月平均水位周期信号的谱分析和检验方法研究

本文概述了月平均水位周期分析的常用方法、存在的问题及其原因;指出合理地选择信号的周期,是分析月平均水位周期信号和趋势预测的关键。由于这种序列往往存在多个周期信号,它们之间存在非线性效应。为了克服由于边瓣的影响和非线性效应而引入的伪周期和相位显着相关的周期,及其对其他周期信号的抑制,可在二阶谱分析的基础上,对序列反复进行最大熵谱估计、周期显着性检验,并用最小二乘滤波法滤掉最显着的周期成分,即采用混合谱显着周期分析法,依次选取接近实际的信号周期。文中给出了月平均水位二阶谱分析、混合谱信号周期分析以及周期成分加线性趋势项的参数拟合实例。     

太平洋月平均水位周期变化和线性升降趋势

本文分析了太平洋２３６个水位站的月平均序列，对其中大于４５ａ的序列进行二阶谱和二阶凝聚谱分析，表明这些序列中有的周期成相位相关性显著。因此采用考虑非线性效应的混合谱分析方法，重复进行谱分析及周期检验和最小二乘滤波，逐次检验并滤掉最显著的周期分量，求得序列中的显著周期。结果表明水位序列的振动周期因站而异，并非固定不变。讨论了准２ａ大气振周期、与厄尔尼诺事件相关的３－７ａ周期、太阳黑子、双太阳黑子和２     

太平洋水位站相对海平面升降趋势分析

根据笔者对太平洋236个站月平均水位周期成分的分析结果,用周期成分加线性趋势项拟合月平均水位序列.这些站的线性趋势项统计结果表明,若不计海平面的异常升降值,太平洋相对海平面平均上升率为1.16mm/a.由于陆地沉降不一致等影响,使太平洋相对海平面的升降区域性变化较大.按线性趋势项的正负及海区的地理位置,对包括中国近海、东南亚近海在内的太平洋海平面的升降进行了区别,求出各海区的平均升降率.所得整个太平洋、北美西海岸、南美北部和中部近海、热带太平洋大部及日本群岛近海相对海平面的升降趋势与有关文献的结果基本一致.本文对东亚近海相对海平面的区域平均估计结果是上升的,而Barnett的估计结果趋于下降;不一致的主要原因是选站的多少和水位站的分布疏密不同所致.     

台湾海峡表层月平均流速与两岸月平均水位差的关系

海洋中大多数区域的海流，特别是流速较强的海流，其性质以地转流为主。所以，海流流速流向的变化与海面的横流坡度，亦即横流两侧的水位差有着密切的关系。 一百多年前，Peslin(1872)首先将地转方程应用于墨西哥湾流上。后来，Dietrich(1946)引用丹麦灯船上所进行的海流观测结果和卡特加特海峡两侧岛上的水位观测结果，证实了地转方程的实用意义。 到目前为止，已有许多作者应用流速和横流水位差的这一关系，探讨了世界大洋和海峡等处海流的变动规律。例如，Montgomery(1938,1941)，Hela(1952)，Stommel(1953)及Wunsch等(1969)讨论了佛罗里达海流和湾流的季节变化与水位的关系；森安茂松(Moriyasu, 1961)和二谷颖男(1973)等讨论了水位与黑潮海况以及流速流量的关系；Wyrtki(1973, 1974a, 1974b)研究了西太平洋赤道流、赤道逆流流速流量的季节变化和海流两侧岛屿的水位差的关系。还有Sok-U Yi(1970)研究了朝鲜海峡中水位与对马暖流表层流速季节变化的关系；ΓaлepKИЧ等(1962)也曾讨论了爪哇海水位与流速的关系。 关于我国的台湾海峡，Wyrtki(1957,1961) 曾给出了台湾海峡表层流速的季节变化曲线，并将流速与高雄-澳门断面的水位差作了比较，绘制了两者的相关图。 现在，几乎普遍地认为：沿岸和岛屿上所进行的水位观测，可为研究海流变动规律提供方便、准确和连续的资料，是监视海流变动最合适的途径之一。 本文应用手头所有的资料，一方面从多年平均情况来讨论台湾海峡表层月平均流速与两岸月平均水位差的关系；另一方面以各年各月情况为例，来分析两岸水位差与海峡西岸水位的关系，供研究台湾海峡海流趋势预报方法时参考。     

太阳辐射潮对月平均海面变化的影响

本文对中国大陆沿岸20个站同步1年的逐时潮位首先进行低通滤波,然后对零族潮位进行响应分析,将太阳辐射潮、天文潮和非线性潮分离开,再对它们和零族潮位分别进行调和分析,从而探讨了长周期潮的内部机制结构及长周期潮在中国沿岸的分布变化规律.     

