台风影响南海上层环流的统计分析研究

利用温州台风网台风信息以及卫星遥感海表风场数据,研究了南海上层环流对台风的响应特征。合成分析发现,台风以Ekman输运的形式,能够诱发上层海洋十几厘米每秒的流速变化,并且主要集中在南海东部海盆。虽然台风引起的上层环流异常比较小,但是其方差非常显著。另一方面台风通过Ekman抽吸,引发上层海洋垂向运动异常,并且能够诱发强烈的等效混合。基于历史温盐数据发现,这种强的等效混合主要分布在吕宋海峡以西、越南以东以及台湾海峡,并且能够达到10^-3m²/s的量级。     

西行穿越南海台风的特征及机制研究

基于日本气象厅1982—2018年台风最佳路径数据集,选取生成于西北太平洋后西行穿越南海的台风个例,通过对比分析探讨研究了该类台风的轨迹、强度、运动速度和生命周期等特征。研究发现,西行穿越南海的台风最早出现于6月,10月份最为活跃。该类台风的最大强度和平均强度分别比西北太平洋台风的平均水平强5～10 m/s和1～4 m/s(随月份变化)。此类台风在9—11月的平均生命周期可达7.0～7.5 d。进一步分析发现,生成于135°E东西两侧台风也存在明显差异。135°E东侧生成的台风期间,副热带高压和垂直风切变较弱、海表温度较高,导致台风强度更强,一般在菲律宾以东海区达到最大强度;135°E西侧生成的台风期间,副热带高压和垂直风切变较强、海表温度偏低,导致台风强度较弱,一般在南海中西部达到最大强度,但进入南海后在暖海表温度驱动下有二次增强现象。     

赤道海洋对罕见台风“画眉”的响应

利用GHRSST L4、QuikSCAT、OAFLUX以及SeaWiFS L3资料分析了近赤道罕见台风"画眉"生成前后海表温度SST及其感热通量、潜热通量和叶绿素a浓度的变化。在台风"画眉"生成之前,中南半岛沿岸海表平均温度较其他区域低,并且在南海盛行东北风,在台风生成区有一明显的气旋性涡旋存在。南海北部地区潜热通量和感热通量均较大,而在台风的生成区域仅感热通量较大。台风"画眉"使其路径右侧的区域发生海表温度降低,相对于其他强度较强的台风降温较小,海表温度在马来半岛以东洋面以及马六甲海峡降低明显,降低约2—2.5℃。与高纬度的台风类似,台风"画眉"使中南半岛沿岸以及马来半岛与苏门答腊岛之间的地区叶绿素a浓度相对于台风前增大0.6 mg.m 3以上。     

南渡江河口洪、枯季节水文泥沙变化特征及台风“海鸥”对入海水沙的影响

基于2014年最新的洪、枯季节实测资料,分析了南渡江河口海域水文泥沙的季节性变化特征,借助台风"海鸥"过境期间的河道监测数据,研究了台风天气造成的洪水事件对河流入海水沙通量的影响。研究结果表明:(1)洪、枯季节河口海域的水体层化作用不强,洪季的水温高于枯季,但盐度低于枯季。水温呈现向海递减的趋势,而盐度整体分布较为均匀;(2)河口水体含沙量近岸大于远岸,枯季河口三角洲泥沙向西输运。洪季含沙量明显高于枯季,大量泥沙在台风季节被冲刷入海,而后向海或向西输运扩散;(3)河口海域为不规则全日潮,呈现东西向往复流特征。温度、盐度和浊度均呈现较强的潮汐性变化特征;(4)枯季河道内存在明显的盐水楔,锋面处的垂向梯度很大,在口门向陆大约12—15 km以远的河道水体不再受潮汐影响;(5)台风"海鸥"影响下,南渡江洪峰期间的径流量和含沙量均远远超过多年平均值,反映了南渡江河口地区"台风季节"的特点。     

