关于南海暖水季节和年际变化的研究

阐述了研究南海暖水的意义 ,综述了关于南海暖水的现状 ,提出了关于南海暖水季节和年际变化方面应该研究的问题     

南海暖水形态特征

利用Levitus资料 ,分析了南海各月某些标准层上的海温水平分布、南北向温度断面垂直分布 ,阐述了南海暖水水平和断面温度分布的阶段性特征 ,给出了南海暖水中心点 ( 1 1 3°E ,8°N)海温垂直结构特征。使用 3次自然样条函数 ,将格点资料插值到每米的深度上 ,求出各格点 2 8℃海温的深度 ,得出各月 2 8℃等温包络面。结果表明 :4～ 1 1月份 2 8℃等温包络面呈现大小不等和深浅不同的盆状 ,其各月的变化形象化地表示了暖水的演变过程。分析南海暖水中心点各标准层温度的季节变化表明 :30m以上海水温度季节变化基本一致 ,冬季 1月最低 ,春季 5月最高 ,次高出现在 1 0月份 ;50m海水温度最低值延至 3月份 ,最高在 7月份 ,次高也在 1 0月份。 2 8℃等温包络面所包体积的季节变化是一个较为规则的单峰型     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

南海暖水季节和年际变化的初步研究

南海暖水具有明显的季节和年际变化。利用气候平均的COADS资料和NCEP大气资料分析了南海暖水的季节变化及其与海面净热通量的关系,以及由此引起的南海地区大气环流的变化。发现海面净热通量在南海暖水的季节变化过程中起到了主要的作用;冬季无暖水存在时,最大上升气流位于赤道及以南地区的印尼群岛附近,夏季最大上升气流北移到了南海暖水上空,南海暖水上空对流强烈,成为大气的对流活动中心。利用50年逐月的SODA海温资料进行垂直方向的3次样条插值,定义并计算南海暖水的强度指数,分析南海暖水的年际变化,并对南海暖水的几个异常暖年份作了合成分析,探讨了暖水年际变化的形成因素。     

南海深水海盆环流和温跃层深度的季节变化

受南海季风和复杂地形的影响,南海环流场具有复杂的空间结构和明显的季节变化,同时此海域又是中尺度涡多发海域,这些特征必然对南海温跃层深度的水平分布及季节变化有显著影响。首先,基于GDEM(General-ized Digital Environmental Model)的温、盐资料和利用P矢量方法计算并分析了南海的表层环流和多涡结构的空间分布特征和季节变化规律。在此基础上,分析了南海温跃层深度的空间分布特征和季节变化规律。结果表明,南海环流和多涡结构对南海温跃层具有显著的影响。     

基于ROMS模型数值研究南海温跃层的季节变化

On the basis of the regional ocean modeling system （ROMS）, the seasonal variations of the thermocline in the South China Sea （SCS） were numerically investigated. The simulated hydrodynamics are in accordance with previous studies： the circulation pattern in the SCS is cyclonic in winter and anticyclonic in summer, and such a change is mostly driven by the monsoon winds. The errors between the modeled temperature profiles and the observations obtained by cruises are quite small in the upper layers of the ocean, indicating that the ocean status is reasonably simulated. On the basis of the shapes of the vertical temperature profiles, five thermocline types （shallow thermocline, deep thermocline, hybrid thermocline, double thermocline, and multiple thermocline） are defined herein. In winter, when the northeasterly monsoon prevails, most shallow shelf seas in the northwest of the SCS are well mixed, and there is no obvious thermocline. The deep region generally has a deep thermocline, and the hybrid or double thermocline often occurs in the areas near the cold eddy in the south of the SCS. In summer, when the southwesterly monsoon prevails, the shelf sea area with a shallow thermocline greatly expands. The distribution of different thermocline types shows a relationship with ocean bathymetry： from shallow to deep waters, the thermocline types generally change from shallow or hybrid to deep thermocline, and the double or multiple thermocline usually occurs in the steep regions. The seasonal variations of the three major thermocline characteristics （the upper bound depth, thickness, and intensity） are also discussed. Since the SCS is also an area where tropical cyclones frequently occur, the response of thermocline to a typhoon process in a short time scale is also analyzed.     

