黑潮输送的异常及其与大尺度海气相互作用的关系

以128.5°E为界,沿27°N,北太平洋西边界流输送可以分成呈明显负相关的东、西2段。西段(即黑潮)主要参与副热带环流(STG)和经向环流(STC);东段主要参与日本东南的反气旋式涡旋再回流。从气候态来看,西段输送在7、8月份最大,3月份次大;东段输送在6—8月份最小,其它月份比较接近;整体结果表现为全年有2个接近的极大值,分别是3、4月份和7、8月份。从年序列来看,西段输送在20世纪70年代后期有一次明显的突变;而东段在1955年突然减小,在1963年突然增大。小波分析表明,东、西两段的振荡周期都随时间变化。西段输送时间序列的20a左右周期振荡在1976年以前非常明显,9a左右周期振荡在1985年以后比较显著;东段输送的13a左右周期在1976年以前显著,1985年以后的主要振荡周期从7a逐渐减小到3a左右。奇异谱分析表明,西段输送的年代际变化占总方差的45%,年际变化占总方差的13.6%;东段输送的年代际变化占总方差的24.3%,年际变化占总方差的32.3%。黑潮输送异常和太平洋年代际振荡(PDO)及ENSO有着非常密切的关系。在年代际尺度上,一个可能的过程是,PDO超前于黑潮输送异常;异常的黑潮输送通过改变北太平洋中部的SST梯度引起的海气相互作用过程而调制ENSO的变化。在年际尺度上,黑潮输送异常滞后于PDO和ENSO变化,且呈负相关。     

长江中下游冷夏与海气相互作用

本文应用１９５２－１９８７年长江中下游地区７－８月气温资料，在划分冷夏年的基础上，研究了长江中下游夏季温度变化同北太平洋ＳＳＴＡ和热带ＯＬＲ异常的关系，进而分析了在埃尔尼诺事件当年和次年长江中下游夏季温度距平的差异性。结果表明在埃尔尼诺事件当年，长江中下游夏季温度明显偏低，它同赤道东太平洋正ＳＳＴＡ，赤道中太平洋ＯＬＲ负异常以及西太平洋副热带海域负ＳＳＴＡ，印尼附近ＯＬＲ正异常相联系，即同热带太平     

基于大涡模拟耦合模式的小尺度海气相互作用研究

大气和海洋是影响地球气候系统的两个重要因素,它们之间的相互作用是海洋和大气研究的重要课题,海气耦合模式则是研究海气相互作用的重要工具,而海气耦合模式重点考虑的参数是海气通量。针对传统的大尺度海气耦合模式缺少湍流尺度分析的问题,本文使用并行大涡模拟海气耦合模式（The Parallelized Large-Eddy Simulation Model,PALM）,在小尺度上探究风速对海气通量及湍流动能收支（Turbulence Kinetic Energy Budget,TKE Budget）的影响,设置了5、10和15m/s三种地转风速度对大气边界层（Atmospheric Boundary Layer,ABL）和海洋混合层（Oceanic Mixed Layer,OML）进行海气耦合模拟。研究表明：海气通量的分布与风速大小密切相关,风速越大,净热通量和浮力通量相对越大,由于温度上升导致海水蒸发加剧,使得大气的淡水通量增大;海洋湍流动能收支各项在近海面处受风速影响较大,且随着深度加深而逐渐减弱。本研究初步展示了小尺度海气耦合模式在海气通量研究中的应用,对进行小尺度海气相互作用研究具有一定的意义。     

ENSO--热带海洋和大气中和谐的海气相互作用现象

简要评述了ENSO的发展过程.着重指出,厄尔尼诺和拉尼娜海温距平信号一般都在温跃层曲面传播和发展,海温距平信号在暖池次表层生成和发展后,沿赤道温跃层向东、向上传播,到赤道东太平洋后,信号一般向北传播,在10°N附近向西传播并南下到暖池的赤道纬度形成一个循环,这一循环的时间一般是3～4 a.这些观测事实的揭示是对ENSO循环的新认识.     

