西北太平洋上层海洋对台风“巴威”(2008)的响应分析

基于多源卫星遥感数据、Argo浮标数据和HYCOM（HYbrid Coordinate Ocean Model）再分析数据,分析上层海洋对2020年第8号北上强台风“巴威”的温盐响应特征,结果表明：（1）台风中心附近埃克曼（Ekman）抽吸引起上升流,表层以下海水辐合高盐冷水上翻,Ekman输运方向由台风路径指向路径两侧沿岸,海水在黄海两侧沿岸堆积引起下降流。由此导致台风路径附近海面温度（sea surface temperature,SST）与海面高度（sea surface height,SSH）下降,海面盐度（sea surface salinity,SSS）上升,路径两侧沿岸SSH上升,次表层海水温度增加和盐度降低。（2）由于台风前进方向右侧的风速更大,右侧Ekman输运强度比左侧大。台风更靠近右侧陆地,地形阻挡导致风速减小,在济州岛西南侧的海域上空10 m风呈现反气旋旋转,出现负Ekman抽吸速率（Ekman pumping velocity,EPV）,为下降流,所以在台风和济州岛之间的海域存在着由强烈上升流到下降流的转变。这会让原本台风前进方向右侧强的夹卷和垂直混合进一步加强。这就导致了SST下降和SSS上升在台风前进方向右侧更为显著。（3）除了夹卷和垂直混合,台风前进方向右侧SSS的增加还与表层海水由南向北的水平流动有关。     

海洋风场动态可视化研究

针对海洋环境数据多维、多格式及动态性的特点,在深入研究OSG三维可视化仿真平台的基础上,采用颜色映射与点图标映射,结合几何着色器与osg Earth三维虚拟地球场景,提出一套海洋风场可视化的方法.实验结果表明,本方法很好的实现了海洋风场动态可视化,为海洋环境的动态可视化提供了一个强有力的研究平台.     

海洋风场三维可视化方法研究

为更加直观、清晰地表达海洋风场,提高可视化效率,总结归纳出现有的几种主要风场可视化表达方法——符号法、纹理法、粒子追踪法、切片法和表面建模法。对几种算法分别进行描述,针对各算法引入不同分辨率的风场数据进行动态可视化表达,通过比较总结分析各种算法的优势与不足,并提出了改进方案。     

热带西太平洋表面风场的变化及其对海洋上部热结构的影响

据1962～1980年逐月平均表面似风应力资料,用调和分析及功率谱分析等方法分析了热带西太平洋表面风场的季节变化和年际变化.结果表明,该海区表面风场的季节变化,主要与热带辐合带(ITCZ)的季节位移有关,其年际变化则有明显的与埃尔尼漆南方涛动现象(ENSO)相对应的变化.且表面风场通常比ENSO有超前的异常变化.文中还初步探讨了表面风场变化对海洋次表层热结构的影响.结果表明,表面风应力涡度引起的埃克曼抽吸作用(Ekman pumping)可近似解释该海区温跃层深度的平均季节变化.该海域赤道附近表面纬向风应力的变化与西太平洋暖水区体积变化之间有较密切的关系.     

一种新的海洋风场反演中风向模糊排除方法研究

本文给出了一种从ＳＡＳＳ测量的后向散射强度手数据中反演出大尺度海洋风场的新方法。计算结果与Ｐｅｔｅｈｅｒｙｃｈ等利用ＳＡＳＳ表面风分析的结果比较在风向上是吻合的，在风速上本文所得结果更宇海面赵实风速。上述结果说明本文所采用的多解排除对两波束散射计探测海面风场的反演是成功的。     

风场对全球海洋CFC-11 吸收的影响

为了在中国科学院大气物理研究所的全球海洋模式(LASG/IAP Climate Ocean Model,LICOM)中研究不同的风场引起的海气传输速度对三氯一氟甲烷(CFC-11)在海洋中的分布和吸收产生的影响,同时选出更适用于LICOM模式模拟海洋对气体吸收的风场,本文做了4组对比实验,即传输速度为常数(实验-C)以及依赖3个不同风场(Esbensen and Kushnir观测风场(实验-EK)、National Centers for Environmental Prediction(NCEP)再分析风场(实验-NP)、QuikSCAT卫星风场(实验-QS))的实验。在对比分析中重点考察了CFC-11的海气通量、海表浓度、水柱总量、传输过程等。结果显示,不同风场带来的传输速度差异会造成模拟结果在局部海域存在显著差异,但在大部分海域的差异并不显著。而且随着积分时间的增加,从海气通量、存储量两方面可以看出,不同模拟结果之间的差异有着减小的趋势。如1955年1月北大西洋局部地区,不同的风场下的海气通量模拟结果间的差异达到20%左右,到了1995年1月这种差异下降到15%左右。此外,传输速度的选取依赖风场计算值的全球平均值(试验-C)会造成模拟结果相对偏小,而风速相对较大的QuikSCAT卫星风场资料在一定程度上使得模式模拟结果与观测资料更为接近。     