海冰热力模式及北极海冰季节变化的数值模拟

本文给出了一个改进的海冰热力模式,主要通过海面和冰面的温度变化及热量收支,用来计算海冰面积和厚度的时空分布。     

南海罗斯贝变形半径的地理及季节变化

根据南海 1°× 1°网格的标准层季节平均温、盐度资料 ,在未引入Boussinesq近似条件下 ,采用改进的Thompson Haskell算法求解线性化斜压海洋水平大尺度波的垂直结构方程 (重力内波方程 ) ,从而得到了南海各网格点的第一斜压重力波相速度和相应的罗斯贝变形半径 ,并探讨其地理分布和季节变化特征 ,以期有助于南海环流和中尺度涡旋以及有关海洋侧边界效应的研究。     

南海北部海面高度季节变化的机制

利用POM模式对南海环流进行了数值模拟和数值试验 ,结果表明 :南海北部SSH的变化主要应归于南海局地的动力、热力强迫和黑潮的影响 ;黑潮对南海北部SSH平均态的影响要大于对SSH异常场的影响 ;对于南海北部深水区冬季局地风应力与浮力通量的作用相反量级相同 ,黑潮对南海北部SSH的控制作用在冬季显得最重要 ,约占 50 %～ 80 % ;春季 ,夏季和秋季 ,局地风应力、浮力通量和黑潮三者都使深水区SSH上升 ,局地风应力使深水海盆SSH上升的作用约占 4 0 %～ 6 0 % ,浮力通量的作用约占 2 0 % ,黑潮的影响约占 2 0 %～ 30 % .在夏季 ,尽管南海北部深水海盆SSH达到全年最高 ,但黑潮对南海北部深水海盆SSH的贡献最小 .在广东沿岸陆架海域 ,SSH季节变化的机制与深水海盆SSH季节变化的机制不同 :春、夏季 ,局地风应力使SSH上升的作用几乎与浮力通量使SSH下降的作用相当 ;秋、冬季 ,东北季风使SSH上升的作用大于浮力通量和黑潮使SSH下降的作用 ,陆架区SSH为正 ,且在海南岛附近达到最大值     

东中国海环流及其季节变化的数值模拟

关于东中国海环流的研究，国内外学者已做了大量的工作。早期科学家们主要依赖于对温盐资料和少数测流资料的分析研究对渤、黄、东海的环流结构有了较系统和深入的认识。东中国海环流是由一个气旋式的“流涡”组成，东侧主要是北上的黑潮-对马暖流-黄海暖流及其延伸部分；西侧为南下的沿岸流系。黑潮对东中国海环流的影响是如此之大，以致于除了某些局部区域外，上述海域主要流系的冬、夏季分布形式比较相似而无本质上的差异(胡敦欣等，1993)。但本文所研究海域正处于世界上最显著的季风区，冬、夏季盛行风向基本相反，过渡季节(春、秋季)风向多变，风力减弱；海洋热盐结构季节变化明显(如冬季混合强，而夏季层化明显等)，这些因素都使得东中国海环流存在着较明显的季节变化。 自20世纪80年代以来，东中国海环流的数值模拟工作逐步展开，并已成为研究环流结构及其形成机制的强有力工具。但由于数值模式本身以及计算方案的缺陷(如有些学者用固定的风场、温盐场对东中国海环流进行诊断模拟等)和观测资料的不足，数值模拟的结果难以得到验证，渤、黄、东海的环流研究中仍有大量的问题存在争议，以待澄清。例如，台湾暖流的来源、流径;对马暖流的来源;夏季黄海暖流的流径以及黄海冷水团环流等均有不同的论述。对黄、东海环流季节变化的数值模拟工作也较少，多用冬、夏典型月份的风场强迫积分至稳定态，给出冬、夏季环流，这种做法值得商榷。三维环流模式很难在1个月内达到稳定态，尤其是夏季层化明显、风力减弱的情况下，非常定风场的影响更应引起人们的重视。 本文采用比较符合实际的计算方案，用年循环风场和海面热通量场为外强迫，对渤、黄、东海的环流及其季节变化进行了模拟，并对一些争议问题进行了探讨。     

