南海中尺度涡强度的季节和年际变化分析

为了研究南海中尺度涡强度的季节和年际变化规律,利用Matlab提取50 a(1958~2007年)简单海洋资料同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA)月平均数据集中流场和海表面高度场数据,应用一个涡旋自动探测算法对南海中尺度涡初始生成位置进行分析,并分析了海表面高度异常均方根值的季节变化和年际变化。结果表明:50 a里南海中尺度涡主要分布在吕宋岛西北海域、吕宋岛西南海域和越南以东广大海域,秋、冬季中尺度涡能量较高,春季中尺度涡最弱,中尺度涡强度高值区年际变化明显。从季节变化上看,海面高度异常均方根春、夏季最小,秋冬季最大;从年际变化上看,与同时期Nino3指数有显著负相关,周期大约为3 a。     

南海混合层深度的季节变化及年际变化特征

通过分析新的SODA(Simple Ocean Data Assimilation)资料,得到南海混合层时空场的分布特征,剖析了南海混合层深度的季节及年际变化特征。资料分析表明:南海混合层存在着显著的季节和年际变化,且两者的均方差分布存在一定的差异。在季节变化中,冬季混合层在南海北部及西北陆架区深,在南海南部及吕宋冷涡处浅;夏季混合层在南海西北部浅,东南深。南海这种混合层深度分布特征除了与热通量的季节变化有关外,在相当大的程度上与季风引起的Ekman输送及Ekman抽吸有关。混合层深度距平场EOF(Empirical Othorgnal Function)第一模和第二模时间变化的主信号均为周期的年际变化信号,其中第一模态约为3 a,第二模态则有1.8,2.4和4.3 a的3个显著周期。EOF第一模显示混合层深度在南海东南部年际变化幅度最大,且滞后Nino3指数7个月时相关性最好(相关系数为0.422 3);EOF第二模显示在南海南部和北部混合层深度呈反位相变化。     

南海混合层深度的季节和年际变化特征

利用1871-2008年SODA资料和月平均的Levitus资料计算了南海混合层深度(MLD)的季节及年际变化特征.资料分析表明:季风通过流场调整对南海MLD的时空分布特征有显著的影响.南海MLD的距平变化总体上呈上升趋势,南海南部MLD的距平变化趋势和北部的有显著差异,特别在1955年后北部整体呈下降趋势而南部呈上升趋势,二者的显著周期北部为2-3年,南部与整个区域平均的基本相似有2-6年的显著周期.SOI指数对滞后的南海各个区域有较好的相关性.EOF分析表明第一模态整体呈单极型最大变率分布在南海南部,由南往北逐渐减小显著周期2-3年变化为主;第二模态呈偶极子型,显著周期以2-5年变化为主.回归分析表明南海南部深水区域呈现增深的趋势,而吕宋海峡至南海北部陆架区呈变浅趋势,滑动t检验表明南海MLD有6个显著的突变年份.     

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。     

南海中尺度涡的季节和年际变化特征分析

以11a(1993—2003年)TOPEX/Poseidon、Jason和ERS1/2高度计的融合资料为基础,统计了南海中尺度涡的时空分布,分析了南海中尺度涡的季节和年际变化,并结合QuikSCAT、ERS1/2风场资料初步探讨了南海中尺度涡形成的可能机制。研究结果表明,南海中尺度涡存在明显的季节和年际变化,而季风强迫是这种变化的主要驱动因素。冬季冷涡(气旋涡)主要分布在吕宋岛西北和越南东南海域,而暖涡(反气旋涡)主要在18°N以北出现。春季暖涡在南海中部开始出现并得到充分发展。夏季暖涡明显多于冷涡,暖涡主要分布在越南东南和吕宋岛西北海域,而冷涡分布于越南以东和南海东北部。秋季冷涡主要分布在越南沿岸,暖涡则分布在南海东北部;11a海面高度异常均方根的时空分布变化也显示了南海中尺度涡存在较强的年际变化。     

