南极半岛及附近地区大风天气及其预报

南极半岛及附近地区经常出现大风天气,它是影响该地区的主要天气现象.造成大风的主要天气系统是极地气旋.极地气旋的强弱、移速和路径的不同,对南极半岛及附近地区的影响也不同.而周围的环境流场也是形成大风的重要因素.所以,分析天气形势背景,对做好该地区大风天气现象的预报是十分重要的.本文利用1985年1月到1987年10月中国南极长城站接收的智利南极弗雷气象中心播发的南半球地面传真天气图,北京气象中心绘制的南半球地面和500hPa高空天气图资料,结合长城站的地面气象观测资料,对影响南极半岛及附近地区的大风天气过程进行了分析和研究.主要根据地面天气图上的天气形势归纳为四种类型:(1)强极地高压型;(2).强副热带高压型;(3)南美大陆高压型;(4)副热带高压脊线南伸型.同时,结合分析结果提出了预报南极半岛及附近地区大风天气的思路.     

南大洋环极表层水浮游植物分级生物量、初级生产力和颗粒有机碳的分布

198 9/1 990年夏季作者在中国第六次南极考察环极航行中 ,对南大洋不同海区的浮游植物细胞大小分级叶绿素 a和初级生产力、颗粒有机碳及有关环境参数进行了测定。结果表明 ,在南极水域中以南大西洋最为肥沃 ,叶绿素 a浓度平均超过 2 μg/dm3 ,POC的平均浓度也最高 (>1 0 0 μg/dm3 ) ,而德雷克海峡和南印度洋较低。叶绿素 a和 POC的空间变异具有同步的波动。分级叶绿素 a结果表明 ,在肥沃的南大西洋以细胞 >2 0 μm的绢滤浮游生物 (主要是小型浮游生物 )所占比重最高 (6 5 %) ,而在较贫瘠的南印度洋则以微微型浮游生物 (<2 μm)最高 (47%)。分级初级生产力的结果表明 ,在南大西洋和德雷克海峡对总初级生产力的贡献以微微型浮游生物为最大 ,微型浮游生物和小型浮游生物的贡献大致相当。微微型浮游生物相对高的光合作用生理活性显示了它们在南大洋海洋生态系中的重要性。与南极水域相比 ,亚南极和亚热带水域较为贫瘠。     

中国船舶首航东北航道及其展望

北极航道按其处于地球上的地理方位可分为东北航道和西北航道,东北航道按航线所处的纬度范围则可分为北极低纬航线(北极近岸航线)、北极中纬航线(作为国际常规航线)、北极高纬航线、挺极航线。"雪龙"号于2012年夏季书写了中国船舶首航东北航道的航海史。"雪龙"号从东北航道的起点白令海峡开始,沿东北航道抵达冰岛,并沿北极高纬航线返回白令海峡,完成往返穿越北冰洋之旅。据此,本文对北极航道的分类提出了一些看法,对东北航道的商业航行情况进行了总结,在此基础上概述了"雪龙"号此次首航东北航道的整个进程和关键问题,同时对中国建立北极航道战略进行了思考并提出了建议。     

低纬高原地区2次强寒潮过程对比分析

通过对云南2次强寒潮过程进行对比分析,结果表明:横槽型和北脊南槽型是2次过程的主要中高纬环流形势;横槽型造成的降温范围更广,强度更强,持续时间更强,但降雪除了很大程度受制于冷空气外,还受到水汽和动力抬升条件的影响;北脊南槽型冷空气相对横槽型弱一些,但当配合强盛的南支槽,高原切变线,及高低空急流耦合作用下导致了暴雨强降雪天气; 2次强降雪过程云南西侧都有充沛的水汽输送,水汽通量的增大是云南强降雪的必备条件;中低层来自孟加拉湾的暖湿气流在云南南部形成能量积集区和强烈的水汽辐合区,在低层辐合、中高层辐散的耦合作用下,形成强烈的对流上升运动,为强降雨提供了动力和水汽条件;雨转雪相态变化过程中当地面出现"冷垫"一般指示降雪的出现。     

西南地区春季降水异常与大尺度环流关系

根据1961-2013年NCEP/NCAR逐月再分析资料、NOAA月平均海表温度资料和西南地区(四川、重庆、贵州、云南)116个气象台站逐月降水资料,利用EOF分析等方法分析了西南地区春季降水空间分布特征,研究了西南地区春季降水异常与大气环流的关系。结果表明:西南地区春季降水不仅有区域一致的增加趋势,还表现出纬向偶极型空间分布;西南地区春季东部降水偏多西部偏少时,受到印度洋和太平洋两个反气旋气流影响,利于印度洋地区的暖湿水汽和西太平暖湿气流的输送,有利于该地区降水偏多;东部降水偏少西部偏多时,东亚大槽、乌拉尔山高压脊、南支槽分别加强,抑制了西风气流向东推进,使水汽更容易在西南地区西部辐合上升形成降水。结合海表温度分析发现,这种槽脊和反气旋强度变化和太平洋海表温度的变化有重要关系。     