南海民都洛岛西南暖池的季节变化研究

南海暖池作为影响我国东南部地区气候变化的重要因素,研究其多时间尺度变化特征及动力机制对于更加准确预报我国天气变化具有重要意义。结合海表面温度卫星观测资料和海表面再分析数据,识别和研究了南海民都洛岛西南暖池的季节变化特征,并利用数值模式探讨了其强迫机制。暖池位于民都洛岛西南方向约100 km范围内,中心位置在120.5°E, 12.5°N。暖池整个季节变化过程可分为发展期(10～11月)、成熟期(12～2月)、衰退期(3～5月)、消失期(6～9月)4个阶段:11月份暖池与南北两侧冷水温差达到0.5°C,暖池结构初步形成; 2月份温差达到1.1°C (南侧)和0.7°C (北侧),暖池最强;3月份暖池开始衰退,到6月份完全消失。进一步研究表明,该暖池的形成与地形引起的民都洛岛附近海域潜热通量的空间差异有关:冬季盛行的东北季风被民都洛岛上的高海拔山脉阻挡,在民都洛岛西南背风侧形成低风速区,而在南北两侧形成风激流(风速极大值区)。风速的空间差异引起了海表面潜热通量的差异,导致民都洛岛背风侧的潜热通量较周围海域要小,海表面温度较周围海域要高,从而导致了暖池的形成。     

南海暖流研究回顾

阐述了南海暖流的发现经过,对进一步的观测实验以及形成机制等方面作了回顾,重点是阐述各学者对南海暖流形面机制的看法,并概括出各学者的观点至少存在着４种较大的差异,期望在今后的进一步研究中将会逐步达到一个合理的共识。     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用1个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北部及台湾海峡环流的影响，结果为：（1）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在；在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着1个气旋涡；（2）以黑潮为驱动机制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成。另外，模式体现黑潮南海分支、南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸大陆架坡折区底形效应的重要性；（3）以风应力及黑潮入流作为联合驱动机制时，模式的结果似为第1，2种情形结果的叠加。     

南沙海区晚上新世海水上层结构变化

对南沙海区水深2772m的ODP1143站100～150m井段共101块沉积样品进行了浮游有孔虫分析,结果表明,从3．27Ma到2．55Ma该区表层海水温度逐步降低,温跃层逐步加深,推测是晚上新世北半球冰盖形成过程中,东亚季风相应加强的结果。与此同时,南沙与南海北部的温跃层深度差值不断加大,可能是西太平洋暖池最终形成或加强的表现。3．2Ma前后,表层海水温度和海水温跃层深度都发生了急剧变化,反映出北半球冰盖和西太平洋暖池的发育可能存在一定的相关性。     

南海海面风速季节特征的卫星遥感分析

利用ＧＥＯＳＡＴ卫星高度计于１９８６年１１月至１９８９年３月;司所测的南海海面风速资料,统计分析了南海海面风速的统计特征以及海面风场的分布特点。分析结果表明：南海海区风速受各种天气系统（如季风、台风、副热带高压等）的影响显著,表现为春、夏、秋季平均风速较小,冬季较大,风场分布呈现出夏季南部大,北部小,其他季节为由南向北增强的分布趋势,并在１０°Ｎ,１１０°Ｅ附近海区各季都有一较为稳定的高风速区,其范围大小和中心位置随季节略有变化。     

南海海面散度场与涡度场的季节变化特征

本文使用ＣＯＡＤＳ海面风资料，逐月计算了南海的散度场和涡度场，发现其具有明显的季节变化。夏季的辐合区正是台风多发海域。冬半年南海东北部的正涡度区，是东北季风在海峡附近地形影响下形成的，并可能成为南海东北部冬季气旋式海洋环流维持的外强迫源。     

