西北航道夏季气旋登陆期间海冰对波浪的影响

西北航道是指从北大西洋经加拿大北极群岛进入北冰洋,再进入太平洋的航道,是连接大西洋和太平洋的捷径。为了探讨西北航道通航期极端天气条件下强风及海冰对波浪场的影响机制,建立并验证了考虑海冰影响下的西北航道风浪演化模型,并以2012年8月北极气旋登陆期间为例探讨西北航道通航期波浪特性及波能流密度的时空演化及其对风和海冰的响应。研究结果表明,北极夏季海冰大多分布于西北航道以北海域,而风向大部分集中在SSW(南偏西22.5°)至SW(南偏西45°),西北航道海冰的存在并不会引起有效风区的明显减少,也不会引起无冰海域波能流的明显减小(不超过5%)。但是,当风向变为北向风时,无冰海域波能流减小幅度最多高达62%。最后,综合海冰和波浪要素的时空分布,提出了极端天气条件下西北航道通航期的最佳适航路线,为西北航道的夏季安全通航提供了科学依据。     

我国南极科考站附近气旋的特征分析

本文基于欧洲中心的ERA-Interim再分析数据,采用雷丁大学的气旋自动识别与追踪算法,建立了1979-2013年中国南极科学考察站长城站、中山站以及泰山站划定的统计区域内气旋数据集。基于这套数据,分析了3个站区附近气旋的气候特征,包括:气旋数量、空间分布、强度、加深率等,并研究了达到爆发性发展的气旋的时空特征。分析表明,长城站以及中山站气旋数量均有增加趋势,但都未达到显著水平;泰山站气旋数量的减少趋势达到显著性水平。3个站区的气旋统计表明,长城站统计区域内气旋活动最频繁,且爆发性气旋活动相对较多;中山站、长城站气旋的数量和空间分布具有季节变化,气旋数量夏季较其他3个季节偏少、偏弱;泰山站气旋活动最少,并且大部分影响到该站的气旋都处于消亡阶段,气旋的强度较弱,故气旋活动对该站的影响较弱。     

北极气旋的季节、年际变化及其与北极海冰、大气遥相关的关系

The seasonal and inter-annual variations of Arctic cyclone are investigated. An automatic cyclone tracking algorithm developed by University of Reading was applied on the basis of European Center for Medium-range Weather Forecasts(ECMWF) ERA-interim mean sea level pressure field with 6 h interval for 34 a period. The maximum number of the Arctic cyclones is counted in winter, and the minimum is in spring not in summer.About 50% of Arctic cyclones in summer generated from south of 70°N, moving into the Arctic. The number of Arctic cyclones has large inter-annual and seasonal variabilities, but no significant linear trend is detected for the period 1979–2012. The spatial distribution and linear trends of the Arctic cyclones track density show that the cyclone activity extent is the widest in summer with significant increasing trend in CRU(central Russia)subregion, and the largest track density is in winter with decreasing trend in the same subregion. The linear regressions between the cyclone track density and large-scale indices for the same period and pre-period sea ice area indices show that Arctic cyclone activities are closely linked to large-scale atmospheric circulations, such as Arctic Oscillation(AO), North Atlantic Oscillation(NAO) and Pacific-North American Pattern(PNA). Moreover,the pre-period sea ice area is significantly associated with the cyclone activities in some regions.     

日本海海域1988—2017年气旋的特征分析

在ERA-Interim的平均海平面气压数据的基础上,运用气旋追踪算法和气旋密度估计算法,研究了1988—2017年期间日本海海域气旋的气候特征.首先阐述了近30 a日本海气旋频数的变化特征,并通过M-K突变检验分析了其突变特征.然后从时间和空间两个角度探讨了近30 a日本海气旋强度、源地密度、轨迹密度和消亡密度的特征...     

