西北太平洋及中国东部近海秋季海洋气溶胶分布特征

2015年9月,分两个航次同时对西北太平洋及中国东部近海上空海洋气溶胶进行采集.对样品中的Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、NH~+_4、NO~-_3、SO~(2-)_4、甲基磺酸(MSA)等9种组分进行了分析,结合数理统计方法探究两个海域上空海洋气溶胶的来源.结果表明西北太平洋及中国东部近海海域气溶胶来源具有显著差异,西北太平洋海域气溶胶以海盐来源为主,中国东部近海海域则受陆源气溶胶影响较大,K~+、Ca~(2+)及二次气溶胶含量明显高于西北太平洋;此外,中国东部近海海域气溶胶中MSA含量平均值高于西北太平洋.本研究还估算了NH~+_4、NO~-_3、SO~(2-)_4在两个海域的干沉降通量,中国东部近海营养盐气溶胶干沉降通量远大于西北太平洋,营养盐的输入有利于海洋初级生产力的提高,也会促进生物来源气溶胶的产生.     

冬季北太平洋与北大西洋上空风暴轴特征比较与分析

采用1948—2007年NCEP/NCAR再分析资料,选取850,700,600,500,250hPa层风场(u,v)、垂直运动场(ω)、位势高度场(H)和温度场(T),对北半球冬季(12、1、2月)太平洋和大西洋上空风暴轴的特征及影响因素进行了分析和比较。结果表明,北半球冬季风暴轴最强中心位于北大西洋上空,北太平洋高空急流的强度明显大于大西洋高空西风急流的强度。通过诊断分析北太平洋与北大西洋上空风暴轴的影响因素,发现北太平洋和北大西洋上空风暴轴强度的影响因素具有明显的差异:在北太平洋上空,涡度平流随高度的变化和厚度平流项对风暴轴的作用较大西洋而言更明显,而涡动能量的向上输送对北大西洋风暴中心的作用更大。对风暴轴年际变化的分析发现,两大洋风暴轴在1980年代之后均有明显的增强现象,而在空间分布的时间演化上,两大洋风暴轴有着相反的演化:太平洋风暴轴有向西南方向移动的趋势,而大西洋风暴中心则略微向东北方向移动。     

鄂霍次克海晚第四纪以来古环境演化

鄂霍次克海是北太平洋第二大边缘海,在“海-陆-气-冰”复杂的相互作用下,形成了独特的海洋环境,并以高生产力、季节性海冰覆盖以及作为北太平洋中层水换气源(ventilation)为特征.对晚第四纪鄂霍次克海海冰扩展,表层生产力、表层海水温度以及中层水演化等的研究显示,鄂霍次克海海冰覆盖面积变化与北太平洋亚极区上空大气环流...     

黄海、东海上空春季气溶胶光学特性观测分析

2003年春季国家卫星海洋应用中心等几家单位在黄海和东海海区进行了为期40 d的二类水体信息测量试验,试验中使用手持太阳辐射计对海区上空大气光学特性进行了观测,并获得了大量晴空天气条件下的大气光学数据.利用本次试验获取的测量数据得到了黄海、东海海区春季的大气气溶胶光学特性,其中包括气溶胶光学厚度和气溶胶粒子谱分布.采用Langley方法对测量得到的太阳直射辐射量进行处理得到了海区上空气溶胶光学厚度,利用得到的气溶胶光学厚度来反演气溶胶粒子谱分布.反演结果表明无云情况下黄海、东海上空的气溶胶光学厚度在0.2~0.4左右,且气溶胶粒子谱分布的变化趋势也很接近;海区上空霾层较厚时测量得到的气溶胶光学厚度明显增大,最大接近0.8;气溶胶粒子谱分布的变化趋势发生了明显的变化.     