气候平均风场作用下热带太平洋主流系和赤道行星波研究

本文使用一种水平高分辨率的热带太平洋风动环流模式耦合气候月平均风场,研究了热带太平洋主流系和温跃层厚度的分布和季节变化以及赤道行星波的传播。     

TOPEX高度计数据反演北太平洋海浪周期

利用TOPEX高度计和NDBC浮标同步观测数据,对7种高度计海浪周期反演模型进行了系统的比较分析,从反演模式的精度、反演周期整体分布、周期-波高的联合分布等方面对反演模型做出了评价,并根据墨西哥湾和夏威夷海域反演结果对模型的区域适应性进行了验证,结合Hasselmann风浪充分成长关系分析了不同海浪成分下模型的反演效果。分析发现,Mackay等于2008年提出的算法(简称M08)相对于其他算法精度最高,且在不同海域和不同海浪成分下精度没有明显差异。利用M08算法反演了北太平洋海域的海浪平均周期分布,讨论其空间分布特征和季节变化特征如下:北太平洋海域的平均周期在墨西哥湾、西里伯斯海等沿岸地区较小,在西风带海域为较大,并存在明显的地形、纬度差异和季节性变化特征。     

ENSO期间中国沿岸海区月平均水位和月平均表面水温的变化特征

本文根据1960—1987年我国沿岸有关测站月平均水位和海面水温资料,分析和讨论了它们的年际变化以及近期7次ENSO事件对我国沿岸表面水温和水位的影响及其机制。     

带周期项的海平面变化灰色分析模型及广西海平面变化分析

提出了一种带周期项的海平面变化灰色分析模型.该模型保持了GM(1,1)模型能较好反应海平面变化趋势的优点,不仅能求出海平面变化速率,还能方便求出海平面变化的加速度,同时,该模型能较好的模拟海平面变化中的周期现象,从而克服了GM(1,1)不能预报周期性显著的月平均海面的缺点,并提高了预报精度.模型用于广西沿岸海平面变化分析,结果表明北海、涸洲、白龙尾3站的相对海平面上升速率分别为1.67、2.51、0.89mm/a;石头埠相对海平面呈下降趋势,下降速率为0.5～1.0mm/a;广西沿岸绝对海平面上升速率为2.0mm/a.和线性趋势项与周期项叠加的海平面分析模型相比,两者模拟精度相当.     

北太平洋风海流季节变化的数值模拟

用绝热表层风海流模式,以1949～1979年COADS资料,研究北太平洋表层风海流及相应水位场随季节变化的特点、某些特定年表层风海流的异常。模式采用二次动量守恒的有限差分方法,保证了计算稳定性。在数值积分中考虑了陆界、水界条件和近岸地形对风海流及水位场的影响。计算表明:模式反映了北太平洋主要流系的季节变化规律,能较敏感地反映上层海洋对大气动力作用的响应。给出了北太平洋主要流系的强弱与黑潮大弯曲的对应关系。     

太平洋海平面变化及与埃尔尼诺的关系

旨在分析太平洋地区的月均海平面的变化，探讨其物理过程。文中共分析了５４个长期站的海平面资料，对５４个站分别建立了随机动态非线性模型，求得了太平洋地区的海平面平均上升速率为０．１６ｃｍ／ａ。并对太平洋东西岸各站及海洋中观测站海平面资料相对于ＴＡ－ＬＡＲＡ站海平面资料进行了交叉谱分析，结论是，太平洋月均海平面４５个月的低频振动存在着以下的规律：由东太平洋（１５°～２５°Ｎ）开始，向西传播至太平洋西岸后，转向南，在５°Ｎ～２５°Ｓ之间，转向东到达太平洋东岸后北上形成逆时针循环。在埃尔尼诺事件的低纬典型区，月平均海面振动中年周期振动的主导作用下降，甚至失去主导作用，而与埃尔尼诺事件的准周期相近的周期振动的作用增大。     

1987及1988年夏季西北太平洋主流系和水位与大气环流关系的数值研究

用一个包括风应力项的二维绝热非线性数值模式计算分析了1987及1988年夏季北太平洋主流系和水位与大气环流的关系。将模拟的1987和1988年流场作比较可知:1987年南赤道流较弱,而北赤道逆流、北赤道流及北太平洋流较强,同时各流系位置也都偏南1—2个纬距;模拟的1987年黑潮及对马暖流也明显比1988年强。分析表明,1987年夏季南赤道流弱、北赤道逆流强的主要原因是该年东南信风弱,而北赤道流、黑潮及对马暖流较强则主要与该年12°—25°N之间较强的东风以及东海较强的南风有关。模拟结果可对管秉贤提出的夏威夷群岛附近风应力涡度与黑潮强度的统计关系给出一个动力学解释。根据1987及1988年夏季气压场及风场对比分析。可以认为1987年北赤道流、黑潮及对马暖流较强可能与1987El Nino年副热带高压较强有关。     