进入极区温带气旋的时空变化特征分析

基于气旋自动追踪方案,利用ERA-Interim逐日4次(每6 h一次)平均海平面气压再分析资料,对1979—2012年共34年生成于65°N以南,北上进入极圈的气旋的时空特征进行统计分析。结果表明:(1)该类气旋的数量与强度具有明显的季节变化,呈现春夏多强度弱,秋冬少但强度强的特点;(2)气旋年总数呈现显著减少趋势;(3)进入极区的气旋其主要源地在北大西洋一侧,北上跨入极区的关键区域位于格陵兰岛以东的丹麦海峡以及冰岛以东的海域(60°—30°W),气旋在该区域一年四季都很活跃;(4)该类气旋主要在50°—65°N生成,也有在中纬度生成,长途跋涉进入极区;(5)该类气旋在陆地上生成的比例比海上高,尤其是在夏季,冬季海上气旋源地相对变得活跃,生成比例接近陆地的生成比例,几乎各占一半。     

晚春北极涛动对夏季西北太平洋热带气旋生成频数的影响

利用美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料以及中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集,本文探讨了1950–2018年期间晚春(5月)北极涛动(AO)与随后夏季(6–9月)西北太平洋上空热带气旋生成频数的关系.研究表明,晚春AO对夏季西北太平洋TC生成有明显的预报指示意义,二者...     

1997年西北太平洋热带气旋异常特征分析

对1997年西北太平洋热带气旋的特征进行了统计分析,研究结果表明:El Ni(n)o发生年,西北太平洋生成热带气旋以偏少为主,强度偏强,且热带气旋生成位置偏东,热带低压加强成为热带风暴的平均位置也较多年平均位置偏东;副热带高压强度和Ni(n)o 3.4区海表面温度(SST)变化趋势基本一致,但副热带高压强度变化落后SST变化6个月左右.     

2009年西北太平洋及南海热带气旋特征分析

利用2009年热带气旋资料及西太平洋副热带高压、海温等特征量数据,分析了2009年热带气旋活动特点.结果表明:2009年西北太平洋和南海热带气旋具有生成数较常年偏少,登陆我国较常年偏多,登陆的热带气旋偏弱及登陆地点偏南的特点.热带气旋的这些活动特点与西太平洋副高、赤道东太平洋海温、中纬度大气环流及赤道辐合带的变化等有密...     

1989年西北太平洋地区热带气旋活动的特征分析

1988年后期到1989年,赤道东太平洋地区海水温度异常偏低,出现了反埃尔-尼诺现象。随之,1989年中国大陆(特别是东部)和西北太平洋地区(特别是西部)气候出现了一些反常现象。例如:盛夏并无酷暑,气温偏低,而入冬之后到1990年春节,并无严重的寒潮,气温又偏高。1989年西北太平洋地区热带气旋的活动亦出现了异于常年的状况。特别是东海区域的热带气旋活动更是如此。认真分析1989年西北太平洋地区热带气旋的活动特征及其成因,对于认识气候异常和热带气旋活动异常的关系,进而提高热带气旋预报效果具有重要的意义。本文试对此作一初步探讨。     

论北极西北航道航行自由与环境保护的平衡路径

近年来,随着发展"绿色航运经济"的话题热度不断升温,北极西北航道因其潜在的巨大通航价值成为各国诉争的焦点,与此同时,船舶通行所带来的对海洋生态的侵蚀破坏,例如燃油废料和塑料垃圾等,引发了国际法视域内的诸多争议。以加拿大为代表的西北航道沿岸国滥用国际海洋法框架下关于航行自由和环境保护的模糊地带,肆意扩张国内法的管制范围对他国的航行自由进行不合理限制的问题愈加凸显。为了国际航海秩序的和平稳定,实现北极航运的可持续发展,文章以北极西北航道沿岸国借助"环境保护"名义限制他国在西北航道航行自由权的法律援引模式为切入,对航行安全控制区制度和特别敏感海域制度的法律争议进行分析,综合体系解释的方法和国际法实践判例的指引,构建北极西北航道航行自由与环境保护的平衡路径。     