热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。     

基于MCT耦合器的WRF-POM区域海气耦合模式构建及应用

为研究区域海气耦合模式在中尺度海气相互过程中的应用,利用MPI(ModelCouplingToolkit)并行通信技术,构建了基于MCT耦合器的WRF-POM并行区域海气耦合模式,并利用该模式对台风"凤凰"进行了一系列的数值模拟试验。试验结果表明:该耦合模式可以实现稳定高效的并行计算,并较好地再现了台风"凤凰"的活动过程;相对单一的大气模式,耦合模式可以更加准确地模拟出台风"凤凰"的路径和强度,其中不使用"Bogus方案"的耦合试验模拟效果最好,其路径平均绝对误差相对控制试验和使用"Bogus方案"耦合试验分别减小了20.1%和72.5%,强度的平均均方根误差则分别减小了41.4%和17.9%;耦合模式还能较好地再现表层海洋对大气的响应特征:台风大风使得表层流速显著增大,强烈的"抽吸夹卷"效应使得低层较冷海水上翻,海表温度降低,混合层深度增加。     

热带海气相互作用对大气BSISO年际振荡的影响

利用卫星观测OLR资料以及海气耦合数值模拟试验结果,从每年波-频分析结果提取了各种传播模态的强度指数序列,分析了热带北半球夏季季节内振荡(BSISO)各种传播模态的年际变化谱特征,探讨了热带各海区海气相互作用对其影响。主要结果如下:赤道外西传波和印度洋北传波以准2 a为显著振荡周期,赤道东传波、南海北传波和西太平洋北传波则都包含准2 a和准5 a两种周期,南海北传波是5种指数中惟一以准5 a为最主要周期振荡的模态。热带印度洋、西太平洋、东太平洋各海区海气相互作用对各指数准2 a振荡、准5 a振荡既有加强作用,也有削弱作用。各海区比较而言,对赤道东传波准2 a和准5 a振荡、南海北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是西太平洋海区海气相互作用;对赤道外西传波准2 a振荡、西太平洋北传波准2 a和准5 a振荡起最大加强作用的是印度洋海区海气相互作用。     

中国的海气相互作用研究(1998-2002)

概述了近4a年来(1998年7月-2002年7月)中国在大尺度海气相互作用研究方面的进展。包括7个方面的内容：现场观测和海洋考察；热带太平洋海气相互作用研究；与季风有关的海气相互作用研究；北太平洋海气相互作用研究；印度洋海气相互作用研究和全球大洋海气相互作用研究。对上述第二和第三个内容给予了更多的关注，这是因为在准备和组织这篇短文时，大量参考文献集中在热带太平洋区域，诸如：ENSO过程及其动力学和对气候影响。参考文献也涉及到不同时间尺度和空间尺度的现象，例如：季节内变化，季节变化，年际变化，十年际变化等。它们反映了近4a来，从后TOGA时代至CLIVAR的当代重大研究课题。     

海气相互作用对热带气旋发生发展影响研究综述

本文回顾了近几十年来海气相互作用对热带气旋形成和发展影响的研究情况.海表温度(SST)和海洋飞沫(sea spray)蒸发对热带气旋的强度和路径有一定的影响,但影响机制和程度如何,目前还存在争议.利用中尺度海气耦合模式进行数值模拟是研究海气相互作用对热带气旋影响的一个有效方法.介绍了国内外一些中尺度海气耦合模式,旨在推动建立适合我国海域用于热带气旋模拟和预报的海气耦合模式.     

南海海气相互作用对广东旱涝的影响

根据南海中部海域环境资料综合调查等实测资料,讨论了南海海气和对广东旱涝的影响,研究结果表明：秋、冬季节海气热量交换非常强烈,海洋主要对大气加热,海洋是热源、春,夏季节海洋主要是吸收热量,即大气对海洋加热。秋、冬季节海气热量交换比常年加减（减弱）时,翌年广东降水偏多（减少）。比较广东降水与南海风场（Ｖ分量）及西沙ＳＳＴ时空演变规律发现,南海秋,冬季节北风比常年加强时,翌年广东降水偏少,秋,冬季节南海     