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     

南海西边界强流区季节和年际变化特征

基于1951—2010年SODA海洋同化数据资料,研究分析了南海西边界强流的季节及年际变化的特征,目的是为进一步探讨南海西边界强流的季节及年际变化机理奠定基础。分析研究发现:(1)南海西边界强流空间位置、水平和垂向范围及环流形态等季节变化明显,冬季环流形态空间位置稳定,强流一般9、10月份出现并开始加强,最强出现在12月份,1月份开始逐渐减弱。强流的水平范围一般为60—110 km,垂向范围在50—200 m之间,水平和垂向范围一般随着强流的增强(减小)而扩大(缩小);夏季环流形态变化较为复杂,强流空间位置不稳定,且逐步分裂成两支,一支移至近岸,一支在离岸原中心附近,分裂过程呈现由北向南推进的趋势,近岸支强度、垂向范围季节上没有明显变化规律,但北、中和南部有差别,北部分裂不明显且流速不大,南部分裂明显且近岸支流速较大;(2)南海西边界强流存在显著的年际变化,在转换月份上,夏季形态转换月份最早为2月份,最迟则到6月份,冬季形态转换月份最早为8月份,最迟则到11月份;流量输送上,冬季最大年份的达到23.3Sv,最小的年份流量只有1.5Sv,年际最大差异20Sv以上,夏季年际最大差异幅度也有10Sv以上;利用小波能谱分析南海西边界强流在年际变化上具有两个显著的准周期振荡:36个月(3 a)和大约99个月(8—9 a);(3)在1950年至2010年61 a时间段里,南海西边界流流量体积输送总体呈现出一种缓慢增加的趋势。     

南海东北部海域中尺度涡的季节和年际变化

采用7a的T/P高度计资料对南海东北部海域海面高度异常及其季节变化和年际变化进行研究。研究表明该海域是中尺度涡的高能量区,尤其经常生成强的反气旋涡;海面高度异常的均方根高值区(即中尺度涡的高能量区)主要分布在台湾西南部(21.3°N,119.0°E)和吕宋岛西北(19.5°N,119.5°E)附近的深水海域;海面高度异常的均方根值随季节有明显的变化,春季是中尺度涡最弱的季节,均方根值最小,夏季次之,秋、冬是中尺度涡最强的季节,均方根值最大;海面高度异常的均方根值也表现出显著的年际变化,特别在ElNi no事件期间(1997年)其年均方根值最小。     

南海地区海气环境场的季节和年际变化

本文对南海地区(0—20°N,105—135°E)海气环境场进行EOF分析。其结果除了深入了解南海地区气候的基本场外,还揭示了叠加在基本场上的各种扰动场与热带天气系统的联系,为研究南海ITCZ等热带天气系统以及南海环境场对EL—Ni(?)o现象的反映提供了研究依据。     

基于CORA资料的中国海海表面温度季节和年际变化特征分析

基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA),采用经验正交函数分解方法(EOF)分析了海表面温度(SST)的季节及年际变化特征,并用相应的SODA、AVHRR以及Levitus资料对CORA做了对比评估。相比于AVHRR而言,CORA资料SST的偏差和均方根误差均小于SODA,相比Levitus资料而言CORA资料温度盐度的均方根误差随深度的变化皆小于SODA。 CORA与SODA资料相比,两者前3个模态的时空分布大体一致,区别在于CORA资料能更好地反映参量的一些细微特征。结果表明,CORA资料能很好的刻画中国近海SST的季节、年际变化特征,尤其是黑潮流经区域SST的局地变化特征。季节EOF第二模态显示的是SST对由风引起的潜热释放的响应特征。第三模态刻画了冬夏转换季的分布特征,主要揭示了东北-西南走向的锋面特征。SST年际变化与ENSO密切相关,区域平均的南海SSTA与Nino指数的吻合程度CORA优于SODA。     

南海潜热交换年际与年代际变化的分析探讨

根据一套客观分析潜热通量、基于绕岛理论诊断的南海贯穿流(LST)、南海热含量等月平均资料,分析南海表层潜热通量的年际和年代际变化特征。南海地区的潜热通量冬季强,春季的潜热通量弱;在秋冬季节,南海北部的潜热通量远大于南部;夏季南海潜热通量南部高于北部;从20世纪80年代初潜热通量逐渐增加。使用EOF经验正交分解,M-K检验方法分析南海潜热通量的多时间尺度变化,前3个模态的方差贡献率分别为:53.01%(主要为长期趋势)、17.4%(年代际变化)、6.71%(年际变化)。分析表明在年际尺度上南海贯穿流(LST)减少导致南海海表温度(SST)增温幅度上升,海气温差比湿差减小,从而导致潜热释放减少,潜热通量呈负异常;反之LST进入南海增多,海气温差比湿差变大,导致南海潜热损失减少,潜热通量呈正异常。     

