具有四季分明的特征。各个海域的短波辐射等热力通量、海面风应力等动量通量,以及上层海流等因素是造成上述分布特征的主要原因。文中使用的海洋混合层模式在对不同浮标观测SST的逐日演变过程中表现良好,对平均日变化的模拟比较合理,可以模拟出连续的、完整的SST日变化周期,并且与观测基本一致,该模式在中国近海区域具有良好的应用前景。     

台风“苏力”(2013)期间海洋上层温、盐及海平面异常变化特征

台风"苏力"是2013年最强的台风之一。本文利用再分析资料、卫星遥感资料及ARGO浮标数据等分析了台风过境所引起的海表面温度(SST)、海表面高度异常(SLA)以及海洋次表层温、盐的变化规律,给出了上层海洋对台风响应的基本特征。台风所经过的海域都存在着明显的降温,在冷涡区域引起了6~7℃的海表温度的冷却,降温区域集中在路径的右侧。台风造成SLA降低,最大为20cm左右。海表温度的变化滞后于海面高度的变化。ARGO浮标数据显示,台风引起了海面的显著降温,最大降温幅度为5℃,位于冷涡内,且位于路径的右侧。路径左侧的SST的降低相对较小,为1.5~2.5℃。台风的扰动导致次表层水涌升到表层,改变了表层的盐度和密度,引起混合层加深。     

赤潮藻类温度生态幅的定量表达模型研究

首先在Moisan的温度和比生长率关系基础上,依据Shelford耐受性定律,建立了赤潮藻类温度生态幅(最适温度、适温范围、耐受范围)的定量表达模型。同时,依据此模型可定量导出赤潮藻类的生物学零度。其次,结合实验培养数据,建立了东海原甲藻比生长率的温度响应模式,并利用研究结果定量得到该藻种的温度生态幅,这与已有的实验研究和现场监测结果有较好的一致性。     

Beach sediment temperature variations through depth and time

Data obtained from a site at mean tide level on Belfast Lough, Northern Ireland, show temperature fluctuations on various timescales. Hourly means differ markedly from month to month but are similar for different depths during the same month. The short-term temperature fluctuations recorded at the surface are largely dissipated at a sediment depth of 20 cm with the proportion of total flux occurring at any depth remaining similar irrespective of the absolute temperature range. It is suggested that temperature flux ratios may provide an objective in situ assessment of beach exposure and/or water flow through sediments. A plea for a standardized methodology is made.     

青岛近海表皮温度和表层温度之差的观测及模糊数学分析

１９９３．１１．２３．９：００－１１．２８．９：００随“东方红”号海洋考察船,采用“走航式海面遥感参数自动观测系统”在青岛近海进行了５个昼夜的连续观测。根据所得资料,首先对表皮水曙和表层水温之差与各因子之间的关系进行了分析,然后利用数学方法对所获数据进行了计算。结果表明,海洋表皮水温与表层水温之差和海面风速,气温与水温之差及太阳辐射等均有明显关系。但此关系难以用传统数学方法准确表述。应用模糊推理方     

2017 年中国近海海温和气温气候特征分析

2017 年,全球平均海表温度较常年值偏高0.29~0.43 ℃,是自1960 年以来第三热的年份,仅次于2015 和2016 年,同时是没有厄尔尼诺事件影响的全球海洋最热年。1960-2017 年,中国近海年平均海表温度呈显著波动上升趋势,每十年升高0.16 ℃。2017 年中国近海年平均海表温度较常年值偏高0.64 ℃,是自1960 年以来的中国近海第二最热年份,仅次于1998 年。基于国家海洋局沿海海洋观测台站资料分析,1960-2017 年,中国沿海年平均海表温度以每十年0.15 ℃的速率上升（高于全球平均海表温度的升温速率每十年0.11 ℃）。2017 年中国沿海海表温度较常年值偏高0.8 ℃,是1960 年有记录以来的最高值,比2015 年所创的最高纪录高0.2 ℃。1965-2017 年,中国沿海年平均气温以每十年0.30 ℃的速率上升。2017年中国沿海气温较常年值偏高1.1 ℃,也是1965 年有记录以来的最高值,比2016 年高0.2 ℃。     

电流型集成温度传感器的应用

介绍ＡＤ５９０温度传感器的测温原理及其测量精度分析，据此设计一种防爆型温度变送器     

A method for correcting the temperature effect on uCPT measurements in seabed sediments