冬季南海表层黑潮的入侵形式以及相关风场的影响

利用业务化海表面温度和海冰分析系统的海表面温度(SST)数据,分析了十年间(2008—2017年)冬季南海的表层黑潮入侵,可将南海表层黑潮的入侵可分为西向入侵型和西北向入侵型两种方式。利用经验正交函数对SST场和海表面风场进行分解,发现可用SST场第二模态时间系数来表征黑潮入侵形式的年际变化趋势,用风场的第二模态时间系数表征风向的变化。通过Ekman流场分析发现吕宋海峡南部海域风向的年际变化与冬季表层黑潮入侵形式的年际变化存在着密切联系,但这个风向的改变并非是影响表层黑潮入侵形式的唯一因素。     

Stokes漂流近似公式对海洋表层流场估算的影响

本文采用波浪订正的Ekman模型,研究分析了三种Stokes漂流近似公式(单波公式、e指数公式、Phillips谱近似公式)对海洋表层流场估算的影响。海表总流场由海表面高度(SSH)数据计算的地转流和海浪模式WAVEWATCH Ⅲ输出结果计算的非地转流组成,并采用拉格朗日浮标观测数据对计算结果进行了验证。研究表明,随着Stokes漂流近似公式精度的提高,其计算的拉格朗日流速更接近于谱积分公式的计算结果,更贴近拉格朗日浮标观测数据。与谱积分公式计算的海表拉格朗日流速相比,单波公式的平均相对偏差为0.0834,e指数公式的平均相对偏差为0.0392,Phillips谱近似公式的平均相对偏差为0.0101,说明Phillips谱近似公式在不同风速下均能对谱积分公式有良好的近似效果。在低风速条件下,由Stokes漂流近似公式精度引起的海洋表层流场估算误差可以忽略不计,但随着风速增加,由近似公式精度引起的偏差逐渐变大,此时应该选择Phillips谱近似公式计算Stokes漂流,来减小误差。     

斜压海洋能量传递对风场的响应

风是海水运动的重要动力因素,也是海洋内部的主要能量来源.本文在应用陆架海洋模式HAMSOM对东中国海海水运动进行数值模拟的基础上,通过傅里叶变换、旋转谱分析等研究方法,对风向海洋的能量输运进行研究.研究结果显示,风场向海洋输运的最有效途径是风杨扰动量与流场扰动量的相互作用;惯性能量主要来源于海洋表层,由风场提供,向下传递;而潮频率能量大部分来自海底的内潮与底地形相互作用,向上传递.     

X波段雷达图像反演风场光流方法的改进

风是一种重要的海洋环境动力学要素,海洋风场信息可以从X波段雷达海杂波图像中提取。本文从高阶次波的频散关系、贝叶斯方法和求解光流方程的全局平滑约束技术等方面对现有的X波段雷达反演风场的光流方法进行了改进,并利用实测数据对反演结果进行了验证。结果表明,改进方法反演的风向和风速较之原方法的反演结果都有了显著改善,与实测结果符合更好。此外,改进方法的反演结果能够很好地反映近岸风向和风速的整体变化趋势。     

Space-Time Characteristic Analysis of Wind Field over the South Indian Ocean

1 IntroductionThe South Indian Ocean is the only way which must be passed in marine traffic among Africa, Asia and Oceania. With the development of the international traffic, it becomes more and more frequent to navigate over the South Indian Ocean. More and more hydrometeorological safeguards especially the safeguards of important cruise lines are required. However, data for the region in China is absent except the Indian Ocean Climate Atlas (1973)[1] which has short fixed number of…     

Response of Equatorial Pacific Mean Temperature Field to Intraseasonal Wind Forcing

The effects of intra-seasonal wind forcing on the mean field of the tropical Pacific Ocean has been studied using an ocean general circulation model (GCM). Idealized intra-seasonal zonal wind forcing with zero mean, which propagates eastward, induces net eastward jets at the equator that shift the warm water pool to the east. The mean temperature of the upper 200 m of the ocean increases off the equator and decreases at the equator. The change is independent of the propagation speed of the intra-seasonal wind forcing. The magnitude of the change depends on the amplitude and the period of the forcing, and the ocean structure, while the spatial pattern is independent of these parameters. A simple shallow water model is used to explain these changes. It is found that the term responsible for the enhanced eastward Equatorial jet is the Reynolds stress term, which arises from a phase shift of the zonal current due to friction. The resultant convergence of eastward momentum on the equator and geostrophic adjustment of the interface to the change of zonal current brings about the thermal redistribution of the upper ocean seen in the GCM.     