新疆冬季气温年际异常的主模态及其成因分析

基于新疆1961—2016年89个观测站冬季平均气温经验正交分解的空间模态,讨论了与各空间模态及其相联系的北半球中高纬度环流特征,结果表明：新疆冬季平均气温的年际异常空间模态分为全区一致类、南北反相类、东西反相类,根据这三类空间模态的正负位相不同分别分为一致偏冷型、一致偏暖型、北冷南暖型、北暖南冷型、东冷西暖型和东暖西冷型等6个空间分布型。新疆冬季平均气温各空间分布型的环流影响因子既表现了极地和中纬度环流相互作用,也有纬圈方向的波列传播的影响。当北半球中纬度西风偏弱,中高纬度环流经向度加大,乌拉尔山地区的高压脊发展和东亚大槽偏深,50°N以南为负高度距平,新疆冬季平均气温一致偏低;反之则一致偏高。北冷南暖型在40°N以北的区域与一致偏冷型的环流特征基本类似,但在中亚至新疆40°N偏南的区域位势高度偏高;北暖南冷型出现时,乌拉尔山负高度距平和东亚大槽偏弱,新疆上空为浅脊控制,新疆南部受脊后的浅槽影响。东冷西暖型和东暖西冷型区别在于中纬度的500 hPa正高度距平中心的位置和700 hPa气流方向。北极涛动（AO）、区域西风指数、乌拉尔山关键区因子、欧亚纬向环流指数、西藏高原-1指数、西藏高原-2指数、斯堪的纳维亚遥相关型指数(SCA)、亚洲区极涡面积指数等8个气候指数都对新疆冬季平均气温产生了重要的影响。     

2011年浙江梅雨期2次强对流天气对比分析

强对流天气是浙江省主要的灾害性天气之一.利用常规观测资料,Micaps、多普勒雷达等资料,对浙江省2011年梅雨期2次强对流过程进行对比分析,结果表明：6月9日强对流,主要表现为冰雹和雷雨大风;6月18日强对流,主要表现为短时强降水.天气形势上,前者为西风槽型,后者为大陆高压型,2次过程都对应一支西南急流,显然后者的强度更大.探空和对流指数上,前者上干下湿,不稳定条件和对流指数优于后者.雷达回波图上,前者中高层强回波悬垂,出现＂穹隆＂结构,强回波平均高度和垂直积分液态含水量明显高于后者,后者为回波结构致密,低质心高效率的强降水回波.     

近60 a来中国西南春季持续性干旱异常特征分析

利用1953-2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度以及NCAR/NCEP月平均高度场、风场、地面气压、比湿、垂直速度和NOAA月平均海表温度资料,分析了西南地区4～5月持续性干旱的大气环流特征,并对前期印度洋海表温度对西南地区4～5月持续性干旱的影响进行了初步探讨,结果表明：在西南4～5月持续性干旱年,同期4、5月乌拉尔山脊偏弱,东亚大槽南段偏弱,南支槽也偏弱,中高纬西风带偏强,这样北方冷空气和西南暖湿气流均偏弱;对应西南地区表现为异常的下沉运动,同时水汽输送通量表现为异常的辐散中心,从而使得西南地区发生干旱。另外,在西南4～5月持续性干旱年,从前期2月中印度洋异常偏暖的海表温度区逐渐向东移动,在4～5月到达东印度洋,东印度洋异常偏暖的海表温度加热该地区的大气,使得该地区表现出异常的上升运动,导致哈德莱环流增强,而我国西南地区对应异常的下沉气流,从而使得西南地4～5月发生干旱。     

新疆春季沙尘天气与前期月环流特征量的关系

用新疆春季(3～5月)的沙尘日数和北半球500hPa月环流特征量等资料,使应用相关和逐步回归分析方法,研究了新疆春季沙尘天气与前一年的月环流特征量的关系,相关分析和统计结果表明：(1)新疆春季的沙尘天气不仅与同在中纬度地区的西风带上的经向环流、东亚槽等有关,还更多地与中低纬地区的副热带高压以及高纬地区的极涡等系统的月环流特征量有关。(2)新疆春季沙尘天气与前一年夏、秋季的大气环流之间存在明显的隔季相关现象。(3)利用前一年月环流特征量建立了新疆春季沙尘天气日数之间的9个回归模型,9个分析模型都通过了0．001信度检验。其中,南疆的3个模型沙尘暴、扬沙、浮尘和全疆的扬沙、浮尘模型试报效果最好。     