南海潜热交换年际与年代际变化的分析探讨

根据一套客观分析潜热通量、基于绕岛理论诊断的南海贯穿流(LST)、南海热含量等月平均资料,分析南海表层潜热通量的年际和年代际变化特征。南海地区的潜热通量冬季强,春季的潜热通量弱;在秋冬季节,南海北部的潜热通量远大于南部;夏季南海潜热通量南部高于北部;从20世纪80年代初潜热通量逐渐增加。使用EOF经验正交分解,M-K检验方法分析南海潜热通量的多时间尺度变化,前3个模态的方差贡献率分别为:53.01%(主要为长期趋势)、17.4%(年代际变化)、6.71%(年际变化)。分析表明在年际尺度上南海贯穿流(LST)减少导致南海海表温度(SST)增温幅度上升,海气温差比湿差减小,从而导致潜热释放减少,潜热通量呈负异常;反之LST进入南海增多,海气温差比湿差变大,导致南海潜热损失减少,潜热通量呈正异常。     

南海北部表层颗粒有机碳的季节和年际变化遥感分析

海洋颗粒有机碳（POC）是海洋固碳的一个关键参数。为了研究南海北部陆架及海盆表层POC浓度的时空分布特征以及变化趋势,本文利用2009-2011年4个季节的实测数据,对NASA发布的MODIS/AQUA卫星月平均POC遥感产品,进行了验证和校正;并利用校正后的遥感数据分析了2003-2014年POC的时空分布特征和变化趋势。发现POC遥感产品与南海北部实测数据具有较好的线性关系（R2=0.72）,但存在系统性偏高,需利用实测数据对遥感数据进行区域性校正。分析校正后的遥感数据发现,南海北部陆架POC浓度较高,平均为（33.34±8.02）mg/m3;吕宋海峡西南海域浓度较低,平均为（29.25±6.20）mg/m3;中央海盆区浓度最低,平均为（27.02±4.84）mg/m3。春夏季POC浓度较低,最低值一般出现在5月,冬季（12月至翌年1月）POC浓度达到最高。利用2003-2014年的长时间序列遥感叶绿素（Chl a）和海表温度（SST）、混合层深度（MLD）模式数据,以及实测数据对南海北部POC浓度的影响机制进行了分析。发现POC与Chl a在秋冬呈现较好的相关关系（R2=0.51）,但在春夏季较离散,表明秋冬季生物作用对POC影响较大。2003-2014年期间,POC与Chl a、MLD及SST存在明显的年际变化,但并没有显著的上升或下降趋势。     

南海海表面温度年代际异常变化特征及其与PDO的联系

利用奇异谱分析和小波分析的方法,分析了南海海表面温度异常(SSTA)在年代际尺度上的变化特征及其与太平洋年代际涛动(PDO)之间的关系.发现南海 SSTA 年代际振荡与年循环之间存在一定程度上的锁相:在冬、春季较强,而夏、秋季则较弱.此外,在过去的140多年,南海 SSTA 年代际振荡显著衰弱.通过与 PDO 指数进行相关分析发现,在年代际尺度上 PDO 与南海 SSTA 具有一定的相关性.一方面这种相关性只在20世纪前50年比较显著,这在一定程度上解释了为何南海 SSTA 的年代际振荡表现出衰减的趋势;另一方面,当 PDO 位相超前南海 SSTA 位相3到6个月时,两者表现出较强的相关性.进一步分析表明,PDO 可能通过调控赤道东太平洋 SST,从而影响南海 SSTA 的年代际变化.     

全球百年海表面温度年际和年代际变化特征分析

利用100 a(1903—2002年)HadiSST的逐月资料,将全球海表面温度异常(SSTA)作为整体进行经验正交函数分解(EOF分解),提取了控制各大洋SSTA的主导模态和各大洋之间的联合模态,分析了相应的空间分布和时间序列。研究结果表明:SSTA变化最剧烈的海区是赤道中东太平洋、西北大西洋湾流海区和北太平洋黑潮延伸体海区。热带太平洋厄尔尼诺和南方涛动是主导模态并具有2~7 a周期的年际变化;SSTA变化第二主模态和第三主模态都是以大约70 a为周期的年代际变化为主的跨大洋联合模态。第二主模态的空间分布主要表现为中纬度北太平洋和北大西洋反位相、热带太平洋与大西洋反位相的太平洋-大西洋双偶极子型分布。SSTA变化的第三模态主要呈现南北半球海洋反位相的特征,为北太平洋-北大西洋-南大洋联合模态。第四模态基本上是反映各个不同海域特有的局地海洋-大气相互作用模态,该模态的时间序列具有1~4 a周期的年际变化和约9 a周期的年代际变化。     