南海温度锋的分布特征及季节变化

利用50a(1950—2007年)的SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据分析了南海上层温度锋分布特征以及季节变化规律。结果表明:受季风、太阳辐照以及诸多因素影响,温度锋季节变化明显,锋面结构复杂。冬季,温度锋基本沿陆架分布,存在于南海北部海区,从台湾海峡一直延伸到北部湾,发育比较显著;春季,主要出现在南海北部海区、北部湾、越南东部海岸,分布比较广泛;夏季温度锋出现概率增加,出现区域扩大,越南东部出现大面积温度锋;秋季南海中西部海域存在大面积的温度锋。     

南海风生正压环流动力机制的数值研究

利用ECOM si模式 ,1 0′× 1 0′水平分辨率 ,垂向 2 0个σ层 ,由H/R( 1 983)气候学月平均风应力场和开边界流量驱动 ,模拟了南海风生环流的季节变化 ,并针对南海冬夏季风生正压环流的动力机制进行了数值实验。实验中考虑以下动力因子对南海冬夏季环流的影响 :1 )开边界入流和出流 ;2 )风应力旋度 ;3)地形 ;4)惯性效应 ;5 ) β效应。数值实验表明 ,通过开边界进入南海的流量与风应力在南海内部引起的流量量值相当 ,特别是冬季两者对北部陆坡边界流和南海西边界流均有重要贡献 ;冬季南海海盆尺度气旋式流圈主要是由风应力旋度引起的 ,但平均风应力可以加强卡里马塔海峡的出流 ,而北部反气旋风应力旋度可引起南海暖流 ;陆坡地形使得海盆尺度冬季气旋式流圈中心限制在深海区 ,南海北部陆架的存在大大削弱了南海暖流的强度 ;惯性效应对南海环流的整体结构无明显影响 ,但使得黑潮入侵和台湾西南的流套变弱 ;深海海盆环流中 β项是与风应力旋度平衡的基本项 ,且 β效应对环流的西向强化和吕宋海峡入侵作用至关重要     

春季南海北部上混合层的数值模拟与数值实验

根据 1 998年南海季风实验 (SCSMEX)北部“实验 3号”调查船的观测资料 ,采用一维湍动能模式 (TKE模式 ) ,对春季南海北部的SST及混合层随时间变化特征进行了数值模拟和数值试验。结果表明 ,TKE模式能够很好地模拟南海北部的海表面温度SST和上混合层深度随时间变化基本特征。在南海 5— 6月 ,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化 ,短波辐射是SST的主要维持机制 ;短波辐射会使SST升高 1— 4℃ ;风的垂直混合作用主要是抑制了SST的日周期振荡。春季南海海面潜热通量和感热通量与短波辐射和风应力相比较 ,是一个对SST影响较小的量。南海北部 5月份混合层深度的变化趋势和振荡特征受风应力和短波辐射共同控制 ,风应力使混合层深度加深 5— 1 0m ,短波辐射使混合层深度平均变浅 5— 1 0m。而 6月份南海北部 ,在夏季风爆发后短波辐射较小 ,短波辐射的作用只能使混合层深度变浅1— 2m ,潜热通量和感热通量对混合层的作用会使混合层的深度加深 1— 2m ,混合层深度主要受风应力控制。     

南海环流的三维数值模拟

本文采用Backhaus的三维海流模式,运用半隐式及C-网格方法求解基本方程,对南海各季的平均海流流场进行了数值模拟。将模拟结果与已有的研究结果进行比较,其主要流系基本上是相符的,夏季表层基本上为一反气旋型环流;冬季则转变成气旋型;在冬季,从50m层起开始显露出“南海暖流”的存在。这些表明南海海流的某些主要特征基本上已经被此模型成功地再现出来,同时此模型又给出了垂直方向各层的海流情况,在目前尚缺乏深层实测海流资料的情况下,上述深层海流的模拟结果有一定参考意义。