Abstract

The zero load readings of cone resistance (q_c) and sleeve friction (f_s) measured by a piezocone (uCPT) shift with the ambient temperature. A method of correcting the effect of temperature on uCPT measurements in seabed sediments has been proposed for the case where there is no temperature sensor in the uCPT probe. This method is based on the assumption that the “actual” profile of f_s of soft shallow seabed sediments linearly increases with depth, and a rate of increase of α?=?0.2?kPa/m was obtained using measured ground temperatures and f_s values in seabed sediments in Isahaya Bay, Japan. An “actual” f_s profile can then be constructed using the measured f_s value at the shallow surface and the value of α. Using the differences between the measured and the estimated “actual” f_s profiles, the ground temperature profile can be obtained, and then the effect of temperature on the uCPT measurements can be corrected. The proposed method was used for temperature corrections on uCPT measurements in Isahaya Bay, Japan. The values of undrained shear strength (s_u) from the temperature-corrected uCPT measurements agree well with the laboratory measured values of s_u using the undisturbed soil samples.     

Virgin rock temperatures from well logs — accuracy analysis for some advanced inversion models

Temperature data from 18 measurement series obtained during logging of the Oseberg field in the northern North Sea are presented. Because the measurement series are taken at approximately the same depth, they should give identical temperatures after depth correction, and are suitable for assessing the performance of different models used to determine virgin rock temperatures from well log information.We have used this data set to test the properties of the different models given by Shen and Beck (1986). Although these models were built to simulate closely the thermal recovery of a well and are unbiased, the uncertainties in the temperature estimates when applied to real data are found to be no less than those from simpler (biased) models. This fact confirms the conclusion of Hermanrud (1989a) who showed that physical factors other than those presently accounted for significantly influence the thermal recovery of a borehole.     

赤潮藻类温度生态幅的定量表达模型研究赤潮藻类温度生态幅的定量表达模型研究

首先在Moisan的温度和比生长率关系基础上,依据Shelford耐受性定律,建立了赤潮藻类温度生态幅(最适温度、适温范围、耐受范围)的定量表达模型。同时,依据此模型可定量导出赤潮藻类的生物学零度。其次,结合实验培养数据,建立了东海原甲藻比生长率的温度响应模式,并利用研究结果定量得到该藻种的温度生态幅,这与已有的实验研究和现场监测结果有较好的一致性。     

渤海中部海底恒温层温度及泥温相位随深度变化特征

利用渤海中部两点一年中４个季节泥温观测资料，近似确定两测点海底恒温层泥温分别为１１．０℃和１１．７℃。认国泥温随深度变化可视为一垂向波－泥温波，并利用这一概念分析了泥温相位随深度变化特征，８＾＃，Ａ（Ｂ）平台测点泥温波波长分别为ｌ８＝８ｍ和ｌＡ（Ｂ）＝１０ｍ。研究建议，以０．５ｍ处多年泥温平均值作为海底恒温层温度。     

中国远洋作业渔场海表温度异常年际变动分析

基于美国国家海洋大气局(NOAA)气候预测中心月平均SST资料,利用时间序列的统计学特征分析了中国7个主要远洋作业渔场1982~2011年海表温度异常(SSTA)年际变动,用功率谱方法计算时间序列的显著变动周期,并用相关分析探讨了去除趋势项后的SSTA与南方涛动指数(Southern Oscillation Index,SOI)的相关性。结果表明,1982~2011年中国主要远洋作业渔场SSTA为–0.3~0.3℃,波动周期约为3~4 a,平均SSTA总体呈现上升趋势,与SOI存在显著的相关性(r=–0.509),说明渔场的SSTA与ENSO事件有着密切联系;从渔场SSTA升降趋势来看,除了东太平洋和东南太平洋SSTA出现下降趋势,其余渔场的SSTA均有一定程度的上升,其中西北太平洋SSTA上升最为显著;从渔场SSTA的变化周期来看,东太平洋和西南大西洋的SSTA变化周期为3~4 a,东南太平洋为4 a,西太平洋为5 a,其余的短期周期性较不明显,约为10 a;与SOI时间序列进行相关分析得到,东太平洋、中大西洋以及西南大西洋均与SOI存在显著的相关性,相关系数分别为–0.895、0.471和–0.598,其余渔场与SOI无显著相关。通过各渔场间的对比得到以下特征:赤道附近海域东太平洋SSTA变化往往与西太平洋和中大西洋反相,而与印度洋同相;中纬度海域的3个渔场中,南半球中纬度渔场温度变化要比北半球中纬度渔场小;东、西印度洋SSTA存在显著相关性,印度洋内部SSTA正负变化情况基本一致。