长江中下游夏季降水与西北太平洋海温的耦合模态分析

利用NOAA_ERSST海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国160站降水资料,借用多种统计方法研究了夏季长江中下游地区降水与西北太平洋的耦合关系.奇异值分解(SVD)和相关分析显示出长江中下游夏季降水与西北太平洋夏季海表温度(以下简称"海温")密切相关,而与其他海区没有明显的关系,并且这种关系主要反映年代际变化;夏季多变量经验正交函数展开(MV-EOF)分析结果证明夏季长江中下游降水、东亚-太平洋地区上空850hPa风场、西北太平洋海温之间存在显著的耦合模态,这种耦合模态反映出长江中下游夏季降水异常偏多时,东亚-太平洋上空自南向北有异常的反气旋、气旋、反气旋波列(即东亚-太平洋型遥相关或P-J波列),东亚夏季风偏弱、北界位置偏南.依赖季节的多变量经验正交函数展开(SRMV-EOF)分析结果表明,长江中下游夏季降水与西北太平洋的耦合模态与前期ENSO密切相关:前一年秋季,赤道东太平洋开始出现ENSO信号,冬季发展成熟,同时在菲律宾以东的西北太平洋上空有一个反气旋形成;春季,ENSO开始减弱,西北太平洋出现暖海温异常,反气旋发展;夏季,ENSO信号消失,西北太平洋异常暖海温范围扩大,反气旋发展很强,同时在东亚-太平洋上空出现P-J波列,华南上空的西南风与来自北方的偏北风在长江中下游地区辐合,造成长江中下游夏季降水偏多.     

台湾海峡西部海域大气中金属的特征──Ⅱ.大气颗粒金属的来源和入海通量

通过因子分析和相关回归分析,台湾海峡海域大气中颗粒物中金属的来源特征为:Fe主要来自地壳风化尘土,少量来自污染物.Pb和Cd主要来自污染源,少量Pb来自尘土和海水.Na主要来自海水,但也有少量来自尘土和次生气溶胶.Cu主要来自尘土,部分来自污染物,少量来自海水.比较台湾海峡西部海域来自大气和来自河流的金属通量,大气中的Cu低于河流,Pb高于河流,Cd略高于河流.     

北太平洋环流与风应力场关系的初步探讨

关于东海黑潮变异的原因,管秉贤曾提出东海黑潮的变化是受北太平洋副热带上空风应力涡度的影响,即东北信风边界处的风应力场几乎控制了东海黑潮的变异.那未,如何解释这种海-气之间的遥相关呢? 本文试图通过分析大洋上空风应力场的变异引起大洋水位的升降,大洋海平面的变化导致大洋环流(北赤道流)强度的变化,进而导致近海环流(东海黑潮)强弱的变化这一海气相互作用系统,对上面提到的海-气之间的这种远距离相关关系作进一步的物理解释.     

黑潮大弯曲与埃尔尼诺的关系初步探讨

通过分析北太平洋信风场风应力资料,可以发现,太平洋中两个最引人注目的海洋现象--黑潮大弯曲和埃尔尼诺都与北太平洋上空风应力涡度的变化和大气热带辐聚带的南北移动有关。埃尔尼诺的发生对应着大气热带辐聚带的南移和热带气旋式风应力涡度的增强;而黑潮大弯曲的形成则发生在该辐聚带的大幅度北移和副热带反气旋式风应力涡度迅速衰弱之时。可以说,黑潮大弯曲和埃尔尼诺不是彼此孤立的,而是同一个大尺度海气系统变化的反映。     

北太平洋Hadley 环流纬向结构的季节和年际变化

为了描述北太平洋上空Hadley 环流的纬向结构特征, 利用NCEP 再分析资料(1979～2010 年), 研究了北太平洋上空Hadley 环流纬向结构的季节和年际变化。发现在西太平洋, Hadley 环流季节性上升支呈西北-东南倾斜, 其垂向核心位于对流层中层, 纬向核心在北半球冬季(夏季)位于日界线附近(150°E); 而永久性上升支主要在东太平洋, 其垂向核心位于对流层低层, 且沿经度东移逐渐增强。根据纬向环流结构特征, 北半球冬季环流形态分为3 个区域: 160°E 以西, 主要表现为低层辐合高层辐散;160°E～130°W, 主要表现为高层辐合; 130°W 以东, 表现为低层辐合高层辐散特征。相似地, 北半球夏季环流形态也可沿纬向分为如下3 个区域: 165°E 以西、165°E～165°W 和165°W 以东, 分别对应东亚夏季风主导经圈环流区、过渡区、Hadley 环流主导经圈环流区。在年际变化上, 北太平洋Hadley 环流与ENSO 有很强的相关, 这与前人的研究是一致的。因此北太平洋上空Hadley 环流具有显著的空间性态, 并且对应时间尺度不同, 影响其变化的主要因素也不尽相同。     

