两类El Niño事件对中国近海及毗邻海域海表温度的影响

为研究东部型和中部型两类厄尔尼诺(El Ni?o)事件与中国近海海表温度(sea surface temperature,SST)变化间的联系,基于中国科学院大气物理研究所连续80年(1940—2019年)的SST再分析数据,采用EOF分解、合成分析等方法做了初步分析,发现中国近海及毗邻海域近80年SST变化与全球变暖密切相关。并且两类El Ni?o事件对中国近海SST变化的影响存在显著差异。东部型El Ni?o事件发展过程中,中国近海及毗邻海域SST在发展年主要为负异常,衰退期为正异常;中部型ElNi?o事件发展过程中, SST变化区域差异大,发展年日本附近海域为正异常, 28°N以南为弱的负异常。两类El Ni?o事件引发西太平洋风场反气旋涡的时间、位置与强度等的不同,是造成中国近海风场与海表温度异常(sea surface temperature anomaly, SSTA)差异的主要原因。     

1960?2017年北部湾珊瑚礁区海洋热浪增强原因分析

在全球气候变化、区域气候因素的共同作用下,海洋热浪频发,北部湾珊瑚礁正处于快速退化之中。探究海洋热浪逐年增强的机制,对预测珊瑚礁未来生长环境具有重要意义。根据北部湾东部4个海洋站(北海、涠洲、海口、东方)实测海表温度历史资料和该海域的相关气候资料,选取SSTA、DHM、DHW、DHD 4种指标,采用相关分析和对比分析法探讨该海域近58年海洋热浪的变化趋势及原因,结果表明:(1)1960?2017年北部湾东部珊瑚礁区海洋热浪爆发的强度及频率逐年波动上升;(2)海洋热浪逐年增强源于全球性的厄尔尼诺事件增多、区域性的高压系统增强及风场减弱等多因素共同作用;(3)全球变暖背景下造成的海洋热浪爆发对北部湾东部海域的珊瑚礁生态系统已经造成不利影响。     

东亚气候的年代际变化对中国近海生态的影响

回顾了近几十年来中国近海赤潮的发生,利用长时间序列NCEP、ERA-40、HadISST和SODA等大气海洋高分辨率的再分析资料以及经验正交函数（EOF）方法,分析了近50a来东亚气候的异常变化,包括东亚夏季大气环流的年代际变化,东亚大气环流散度场、中国近海表层海温（SST）和经向海面风应力的时空特征及其与中国近海环境和生态异常的联系.结果表明,20世纪70年代末以来,中国大陆东部和东海近岸从长江口至台湾海峡附近海域上空的低层大气辐合表现为年代际增强,与该海域赤潮的发生在气候态时间尺度上有显著的对应关系,而低层大气辐合的偏强则有利于该海域上升流的形成和加强,易促使沉积于海底的营养盐和蛰伏的赤潮藻孢囊（休眠细胞）运移至海水表层;并且,近30a来中国近海出现了SST持续上升和经向海面风应力不断减弱等有利于赤潮发生以及海洋生物地理分布变化的年代际气候异常现象.这表明东亚海洋大气的年代际异常可能是该海域20世纪70年代末以来赤潮等生态灾害频发和中国近海海洋生物地理分布变化尤其是鱼类物种北移的重要原因之一.     