西北太平洋海表温度变化主成分分析

对西北太平洋1982—2010年NOAA系列卫星海表温度(Sea Surface Temperature,SST)产品进行月平均等处理,采用Reynolds SST月平均场对数据进行质量控制、数据融合等处理,建立高空间覆盖、长时间序列的SST场数据集。对月距平场进行经验正交函数(EOF)分解,分析时空模态特征,并将第一模态时间序列与相关气候时间序列进行比较。主成分分析结果显示西北太平洋SST存在显著的约13a周期的年代际模态和2~5a的类厄尔尼诺模态,年代际变化和西太平洋暖池的年代际振荡相似;类厄尔尼诺模态与Ni珘no-3.4区SST周期变化较为相关,并相对于厄尔尼诺具有约10个月的滞后。本研究显示,西北太平洋可能在多种不同时间尺度气候机制的控制之下。     

长牡蛎繁殖周期、生化成分的季节变化与环境因子的关系

为了阐明长牡蛎的繁殖策略,自2004年3月—2005年2月对乳山湾养殖海区的环境因子(水温、盐度、叶绿素a含量)、长牡蛎繁殖周期及其生化成分(糖原、脂肪、蛋白质、RNA/DNA比值)的季节变化进行研究。结果显示,水温在一年中呈现显著变化,夏季水温最高,最高值为29.5℃(8月),冬季水温最低,最低值为1.8℃(1月);盐度在夏季雨水较多的时候略有降低;叶绿素a含量在夏末秋初(8月和9月)和春季(4月)有2个峰值,冬季最低。长牡蛎的繁殖周期分为冬季的休止期和从春季到夏季的繁殖期,在长牡蛎的繁殖期,条件指数逐渐下降到最低值,表明繁殖期长牡蛎生长变慢。在长牡蛎的配子发生过程中软体部蛋白质和脂肪含量略有上升,而糖原含量显著下降,表明长牡蛎配子的发生需要储存的糖原提供能量;RNA/DNA比值在配子发生过程中逐渐升高,显示RNA/DNA比值可以作为一个指标来指示长牡蛎的性成熟。配子发生过程中,长牡蛎的灰分含量逐渐升高,表明长牡蛎通过分解自身的贮能物质提供能量,使体内有机物含量减少,从而导致灰分含量上升。实验结果表明长牡蛎的配子发生类型为保守种。     

二倍体和三倍体太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)肉重和生化成分的周年变化

太平洋牡蛎二倍体和三倍体软体肉重和生化成分含量的周年变化表明,牡蛎 软体肉重和３种生化成分含量的变化与牡励繁殖季节密切相关。三倍体周年软体肉重,糖元和脂类含量均比二倍体高,水分含量比二倍体低,三倍体蛋白质含量在１－７月份比二倍体低,８－１２月份二倍体高。     

月平均海平面变化对设计水位的影响——推荐一种计算设计水位的方法

利用2种高(低)潮序列统计了高(低)潮累积频率,一是从记录原点起算的高(低)潮序列Ⅰ,一是从月平均海平面起算的高(低)潮序列Ⅱ。可以发现:不同年份的高(低)潮序列Ⅰ的累积频率10%(90%)对应的潮位之间存在明显的差异,这主要是由于不同年份月平均海平面变化之间的差异引起的。同时也发现:不同年份高(低)潮序列Ⅱ的累积频率10%(90%)对应的潮位彼此比较一致,表明用不同年份的高(低)潮序列Ⅱ获得的结果在统计意义上是稳定的。为了得到安全稳定的设计高(低)水位,引人了月平均海平面特征极大(小)值。本文建议,设计高(低)水位取为月平均海平面特征极大(小)值与高(低)潮序列II累积频率10%(90%)对应的潮位之和。     

1993—2011年北大西洋与北太平洋的波浪变化及其原因探究

基于1993—2011年的7套卫星高度计数据,分析北大西洋和北太平洋的波浪变化趋势;利用NCEP/NCAR提供的月平均风场及SLP(Surface Level Pressure)数据,分析风场和SLP的空间变化特征,并通过主成分分析进一步考察了波浪变化与SLP的相关关系。结果表明:北大西洋波浪变化趋势的空间分布呈偶极子形态,西南区域为增大趋势,东北区域为减小趋势;而北太平洋波浪变化的主要特征是在中纬度带呈明显的减小趋势;比较而言,波浪变化趋势的空间形态与SLP变化的空间分布特征更接近,波浪主要模态的空间分布及时间系数与SLP距平场的震荡特征十分吻合,大尺度背景场SLP的变化对波浪的长期变化趋势有重要的影响。