典型槽型转脊型黑风天气过程成因分析

2010年4月24-27日甘肃省河西走廓、西北东部及华北出现了大风沙尘暴天气过程,河西走廓出现黑风天气,损失十分严重。针对这次罕见的槽型转脊型黑风天气过程,应用2002-2011年3-5月逐日08时和20时高空流场资料、高空图资料和地面每隔3 h天气图资料,对其天气形势演变、高空垂直风场及水平相对螺旋度场进行了深入对比分析。结果表明:4月24日20时700～500 hPa有较强冷空气入侵,700 hPa大气层结存在剧烈的高低空不稳定,≤-1 000 m2·s-2强螺旋度负值中心是黑风爆发的动力因素,25-27日08时700 hPa≥15 m·s-1低空急流区的存在是这次大风天气得以持久维持的关键原因。     

1999/2000年夏季环南极表层海水叶绿素a和初级生产力

中国第 1 6次南极考察期间 ,作者随雪龙船于 1 999年 1 1月 2 2日至 2 0 0 0年 1月 1 8日从澳洲西南部到达东南极普里兹湾 ,后经南印度洋 -南大西洋 -德雷克海峡 -南大西洋 -南印度洋返回普里兹湾。航渡中定时采集表层海水 ,进行水温、盐度、营养盐、浮游生物现存量和光合作用速率的现场观测 ,研究环绕南极海域表层水叶绿素 a和初级生产力的分布特征。结果表明 ,南大洋表层水营养物质、浮游生物现存量和初级生产力分布具明显的区域性特征 ,南极辐合带以南的南极水营养盐浓度高于亚南极水和亚热带水。叶绿素 a浓度与营养物质的分布趋势一致 ,南极水、亚南极水和亚热带水的平均叶绿素 a浓度分别为 1 .77、1 .40和 0 .2 1 μg/dm3。在环绕南极的大洋中 ,南大西洋海域营养物质丰富 ,海水最为肥沃 ,叶绿素 a浓度和初级生产力高于南印度洋和德雷克海峡。在短期往返东南极 -西南极 -东南极的航渡观测中 ,由于南极夏季水温的升高 ,陆缘冰融化 ,冰藻释放 ,长城湾至普里兹湾的西 -东向航渡中观测的初级生产力、浮游植物细胞丰度、叶绿素 a浓度和光合作用同化数分别比普里兹湾至长城湾的东 -西向航渡中高 1 45%、1 1 3%、68%和 1 8%。与 1 0年前的观测结果比较 ,南大西洋仍为高生物量和高生产力海区 ;1 999/2 0 0 0     

南极布兰斯菲尔德海峡的地球物理场特征与构造发育史

本文分析了“海洋四号”船１９９１年在南极布兰斯菲尔德海峡所采集的地球物理资料。这里的地形地貌、重力异常和磁异常沿东方向呈条带状分布。海峡中的新生代沉积可分为两组沉积系：第一张裂沉积系和第二张裂沉积系。在布兰斯菲尔德海峡西北部,基底发生了断裂,基底断块沿断面下滑,因而在海峡中部形成基底半地堑。通过横穿南设得兰群岛、布兰斯菲尔德海峡和南极半岛的地壳剖面,我们用分层剪切模式解释了在张性应力作用下的岩石圈变形特征。     

东南印度洋海洋锋面处低空大气的垂向分布结构

本文利用中国第25次南极科学考察期间获取的现场观测数据研究了东南印度洋（弗里曼特尔至中山站间）海洋锋面附近的低空大气风场以及温度场垂向分布特征。结果表明：弗里曼特尔港至中山站之间的亚南极锋锋面暖水侧与冷水侧风速垂向分布结构不同,锋面暖水侧风速垂向梯度小,风速梯度最大值出现在500m高度附近,而锋面冷水侧低空风速梯度最大值出现在150m高度附近,揭示了中纬度海气相互作用机制在东南印度洋海洋锋面附近起重要作用。同时,本文还发现了亚南极锋锋面上空存在支一强的低空纬向急流,急流中心位于300m高度处;极锋上空低空风速强而高空风速弱。     

横穿印度洋重力剖面的基本特征及其地质意义

本文根据在印度洋实测的重力资料,用ｓｉｎｘ／ｘ反演了一些典型构造的莫氏面深度,对印度洋两种不同类型的大陆边缘、大洋中脊、无震海岭、深海盆地的重力异常特征及地质意义进行了较深入的研究,结果表明,东南非岸外以张性下沉为主,构造活动比较单一,其上的重力异常为单调的正负不对称异常,说明这儿的被动陆缘基本上处于均衡状态;而印度洋东北边缘的太平洋型活动陆缘,为一复杂的火山岛弧系,这里的重力异常面貌复杂,反映了该地区处于非均衡状态;查戈斯－拉克代夫海岭为印度洋中典型的无震海岭,它不应属于印度洋中脊的一部分;印度洋中的大部分深海盆,其上具有典型的大洋重力组合,说明印度洋存在着广大的大洋型原生地壳。     