2017 年中国近海海温和气温气候特征分析

2017 年,全球平均海表温度较常年值偏高0.29~0.43 ℃,是自1960 年以来第三热的年份,仅次于2015 和2016 年,同时是没有厄尔尼诺事件影响的全球海洋最热年。1960-2017 年,中国近海年平均海表温度呈显著波动上升趋势,每十年升高0.16 ℃。2017 年中国近海年平均海表温度较常年值偏高0.64 ℃,是自1960 年以来的中国近海第二最热年份,仅次于1998 年。基于国家海洋局沿海海洋观测台站资料分析,1960-2017 年,中国沿海年平均海表温度以每十年0.15 ℃的速率上升（高于全球平均海表温度的升温速率每十年0.11 ℃）。2017 年中国沿海海表温度较常年值偏高0.8 ℃,是1960 年有记录以来的最高值,比2015 年所创的最高纪录高0.2 ℃。1965-2017 年,中国沿海年平均气温以每十年0.30 ℃的速率上升。2017年中国沿海气温较常年值偏高1.1 ℃,也是1965 年有记录以来的最高值,比2016 年高0.2 ℃。     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据,分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响,并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来,中国近海海表总体升温明显,尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著,线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言,沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显;极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主,尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著,易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发;北部海域极端事件持续天数大于南部,其中,黄海、东海极端高温持续天数增加显著,可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响,极端低温持续天数亦显著增加;极端高温在长江口附近,台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著,未来极端海洋热浪事件可能持续增加,将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显,可能对红树林等产生一定影响;太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间,ENSO暖事件得到增强,易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时,限制了极区冷空气向南扩展,中国近海海表极端高温频次趋于增加,其危险性增强。     

1982–2019年渤、黄海海洋热浪时空变化特征分析

基于1982–2019年美国国家海洋和大气管理局最优插值海表温度资料,运用多种统计方法分析了渤、黄海海洋热浪（频次、持续时间、强度）的时空分布特征及与之相关的环流背景。结果表明:（1）海洋热浪具有一定的区域性差异,更强、更持久和更多的海洋热浪多集中在渤海和北黄海海区;（2）近38年来,渤、黄海海洋热浪变化趋势也具有明显的区域性差异,频次、年平均持续时间、年平均平均强度和最大强度总体呈增多、增强趋势,但朝鲜半岛沿岸海域没有显著变化,这与该地区的平均海温变化密切相关;（3）根据日平均海表面温度将海洋热浪分为中等、强、严重和极端4种等级,结果表明,除极端海洋热浪外,其他3种不同等级海洋热浪发生频次和增长趋势均存在显著的地理差异,中等强度海洋热浪在渤、黄海所有区域均频次偏多且有显著的增加趋势,而强和严重海洋热浪主要集中在我国的渤海海域,但渤、黄海区域极端海洋热浪几乎没有发生;（4）就渤、黄海区域平均而言,38年间,共发生83次海洋热浪,平均每年2.2次;海洋热浪具有明显的季节差异,不同等级强度的海洋热浪的多发季节均在夏季;（5）合成分析结果表明,夏季渤、黄海海洋热浪与大气环流密切相关,当从高层到低层贝加尔湖区域上空表现为大范围的相当正压结构的暖性高压异常时,盛行的下沉运动和高空西北气流,带来了晴朗的天气和更多的地面净太阳短波辐射,有利于渤、黄海海洋热浪的形成和维持。     

广东沿海赤潮与海洋水文气象关系研究

根据广东沿海发生赤潮的实测资料,重点分析了1997年10月至1998年5月广东沿海赤潮发生与海洋水文气象的关系.结果表明：棕襄藻（Phaecystis cf globosa Scherffel）和三宅裸甲藻（Gynmodiniu mmikimoloi）最大增殖速率的发生条件为：海水温度（以下均是日平均值）21.9℃～26.9℃.盐度26.68～32.01,气温22.9℃～27.1℃、风速0.2-4.3m/s、气压1 002.2～1 011.9hPa、相对湿度83%～94%.认为1997-1998年赤道太平洋上层海洋水温异常变化,导致1998年中国东南沿海水温和气温偏高,风速偏弱,盐度偏低,相对湿度偏高,气压偏低,容易发生赤潮;而降水量多少对1998年广东沿岸海域赤潮形成和发展也有重要影响.发现春夏季当海平气压和盐度出现下降趋势,气温、水温和相对湿度呈上升趋势,风速呈减弱趋势时容易发生赤潮,赤潮发生海域主要位于500 hPa图上的副高北沿,赤潮发生海域均位于槽前.在850hPa图上,华南地区则出现较强的切变线环流.地面天气图上,赤潮发生时在南岭附近有锋面系统存在,海面风速较弱,风向偏东.     