南海海面高度年际变化的S-EOF分析

应用依赖于季节的经验正交甬数(S-EOF)分析,探讨了最近15a南海海面高度随季节演变的年际变化.S-EOF分析得出南海海面高度异常各模态不同季节的空间结构以及时间演变过程,证实了季风强盛期冬季和夏季基本模态的结构,还分离出了季风转换期(春季和秋季)海面高度的分布格局.结果表明,南海海面高度随季节演变的年际变化与厄尔尼诺和拉尼娜事件密切相关.S-EOF1的结果表明,南海海面高度的变化具有明显而稳定的季节振荡,但在ENSO年海面高度的季节振荡相对减弱;S-EOF2模态显示了1998-2001年间冬季吕宋岛西侧存在一个较强的正异常,且能一直持续到春季;S-EOF3模态主要体现了南海西部一系列中尺度涡状结构的年际差异,包含1997/1998年厄尔尼诺对南海环流的影响.     

南海北部深水海域温度以及盐度的季节及年际变化特征

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)再分析资料,分析了南海北部深水海域温度及盐度的季节和年际变化特征,讨论了季节及年际变化时间尺度上黑潮通过吕宋海峡对南海北部温、盐场的影响.资料分析表明:南海北部深水海域温、盐场存在明显的季节及年际变化特征.在气候平均态下,吕宋海峡处黑潮对南海北部温、盐场的影响主要存在于119°E以东;黑潮对南海的入侵程度在冬季最大,可影响到118°E附近;在秋季最小.吕宋海峡以西的温度水平梯度在秋季最弱,而盐度水平梯度则在夏季最弱.在吕宋海峡处黑潮形变的南侧,温、盐场年际变化信号最强.通过EOF(Empirical Othorgnal Function)分析,发现南海北部深水海域盐度和温度场第一模态的最大变率均分布在吕宋海峡处黑潮形变的南部,且均具有2～5 a的年际变化周期.另外,在年际变化时间尺度上,南海北部深水海域盐度场受黑潮形变的影响较大,在黑潮流量大的年份吕宋海峡处盐度值较低,在黑潮流量小的年份吕宋海峡处盐度值较高,而温度场则和Nino3.4指数呈明显的负相关变化.     

北部湾温度锋的季节与年际变化

采用8a(1991—1998)的卫星遥感海水表面温度资料(AVHRR SST)对北部湾温度锋的季节变化与年际变化规律进行了探讨。北部湾海区温度锋的季节态强弱趋势为春季最强，夏季、冬季次之，秋季最弱。在年际时间尺度上，温度锋强度与SST距平(SSTA)存在响应关系，表现在：1)SST正距平对应较弱的锋面产生，负距平对应较强的锋面产生，这种相关性在冬季表现得最为明显；2)锋面的强弱与SSTA绝对值存在正相关关系，即SSTA变化越大，锋面越强。在冬季，温度锋强度与海面风经向分量相关，在偏北风异常情况下，锋面较强；反之，锋面较弱。     

1993~1996年南海中部海洋沉降颗粒通量的季节和年际变化

通过对南海中部1993~1996年获得的浅层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现了稳定同位素值、颗粒总通量、碳酸盐、生物蛋白石、有机碳、表层初级生产力、浮游有孔虫总通量和属种的分布存在明显的季节性变化,其通量都是在东北季风和西南季风盛行期出现高值,在季风转向期出现低值.浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer,G.ruber,Globigerinita glutinata,Neo-globoquadrina dutertrei等种的通量和相对百分含量也是在东北季风和西南季风盛行期都出现高值,但Globigerina bulloides,Globorotalia menardii和Pulleniatina obliquiloculata等种则在东北季风盛行期出现高值.分析还发现Globigerinoides sacculifer和Globorotalia menardii等种的通量和百分含量以及有孔虫总通量和碳酸盐通量等从1993到1996年存在下降趋势,而Globigerina.bulloides和Globigerinita glutinata的通量和百分含量以及生物蛋白石通量等在该期间显示为上升趋势.浅层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量比深层的高.研究表明海洋沉降通量和浮游有孔虫属种的季节和年际变化主要受与东亚季风相关的表层初级生产力和海洋水文条件变化所控制,深层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量低应与碳酸盐溶解作用有关.