基于GOCI数据黄海气溶胶光学厚度反演方法研究

气溶胶是研究大气辐射收支的重要参数,确定气溶胶光学特性对于研究气候变化和实现卫星定量遥感有重要意义。针对黄海上空气溶胶反演时存在下垫面背景受到内陆河流巨大影响及吸收性气溶胶干扰的问题,本文提出了一种基于GOCI数据的气溶胶光学厚度反演新算法,利用AERONET数据对比分析了黄海上空气溶胶光学厚度的反演精度,结果表明该算法能较好地反演气溶胶光学厚度,相比业务化算法具有较高的反演精度。     

环球海洋大气气溶胶化学研究 Ⅰ.Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F的特征

利用我国“极地号”科学考察船的南极和环球科学考察,采集了太平洋、南极海域、南大西洋、印度洋及航线近岸海域大气的58个气溶胶样品,对Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F进行多元相关分析表明,气溶胶中的Na、Mg、K主要来自海洋,它们之间的比值接近其在大洋海水的平均比值;Cl和Ca在大洋上空也主要来自海水,但近岸海域大气,却明显受到陆源物质输送影响,呈现出不同的Cl/Na和Ca/Na比值;Ca、Br、F在大气中的富集,在大洋上空可能归因于海洋生物活动或海洋微表层富集作用,而在近岸大气,归因于陆源输送影响。     

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:（1） 在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。（2） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Niño发展期或La Niña 衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流（NEC）加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流（MC）加大,菲律宾以东黑潮（KC）减小,北赤道逆流（NECC）最强。在El Niño（La Niña）成熟期,该区气旋性（反气旋性）异常环流达最强,NEC最强（最弱）,NEC分叉位置最北（最南）,MC最大（最小）,KC最小（最大）,NECC减弱（加强）。在El Niño衰退期或La Niña发展期与El Niño发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。（3） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过“大气桥”能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。     

渤海及北黄海气溶胶分布特征和大气校正研究

根据2003-2005年三年夏季渤海及北黄海海上调查资料,使用浑浊度系数α和埃斯特朗指数β描述气溶胶的光学厚度,对该海域上空气溶胶分布特征进行了分析.调查数据显示,浑浊度系数α的范围是0.03～2.76,大部分站点α集中分布在1个比较小的范围内;埃斯特朗指数β的范围是0.12～1.64,其分布较分散.在β=1.3处存在一个β最大值,在β<0.8的范围分布相对均匀.分析还发现,气溶胶的光学厚度与标准化气压有明显的负相关(相关系数为-0.42),特别是二者对应变化曲线的跨零点基本重合.在数据分析的基础上,作者提出了两尺度气溶胶的光学厚度模型以及对应的两尺度气溶胶散射的反射率模型,这样可将传统气溶胶模型中乘幂形式的两个变量结合改为两个变量线性组合,从而将气溶胶散射的反射率并入整体反演公式,使之有可能被用于水色遥感的线性系统算法,从而避免传统大气校正的过程,这为二类水体水色反演提供了一种新思路.     