海洋岛附近海域春季海洋水文测量结果分析

利用2006年4月在海洋岛附近海域的CTD测量资料,系统分析了该海域温度、盐度、密度和声速的平面分布和垂直分布特征,并探讨了其形成机理。分析指出:4月份是海洋岛附近海域季节性跃层的生成期,海区会产生正跃层、逆跃层、冷中间层、暖中间层等复杂的垂直结构;中间层和底层水文要素受海流的影响较大,而表层水文要素主要受海面风场和气温的影响。     

大连新港海域原油污染处置的反思与启示

2008年,中国长三角地区港口原油及成品油吞吐量就已经达2亿吨,随着四大战略石油储备基地的建成和投入使用,长三角地区的石油运输量和储备容量必将呈现不断上升的趋势,我国近海海域面临的石油泄漏风险也在不断提高。2010年,重大海洋溢油事件连续发生,4月22日开始的美国墨西哥湾原油泄漏事件尚未结束,7月16日大连新港海域就发生了规模和影响都较大的原油污染事件,再一次给我们敲响了警钟。     

气象强迫场时间频率对ROMS模式高分辨率数值模拟的影响分析

利用海洋数值模式对海洋环流、潮汐、温盐场等进行模拟,是目前海洋科学研究中的重点方向。覆盖渤海、黄海、东海的中国近海广阔海域是海-气相互作用的显著作用区,气象场对数值模式的驱动对该海域模拟的效果具有显著的影响。通过设计对比实验,在不同时间频率气象强迫场条件下,利用ROMS模式对中国近海海域的数值模拟研究进行对比分析,为中国近海海域高分辨率海洋再分析和数值预报提供理论支持。     

2021年春季海洋天气评述

2021年春季(3—5月)的大气环流特征为:北半球极涡为偶极型分布,极涡较常年平均值偏强,中高纬度西风带呈现4波型。3月,南下冷空气活动偏弱,月内海雾过程频发。4月,北部海域受高压影响,低层形势场稳定,冷空气活动减弱。5月,我国近海受温带气旋影响出现大风天气。春季我国近海出现了5次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程2次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程1次,温带气旋影响的大风过程2次。春季共有8次海雾过程,3月3次,4月2次,5月3次。近海浪高在2 m以上的海浪过程有8次,大浪日数偏少。西北太平洋和南海共生成2个台风。我国近海的海面温度整体呈上升趋势,东部和南部海域升温明显,南部和北部海域海面温度梯度增加。     

北部湾沉积物中放射性核素的分布特征与控制因素

北部湾是我国大西南地区重要的海上通道,也是我国重要的渔场之一。本研究利用高纯锗γ谱仪系统分析北部湾表层和柱状沉积物中4种最主要的天然放射性核素(238U、226Ra、228Ra、40K)含量和分布特征。结果显示,北部湾沉积物中放射性核素含量低于我国大部分海域的结果,高于珊瑚礁区的极低放射性水平的结果。北部湾沉积物中4种核素都存在“蝴蝶”状空间分布特征,该特征主要源于沉积物粒径的非线性调控,且与沉积物总有机碳浓度存在正相关。此外,利用Mn和210Pb所指示的氧化还原状态和物理/生物扰动过程也可以对柱状沉积物中氧化还原敏感型核素(比如,238U)分布产生一定的影响。本文从232Th/238U、40K/238U、226Ra/238U活度比值角度,发现北部湾沉积物具有典型的陆源沉积物特征,且显著不同于南海珊瑚礁区中生源沉积物特征。本研究有利于掌握滨海核电发展背景下的北部湾海洋环境中放射性核素水平,揭示核素的“蝴蝶”状分布特征和控制因素,探索基于放射性核素的地球化学新指标在海洋沉积过程中的应用。     

2021年秋季海洋天气评述

2021年秋季(9—11月)北半球大气环流特征为:极涡整体呈单极型,中高纬环流呈5波型分布,欧亚地区西风带环流形势季节内调整大,副热带高压(以下简称"副高")偏强,西伸明显.秋季我国近海大风过程主要由冷空气、温带气旋和热带气旋影响造成.在12次8级以上大风过程中,冷空气影响8次,温带气旋影响6次,台风影响4次.西北太平...     