Features and spatial distribution of circumpolar deep water in the southern Indian Ocean and the effects of Antarctic circum polar current

The data from the Southern Ocean observations of World Ocean Circulation Experiment(WOCE) are used for analysis and illustration of the features and spatial distributions of Circumpolar Deep Water(CDW) in the southern Indian Ocean.It is learnt from the comparison among the vertical distributions of temperature/salinity/oxygen along the 30°E,90°E and 145°E sections respectively that some different features of CDW and the fronts can be found at those longitudes,and those differences can be attributed to the zonal transoceanic flow and the merizonal movement in the Circumpolar Deep Water.In fact,the zonal transoceanic flow is the main dynamic factor for the water exchange between the Pacific Ocean and the Indian Ocean or between the Atlantic Ocean and the Indian Ocean,and for the effects on the spatial distributions of the physical properties in CDW.     

中国北极航线港口界定

随着北冰洋夏季冰层的逐渐消融,北极航线有望全线通航。北极航线的通航将促进东亚与欧洲、北美地区的贸易往来,从而降低传统航线的地位及作用,为我国战略资源采购提供新的通道;同时也将在一定程度上改变北极航线沿线及其延长线上港口的地位及布局,但不同港口受此影响不尽相同,只有部分港口可能因为北极航线的利用实现地位提升。在假定北极航线全线开通的基础上提出北极航线港口概念,以港口所在城市的进出口贸易总额为基本界定指标,以航程缩短程度、航线密度、港口外贸箱吞吐量和港口油气吞吐能力作为竞争性界定指标进行综合评价,筛选出符合标准的中国北极航线港口,为中国利用北极航线和未来沿海港口布局提供借鉴及参考。     

欧亚春季雪盖对印度洋偶极子的影响

文章研究了欧亚春季雪盖对印度洋偶极子的影响。研究发现,欧亚春季雪盖与印度洋偶极子关系密切,两者之间存在显著的反相关关系。欧亚春季雪盖异常导致夏季赤道印度洋垂直纬向环流以及印度洋和欧亚大陆之间的垂直经向环流发生异常,是欧亚春季雪盖与印度洋偶极子存在反相关关系的主要原因。欧亚春季雪盖异常可能是印度洋偶极子发生的一个重要的外在诱发因子。     

西北东部气候异常特征及其对冬季高原感热的响应

利用1960—2000年西北东部100个测站,经过面积权重区域平均的降水、气温资料,对该区域气候异常进行分析。结果表明：①对异常旱涝年,亚洲西风带环流及西太平洋副热带高压的位置最为关键。异常涝年,亚洲地区经向环流占优势,东亚大槽偏东,西太平洋副热带高压偏北;异常旱年,亚洲地区纬向环流占优势,东亚大槽偏西,西太平洋副热带高压偏南。②对异常冷暖年,极涡、西风带环流以及西太平洋副热带高压的状况最为关键。气温异常偏高年,北半球极涡强度及亚洲极涡强度均偏弱,欧亚地区盛行纬向环流,西太平洋副热带高压面积偏大,强度明显偏强,西伸脊点明显偏西,位置偏北;气温异常偏低年,北半球极涡强度及亚洲极涡强度均偏强,欧亚地区盛行经向环流,西太平洋副热带高压面积偏小,强度明显偏弱,西伸脊点明显偏东,位置偏南。③冬季高原感热与滞后一个季度的夏季降水、气温的相关较春季的相关更好。     

南大洋海冰影像地图投影变换与瓦片切割应用研究

南大洋海冰分布是南极考察过程中影响破冰船航行的重要因素,也是南极研究的重要内容之一。目前国际上不同机构发布的南大洋海冰分布图,大多是球面投影,不能直接用于主流的瓦片地图发布。将极方位立体投影海冰图转换为目前主流的网络墨卡托投影地图,并利用合适的图像重采样方法,按照不同级别比例尺进行瓦片切割和编号存储,最终实现海冰影像地图的发布共享是本文的主要研究内容。笔者对不同的图像重采样方法进行了比较,分析了最邻近点采样方法、双线性内插和双三次卷积重采样方法的优劣,针对本文的研究优选双线性内插方法进行影像地图瓦片的切割,并最终叠加融合在Google地图上,实现了Google底图、准实时海冰影像图与破冰船走航位置的集成显示,为雪龙船的冰区航行提供了重要的数据支撑。