中国近海温带气旋的时空变化特征

基于1979-2012年共34年的ECMWF逐日4次平均海平面气压的再分析资料,采用英国雷丁大学气旋客观追踪算法,对出现在我国近海的温带气旋(气旋生命史1d以上,移动距离大于500km)的时空分布特征进行统计分析。结论包括以下几点:(1)1979-2012年进入中国近海的温带气旋平均每年45个,气旋数量呈现春夏多而秋冬少的特点。20世纪90年代初至今,气旋数量呈增加趋势,其中北部海区气旋数量增加达到显著水平,东部海区气旋数量表现为不显著减少,故认为影响中国近海的气旋路径有北移的趋势。(2)进入我国近海的温带气旋主要有4个生成源地,按比例由高到低分别是江淮气旋(38.9%),东海气旋(25.2%),黄河气旋(24.3%)以及蒙古气旋(11.6%)。气旋入海后,当大气海洋条件适合时,可以爆发性增长,气旋爆发性增长的主要区域在朝鲜半岛及以东洋面以及日本以东洋面,在我国近海气旋爆发的比例较小。(3)气旋生命史主要为1~7d,但生命史为1~4d的气旋比例最大,平均占气旋总数的52%,其中夏季长生命史气旋(大于10d)的比例最大,为8%,冬季最少,接近3%。冬季气旋最强,气压分布区间大;夏季弱气旋多,中心气压分布集中。     

近年北极东北和西北航道开通状况分析

利用微波卫星遥感数据对北极东北航道和西北航道近年来的冰情变化,以及影响航道开通的关键区域和每年的开通状况进行了分析和总结,并对航道未来的可能冰情状况进行了展望,期望对航道利用者有所帮助。东北航道全线开通期主要集中在8月下旬至10月上旬,开通总天数多在40~50d;西北航道南线开通期主要集中在8月上中旬至10月上旬,开通总天数多在50~60d;西北航道北线开通时间主要集中在9月。东北航道冰情最为复杂的是连接拉普捷夫海和喀拉海的北地群岛区域海冰,也是影响航道开通的关键区。影响西北航道南线开通的关键主要是威廉王岛附近维多利亚海峡、威尔士王子岛东侧的皮尔海峡和北侧巴罗海峡区域的海冰状况;影响北线开通的关键区域是班克斯岛西北部的麦克卢尔海峡和梅尔维尔子爵海峡;东北航道可通航性优于西北航道。虽然气候变化大背景下北极海冰总量减少,但由于海冰流动性增强,局部海冰变化愈发复杂,海冰分布年际差异较大,需要加强北极海冰监测和预报能力,为未来航道利用提供保障。     

南大洋气旋气候与变化特征

A new climatology of cyclones in the Southern Ocean is generated by applying an automated cyclone detection and tracking algorithm(developed by Hodges at the Reading University) for an improved and relatively highresolution European Centre for Medium-Range Weather Forecasts atmospheric reanalysis during 1979–2013.A validation shows that identified cyclone tracks are in good agreement with a available analyzed cyclone product.The climatological characteristics of the Southern Ocean cyclones are then analyzed,including track,number,density,intensity,deepening rate and explosive events.An analysis shows that the number of cyclones in the Southern Ocean has increased for 1979–2013,but only statistically significant in summer.Coincident with the circumpolar trough,a single high-density band of cyclones is observed in 55°–67°S,and cyclone density has generally increased in north of this band for 1979–2013,except summer.The intensity of up to 70% cyclones in the Southern Ocean is less than 980 h Pa,and only a few cyclones with pressure less than 920 h Pa are detected for1979–2013.Further analysis shows that a high frequency of explosive cyclones is located in the band of 45°–55°S,and the Atlantic Ocean sector has much higher frequent occurrence of the explosive cyclones than that in the Pacific Ocean sector.Additionally,the relationship between cyclone activities in the Southern Ocean and the Southern Annular Mode is discussed.     