广西北部湾海域生态环境特征与保护对策

为促进广西北部湾海域生态环境的保护与可持续利用,文章根据2008—2018年广西北部湾海域生态环境和污染状况,分析广西北部湾海域生态环境变化趋势,并针对海洋生态环境存在的问题提出相应保护对策。研究结果表明:广西北部湾海域整体海水水质状况、典型海洋生态系统健康状况和海洋保护区生态环境状况均有所改善,沉积物质量保持良好且总体变化不大,入海污染物仍是主要污染源;结合广西海洋环境的特点,应加强陆海统筹和联防联控,加大生态修复资金的扶持力度,推进海洋生态修复,为广西开展海洋生态环境治理与修复提供技术支撑。     

北部湾海域叶绿素a质量浓度时空分布研究

叶绿素a质量浓度是水体富营养化的重要指标,及时和有效地对水体叶绿素a质量浓度进行监测和评价,对环境保护十分必要。本文基于2011年至2016年的卫星遥感数据,分析了北部湾海表叶绿素a质量浓度的时空分布特征。研究结果表明:北部湾叶绿素a质量浓度有明显的月变化和季节性变化,北部湾叶绿素a月平均质量浓度在8月和1月分别达到峰值,北部湾冬季与夏季的叶绿素a季平均质量浓度高于春季和秋季,夏季北部湾海域表层的叶绿素a质量浓度开始迅速升高,秋季北部湾中南部叶绿素a质量浓度呈下降的趋势。在空间分布上,北部湾近岸海域叶绿素a质量浓度平均水平较高,叶绿素a质量浓度高值区集中在湾北部雷州半岛西部沿岸的浅水区海域,而低值区在湾中部以及湾南部的深水区海域。     

广西北部湾海域赤潮演变趋势分析及其防控思路

伴随广西北部湾经济区的建立与开发,北部湾海域污染加剧,赤潮灾害愈发严重。文章综述1984—2015年广西北部湾海域赤潮演变趋势,结果表明:①赤潮发生频率和发生面积逐年增加;②赤潮种类呈现增多趋势。通过分析赤潮演变趋势,提出防控的思路:①加强广西北部湾入海流域及沿海地区污染防治和近岸海域环境保护;②利用生物技术进行赤潮生物防控;③加强科技支撑和提升赤潮科学研究能力。     

2023年秋季海洋天气评述

2023年秋季（9—11月）北半球极涡为单极型分布,中高纬度地区呈5波型,欧亚大陆西风环流较为平直,西风带槽脊较弱。我国近海共出现16次8级以上大风过程,其中热带气旋大风过程3次,热带气旋与冷空气共同影响的大风过程3次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程3次,冷空气大风过程7次。西北太平洋和南海共生成4个热带气旋,热带气旋活动较常年偏少,全球其他海域生成热带气旋22个。近海出现2.0 m以上大浪过程17次,大浪日数占秋季总日数约71%。近海海面温度较常年平均偏高。     

中国近海潮汐响应峰值估算的数值模拟

A numerical method is designed to examine the response properties of real sea areas to open ocean forcing. The application of this method to modeling the China’s adjacent seas shows that the Bohai Sea has a highest peak response frequency(PRF) of 1.52 d-1; the northern Yellow Sea has a PRF of 1.69 d-1; the Gyeonggi Bay has a high amplitude gain plateau in the frequency band roughly from 1.7 to 2.7 d-1; the Yellow Sea(including the Gyeonggi Bay), the East China Sea shelf and the Taiwan Strait have a common high amplitude gain band with frequencies around 1.76 to 1.78 d-1 and are shown to be a system that responds to the open ocean forcing in favor of amplifying the waves with frequencies in this band; the Beibu Gulf, the Gulf of Thailand and the South China Sea deep basin have PRFs of 0.91, 1.01 and 0.98 d-1 respectively. In addition, the East China Sea has a Poincare mode PRF of 3.91 d-1. The PRFs of the Bohai Sea, the northern Yellow Sea, the Beibu Gulf and the South China Sea can be explained by a classical quarter(half for the Bohai Sea) wavelength resonance theory. The results show that further investigations are needed for the response dynamics of the Yellow Sea-East China Sea-Taiwan Strait system, the East China Sea Poincare mode, the Taiwan Strait, and the Gulf of Thailand.