中国气溶胶光学厚度与太平洋海表温度相关性研究

文章基于2001—2014年间中等分辨率成像光谱仪(MODIS)气溶胶光学厚度数据和NOAA提供的海表温度数据,首先利用经验正交函数分析中国气溶胶光学厚度的时空变化特征,然后用奇异值分解法分析中国气溶胶光学厚度和太平洋海表温度之间的时空联系。结果表明:1中国陆地气溶胶光学厚度存在两个主要模态,第一模态气溶胶光学厚度分布变化一致,其中华北平原存在大值中心,对应的时间系数呈显著减小趋势,且存在4~5年的周期;第二模态则对应南北区域的反位相变化。2SVD第一模态显示中国陆地气溶胶光学厚度与中东太平洋海表温度呈负相关,与中东太平洋两侧的区域呈正相关;第二模态则显示出西北区域与西太平洋中纬度地区的高正相关性。     

台湾以东黑潮流量变异与冬季西北太平洋海洋-大气相互作用

通过对历史资料进行奇异值分解、合成分析及相关分析,揭示了对应冬季台湾以东黑潮流量增强(减弱)时,西北太平洋海区异常失热(得热),北太平洋(北纬20°N以北)上空500hPa位势高度负异常(正异常);进一步证实了冬季西北太平洋海洋-大气相互作用是一个正反馈过程;发现了冬季台湾以东黑潮的暖平流作用可能是维持该正反馈过程进行的一个必要条件;通过超前和滞后相关及合成分析,提出从10月开始,台湾以东黑潮流量异常形成的暖平流作用会对冬季西北太平洋海区海洋-大气相互作用有贡献。     

利用Sea WiFS资料反演我国海域气溶胶粒子密度分布

在卫星数据反演气溶胶光学厚度产品的基础上,讨论了二次反演大气柱中气溶胶粒子密度的问题.通过理论分析,利用多波段气溶胶光学厚度提取大气柱中气溶胶粒子密度是可行的,并指出能否准确确定多波段气溶胶光学厚度会直接影响粒子密度的反演结果.定义并分析了气溶胶粒子消光体积权重系数随粒子半径的变化,表明从气溶胶光学厚度中反演大气柱中气溶胶积聚模态和粗模态粒子密度的结果是可信的.利用SeaWiFS气溶胶光学厚度产品,运用蒙特卡罗法反演了2002年我国海域上空大气柱中积聚模态和粗模态气溶胶粒子密度,结果表明,积聚模态粒子密度比粗模态的高2~3个量级,它们的空间分布趋势一致;我国近岸海域大气柱中气溶胶粒子密度高于离岸海域的;春季气溶胶粒子密度高于其他季节的,特别在黄海、东海海区是如此.     

印度洋和北太平洋海温与夏季西太平洋副热带高压长期变动的关系

本文通过对印度洋、北太平洋海表温度与夏季西太平洋副高特征量进行相关分析来研究两大洋海温与西太平洋副高长期变动的关系。分析得出,海温和夏季西太平洋副高的强度关系十分密切。空间上表现为相关敏感区位于洋流区和季风流区;时间上海温变化超前于副高,且两大洋超前的时间有差异。海温与副高位置变动的关系在两大洋亦有不同。北太平洋海温与副高南北位置变动有较好相关,相关区主要分布在洋流区,而印度洋没有明显相关。对副高东西位置变动,印度洋海温的作用强于北太平洋海温,相关区主要都分布在冷暖海流交汇处附近。两大洋与副高长期变动的相关敏感区的起迄时间大体上与大洋上空大气环流的转换期相对应。     

副高转折规律的初步探讨

一.前言副高转折是大气环流及天气气候转折的重要环节,也是长期天气预报中的一个难题.本文在分析北太平洋海温场变化规律的基础上,分析了北太平洋海温转折与副高转折的关系.     

东亚海上温带气旋发生的季节变化研究

一、引言北太平洋西边界流域附近,是世界上最有趣的海气相互作用区域之一。在行星尺度风应力作用下产生了西边界流,而在西边界流域上空副天气尺度低压附近,发生着各种中尺度和湍流尺度的大气和海洋现象,大的海气热量、水汽、动量通量交换、大量云的     

CCSM3对太平洋年代际振荡的敏感性试验

利用NCAR的CCSM3模式进行控制试验和1870-1999年的130 a模拟试验(敏感性试验),与相应的再分析资料进行对比,分析了太平洋海区的海温变化趋势和北太平洋年代际变率的时空结构,并且讨论了CO2对于北太平洋年代际变率的影响.结果表明:CCSM3模式能够模拟出北太平洋年代际变率的主要特征,其空间分布类似于典型的...