水东湾地貌形态演变数值模拟

为了研究泻湖型海湾内经常出现的湾中岛的形成机理,应用水平二维潮流、泥沙输移和地形演变耦合模型,对具有典型的沙坝泻湖地貌形态的水东湾的湾中岛的形成和演化进行了数值模拟,成功地模拟出了涨潮三角洲(大洲岛)的形成过程,计算结果与实际地貌形态总体符合。模型中分别考虑了全沙输沙和推移质输沙两种输沙情况。结果表明,水东湾湾中岛是由涨潮流引起的泻湖内泥沙不断淤积而形成的,是一种涨潮三角洲的地貌形态;全沙输沙模式比推移质输沙模式更适合这一地形演化过程的模拟。模拟结果也再现了湾中岛在25 a期间的地形变化过程,这一研究结果为通过计算数值模拟来研究一般海湾的地貌形态的形成机理和演化过程提供了实际算例。     

水下航行体双空泡相互作用数值模拟研究

高速水下航行体头肩部和表面突起等位置很容易产生空泡,不失一般性,将表面突起结构简化为一定高度的台阶.针对简化的航行体模型,基于数值模拟方法研究了头肩部空泡与台阶处空泡、头肩部空泡与尾空泡2种类型的双空泡相互作用问题.不同的来流攻角下,头肩部空泡与台阶处空泡的作用过程存在区别,可以分为大攻角和小攻角2种类型.当尾空泡内有...     

三亚湾海岸动力演变的数值模拟研究

近年来,海岸侵蚀呈现不断加剧的趋势,给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害。关于三亚湾海岸侵蚀过程及其动力学研究多停留在定性或半定量阶段。从海岸动力地貌学角度出发,基于沉积物迁移理论,利用数值模拟方法,定量研究了三亚湾海岸在波浪和潮流作用下的动力演变过程。计算结果重现了海水波浪的传播形态及动态特征:涨潮时,波高极值相对较大,水位随之升高,波动现象明显,波动形态复杂;落潮时,波高极值相对减小,水位也随之降低,海面相对较平静,波形态在离岸区域较单一,仅在近岸区域相对多样化。同时,数值模拟结果也很好地显示了三亚湾岸线附近的沉积或侵蚀过程特征:三亚湾西段海洋动力条件较强,沉积或侵蚀现象明显,沉积/侵蚀能力由三亚湾西段逐渐向东段减小。此外,以海洋动力学机制为基础,定量模拟了三亚湾海岸侵蚀与演变物理过程,为该地区海岸开发利用、海岸环境保护提供科学依据。     

地形和风速影响下的海气相互作用大涡模拟研究

当水流经过海洋地形时,水流的不稳定性会引起垂向混合并伴随大量湍流过程。针对传统海气耦合模式缺少在湍流尺度上讨论海洋地形与风速对海气相互作用影响的问题,使用并行大涡模拟海气耦合模式(the parallelized large eddy simulation model, PALM)在5 m/s的背景风场下,引入理想立方体地形,对比有无地形的影响;设置地形边长为L,高为3L (其中大气部分高L), L与水深H之比为L/H=1/2;然后保持地形条件不变。设置5、10和15 m/s三种风速,讨论风速对小尺度海气相互作用的影响。研究表明:地形在大气部分减弱顺风向速度,增强侧风向速度,影响0～5L的高度区域,而对垂向作用较小;无地形条件下湍流垂向涡黏系数K_m在-0.3L时,水深达到最大值0.024 m²/s,有地形条件下K_m在-0.8L时,达到最大值为0.16 m²/s,地形的存在使得上层海洋混合加强, K_m最大值增加1个数量级。随风速增大海洋和大气中的净热通量、淡水通量和浮力通量都相应...     

基于文献计量分析方法的海气相互作用领域研究态势分析

海洋和大气是地球气候系统关键组成部分, 其相互作用对全球气候及人类生活产生深远影响。为了分析海气相互作用的研究现状与未来的发展趋势。采用文献计量分析方法, 运用VOSviewer和CiteSpace工具, 筛选了中国知网(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)和Web of Science核心合集数据库中关于海气相互作用的文献, 通过分析关键词共现网络图谱、时间序列图谱、突现网络图谱以及文献的发文国家和机构分布, 对1981—2021年中国在该领域的研究进展和未来发展趋势进行了综合评估。同时, 本研究还选取了2001—2021年的国际文献, 对全球范围内的研究进展和热点问题进行了分析。研究表明, 国内外在海气相互作用领域的研究均从宏观到微观角度深入探讨, 着重研究了大气和海洋的基本作用机理, 并进一步分析了影响地球气候系统的多种因素, 目前研究重点转向了极端天气系统的预测及其运行机制。从研究机构和国家分布来看, 高校与政府机构是主要的研究主体, 国内研究机构之间的合作联系较为紧密。研究关键方向和方法, 从宏观层面的基础研究转向更为深入的海气通量和大尺度过程研究。这一转变反映了国际海洋发展战略的调整, 同时为未来的研究方向提供了新的视角和思路。     