2017年夏季北极中央航道海冰观测特征及海冰密集度遥感产品评估

2017年夏季中国第八次北极科学考察期间,"雪龙"号极地考察船首次成功穿越北极中央航道,期间全程开展了海冰要素的人工观测。中央航道走航期间的平均海冰密集度和平均冰厚分别为0.64和1.5 m,海冰密集度时空变化大且以厚当年冰为主,高纬密集冰区的浮冰大小显著高于海冰边缘区。基于"雪龙"号的船基走航观测海冰密集度评估比较了国际上常用的5种常用的微波遥感反演海冰密集度产品,同走航目测海冰密集度点对点的比较,误差最大的为德国不来梅大学AMSR2基于Bootstrap算法的产品,平均误差和均方根误差分别为0.19和0.28;误差最小的为欧洲气象卫星应用组织基于AMSR2数据和OSHD和TUD两种不同算法的产品,平均误差分别为-0.02和0.01,均方根误差均为0.20。从日平均比较来看,AMSR2基于Bootstrap算法的误差最大,平均误差和均方根误差分别为0.15和0.20;AMSR2/OSI SAF（TUD）的误差最小,平均误差和均方根误差分别为0.0和0.11,OSI SAF产品更接近人工观测结果。     

1982—2001年与2002—2021年北极秋季海冰的时空变化及原因

基于北极海冰密集度、海冰范围、大气环流和海温数据,研究了1982—2001年与2002—2021年两阶段各20 a间北极秋季海冰的时空变化特征及其原因。结果表明,近20 a（2002—2021年）北极海冰密集度的下降中心由过去（1982—2001年）的楚科奇海及白令海峡一带,转移至亚欧大陆海岸的巴伦支海附近,且海冰范围每10 a减少量由0.44×10⁶ km²增长至0.72×10⁶ km²,减少速度加快约64%。秋季北极海冰范围与海水表面温度（Sea Surface Temperature,SST）、表面气温（Surface Air Temperature,SAT）及比湿（Specific Humidity）均呈显著负相关。2002—2021年的相关系数较1982—2001年有所提高,且与温度相关系数最高的月份提前了一个月。通过对海水表面温度、表面气温、比湿、气压场和风场的经验正交分解（Empirical Orthogonal Function,EOF）可知,1982—2001年间,北极地区的温度及比湿的上升中心集中在楚科奇海及白令海峡一带;2002—2021年间,上升中心则转移至巴伦支海一带。气压场和风场在前后两阶段也出现了中心转移的分布变化。北极地区大气与海洋环流各因素的协同变化影响着北极海冰的消融。     

长江河口北槽水沙过程对航道整治工程的响应

北槽大型航道整治工程确定了南北槽分汊口分流界线, 阻碍了北槽和邻近滩槽的水沙自由交换过程, 使北槽水沙动力过程发生调整。基于工程前后北槽主槽纵向同步水沙观测数据的统计分析表明:入口段落潮优势显著减弱;上段枯季时落潮优势显著减弱, 而洪季时落潮优势有所增强;中段(弯曲段拐点附近)落潮优势略有减弱;下段落潮优势明显加强。北槽主槽水沙纵向输移机制分析表明:欧拉余流、潮泵作用、斯托克斯效应和垂向环流为悬沙输移的主要驱动力, 其中欧拉余流输沙指向海, 斯托克斯输沙和垂向环流输沙指向陆, 而潮泵输沙随着季节而变化。洪季, 欧拉余流输沙和潮泵输沙在工程前后的变化使大潮期河床冲淤由中段和下段普遍落淤转化为中上段集中落淤。枯季, 工程前后稳定的潮流辐散输沙作用使大潮期河床以冲刷为主, 但工程后在入口段和上段潮泵的向上游输沙占优势, 使悬沙在入口段落淤。