北大西洋风场和海浪场特点分析

根据1950～1995年共46a的北大西洋气象船舶报资料,对按5°×5°网格统计的风、浪要素进行分析研究,阐明了北大西洋风、浪、涌的特点及其变化规律.该区是世界典型的季风气候区,季风时期的风向、风浪传播方向、涌浪传播方向基本一致,低纬地区常年盛行东北浪.冬季季风比夏季季风强盛,相应的平均波高、大浪大涌频率也较大.该海域与北印度洋同属季风气候区,但其特点正好相反.本文提供了较翔实的风场和浪场资料及变化规律.     

利用GRACE时变重力场反演大尺度全球海底压强变化

海底压强变化对研究海洋环流、全球能量平衡、陆海水循环、气候模型等有着重要意义。对利用GRACE时变重力场数据反演全球海底压强变化的方法进行了研究,并采用GRACE卫星Level-2数据的GSM和GAD数据反演了2010年全球海底压强变化,反演结果表明:利用GRACE时变重力场数据能够反演出大尺度的全球海底压强变化,海底压强变化呈现明显的季节性变化,在沿海岸线区域受陆地水文反演信号泄露影响海底压强变化较大。     

热带海洋对南亚季风和太平洋信风强迫的几种响应模态

应用动力学分析和数值计算的方法讨论了热带海洋对南亚季风和太平洋信风强迫的几种响应模态。结果表明：对于行星尺度的海洋系统,大气风应力可以激发出比较稳定的风生洋流：而对于天气尺度以下的海洋系统,大气风应力则主要激发出几种不同周期的海洋波动。上述结果既同一些经典理论研究有相似之处,也提出了一些新的观点和看法。     

来自拯救濒危海洋运动的报告

早期人类出于求生存的天性，依江傍海择水而居，并开始了采集食用海边的贝和其他水生生物，这就是原始的、取而为食的海洋利用。随着“渔盐之利，舟辑之便”的发展，人类对海洋生物的开发利用已经到了“竭泽而渔”的地步，捕捞方式一再改进，开始只是围追堵射钓，后发展为底拖网、延绳和流网……捕鱼工具五花八门，致使海洋生物难得安身之所。不仅渔业资源锐减，就连那些珍稀的生物物种，如儒艮、中华白海豚等也难以保护，濒临灭绝在所难免。尤其不可容忍的是，日本等国大规模捕鲸，澳大利亚兴起的钓鲨热，令鲸、鲨等大型海洋动物面临灭顶之…     

北太平洋冬季SST、风场及环流对淡水强迫的响应

通过海气耦合模式CCSM3(The Community Climate System Model version 3),研究在北大西洋高纬度淡水强迫下,北太平洋冬季的海表温度SST、风场及流场的响应及其区域性差异。结果表明:淡水的注入使北太平洋整体变冷,但有部分区域异常增暖;在太平洋东部赤道两侧,SST的变化出现北负南正的偶极子型分布。阿留申低压北移的同时中纬度西风减弱,热带附近东北信风增强。黑潮和南赤道流减弱,北太平洋副热带逆流和北赤道流增强,日本海被南向流控制。风场及流场的改变共同导致了北太平洋SST异常出现复杂的空间差异:北太平洋中高纬度SST的降温主要由大气过程决定,海洋动力过程主要影响黑潮、日本海及副热带逆流区域的SST,太平洋热带地区SST异常由大气与海洋共同主导。     

Upper Ocean Sensitivity to Wind Forcing in the South China Sea

The Naval Research Laboratory (NRL) Layered Ocean Model (NLOM) has been used to investigate the sensitivity of the upper South China Sea (SCS) circulation to various atmospheric wind forcing products. A 1/16° 6-layer, thermodynamic Pacific Ocean north of 20°S version of NLOM has been integrated using observed climatological monthly mean winds (Hellerman and Rosenstein, 1983) and climatologies based on two atmospheric prediction models: the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and the National Centers for Environmental Prediction (NCEP). ECMWF products include the 10 meter winds (at both 1.125° and 2.5° resolution) and surface stresses (1.125°). The NCEP forcing (1.875°) is a surface stress product. Significant differences exist in the wind stress curl patterns and this is reflected in the upper ocean model response, which is compared to observational data. The model experiments suggest the generation of the West Luzon Eddy is controlled by positive wind stress curl. The degree of Kuroshio intrusion into the SCS, however, is not affected by wind stress curl but is governed by the coastline geometry of the island chain within Luzon Strait. The summertime offshore flow from the Vietnamese coast is present in all simulations but the dipole structure on either side of the jet is variable, even among experiments with similar wind stress curl patterns. The ECMWF surface stresses exhibit spurious coastal wind stress curl patterns, especially in locations with significant orographic features. This manifests itself in unrealistic small scale coastal gyres in NLOM. High resolution basin-scale and coastal models might be adversely affected by these stresses. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.