冬季中纬度海气相互作用与长江中下游汛期旱涝预测

中纬度海洋的热力状况对大气环流的维持和变化起着重要的作用,尤其在冬季。汛期的研究表明,冬季黑潮海域海表面水温(SST)与长江中下游和华北平原汛期降水有密切的关系(中国科学院大气物理研究所长期预报组,1978),夏季阿留申海域的SST异常与北太平洋上空大气环流场和后期秋季美国的气温和降水亦存在有意义的关系(Namias,1976)。赵永平(1986a;赵永平, McBean,1996)和Zhao and McBean(1989)曾用北太平洋海洋对大气加热场资料详细地分析了其时空分布特征,揭露了黑潮及邻近海域海洋异常加热对同期和后期半年至一年北半球大气环流的影响事实,并提出用海洋异常加热对同期和后期大气环流作用的反相性假说来进行解释。以上研究表明,冬季中纬度海洋异常加热与大气环流的异常和我国汛期旱涝之间存在一定的联系。 冬季黑潮和湾流海域是中纬度海洋的两个巨大热源,它们对同期和后期大气环流有重要影响。本文研究了冬季中纬度黑潮和湾流海域海洋异常加热对夏季副热带高压和中高纬度西风环流的影响,讨论了长江中下游汛期旱涝前期冬季和同期大气环流型。结果表明,冬季东亚和北美冷空气都强时,黑潮和湾流海域对大气异常多加热,夏季西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋减弱,中纬环流平直,形成长江中下游偏旱的环流形势；反之,西太副热带高压、乌山和鄂海阻塞高压多趋加强,中纬槽脊系统明显,形成长江中下游偏涝的环流场。本文还对可能的物理过程进行了讨论。     

黄海、东海入海气旋爆发性发展过程的海气相互作用研究

基于 1 999年 6月中、韩、日三国联合调查的两个航次资料 ,对“黄东海入海气旋爆发性发展过程的海气相互作用研究”项目进行了物理海洋学与气象学相结合的研究 ,也结合了历史调查资料的研究 ,得到了以下主要结果 :( 1 )以 1 999年 6月资料与历史调查资料对黄海、东海海域黄海冷水团 ,长江冲淡水 ,黄海沿岸流 ,台湾暖流 ,黑潮及其两侧冷、暖涡等进行了水文分析 ,并采用了改进逆方法 ,P矢量方法 ,三维海流诊断、半诊断模式与预报模式 ,MOM2模式等 ,计算了 1 999年 6月与历史资料调查期间黄海、东海海域环流 ,结合锚碇测流与ADCP测流等的实际观测 ,揭示了调查海区各流系的时空变化 ,以及它们的相互作用 ,指出这些流系的相互作用对入海气旋发展过程有重要影响 .( 2 )计算了调查海区各流系的流速与流量分布等 .( 3)阐明了气旋发展过程中对海洋的反应 .( 4 )在 1 999年 6月海上调查时期观测发现 ,在气旋中心区等存在负的潜热通量和感热通量 .出现负的潜热通量和感热通量的海域分别位于黑潮以西、温度相对低的气旋涡区域 ,黄海沿岸水向东南方向流动 ,然后作气旋式弯曲处 ,济州岛西南冷的、气旋...     

高层切断冷涡和7504号台风（Ora）相互作用的数值模似

通过对７５０４号台风（Ｏｒａ）的个例分析，进一步讨论高层冷涡和台风运动过程中的环流变化及其特征，从中理解这种现象发生的物理背景和其可预报性。     

1994年6月东亚季风异常的数值模拟

用MM5区域气候模式对1994年6月东亚季风进行了数值模拟。模式模拟的月平均环流和降水与实况相接近。1994年6月东亚季风活动十分异常,中国东南部的西南季风、西太平洋副热带高压、南亚高压都出现了两次突变性的北跳,对此模式均做出了较好的模拟