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。     

2021年10月南海北部上层细结构对台风“圆规”的响应分析

基于水下滑翔机观测资料,分析了2021年10月南海北部上层海洋细结构强度及类型对台风“圆规”的响应特征。在细结构强度响应方面,受台风“圆规”影响,次表层盐度升高,温度降低,最大降温幅度可达3℃,温跃层中上部细结构显著增强。“圆规”影响期间,温度、盐度细结构强度最大值深度均约为50 dbar;台风过境后,温度、盐度细结构强度最大值分别移至温跃层上部和中部。结果表明,“圆规”通过加强海洋上层混合促进了“共变型”细结构的生成。台风中心过境时,Ekman抽吸引起的上升流对温跃层产生了水团入侵的效果,从而使“侵入型”细结构瞬时增多;台风过境后,“侵入型”细结构强度迅速衰减,“共变型”细结构在温跃层内减弱,而在200～400 dbar深度范围内继续加强,表示该层海水混合继续加强。由此表明,南海北部上层细结构的强度和类型变化对台风“圆规”响应显著。     

南海上层水温分布的季节特征

为对南海上层水温分布特征有一总体认识,利用气候平均的1°×1°网格的Levitus资料,分析了南海0－200m层共10个等深面上的季平均温度分布状况。结果表明,南海上层水温分布的季节变化明显,季风和太阳辐射对水温分布有显著影响,四季平均水温分布与平均环流状况对应较好。冬、春两季在吕宋岛西北海域有一冷涡（即吕宋冷涡）,夏、秋季在越南沿岸出现另一冷涡（即越南冷涡）。这两个冷涡均对应着本海区尺度较小的气旋式环流和正的风应力旋度。吕宋冷涡还与黑潮在吕宋海峡的形变有关,越南冷涡则与局地强上升流有联系。     

中国近海季风和热带气旋活动的气候特征及其对南海水文季节结构的影响

本文的目的旨在研究南海全年皆夏的海区是否终年如一，有无季节性差别，根据南海季风显著、台风频繁的特点，在分析中国近海季风和热带气旋活动的统计特征的基础上，通过实例分析了季风和热带气旋对南海水文特征和季节结构的显著影响，认为南海的全夏海区，虽全年皆夏，但并非终年如一．根据冬、夏季风各个发展阶段的标志日期和台风频率的季节性特征，南海全夏海区的水文季节结构可分为孟夏、仲夏、盛夏和晚夏四个时期，并对各个时期的具体划分和水文的季节性特征作了论述．     

南海上层盐度对台风“莎莉嘉”的响应研究

"莎莉嘉(1621号)"是2016年的超强台风,本文利用高分辨率下的海气耦合模式COAWST再现了这个台风过程,并结合台风过境时间段内5d一次的ARGO数据综合分析了台风过境所引起的南海上层盐度的变化规律。研究结果表明,台风对海洋的影响作用具有一定的延迟性和持续性,约在台风中心过境1d后盐度变化达到最大值。台风过境总体上会使海区内上层盐度升高,最高可达0.4左右,台风路径右侧盐度升高幅度大于左侧,具有明显的右偏性,盐度变化中心相对台风路径偏移距离约50km。影响海洋上层盐度变化的因素有:台风强度、盐度分布结构和降水。台风强度越大,蒸发、抽吸和混合作用越强,盐度变化越大。台风会引起海洋盐度分布结构水平和垂向的显著改变,使高盐区或低盐区发生显著转变。而降水则会使上层盐度降低,所以台风过境海区内的盐度变化是多种因素共同作用的结果。     

中国近海季风和热带气旋1)活动的气候特征及其对南海水文季节结构的影响

本文的目的旨在研究南海全年皆夏的海区是否终年如一,有无季节性差别,根据南海季风显着、台风频繁的特点,在分析中国近海季风和热带气旋活动的统计特征的基础上,通过实例分析了季风和热带气旋对南海水文特征和季节结构的显着影响,认为南海的全夏海区,虽全年皆夏,但并非终年如一。根据冬、夏季风各个发展阶段的标志日期和台风频率的季节性特征,南海全夏海区的水文季节结构可分为孟夏、仲夏、盛夏和晚夏四个时期,并对各个时期的具体划分和水文的季节性特征作了论述。     

南海上层对台风响应的模拟研究

利用中尺度海气耦合模式对2006年第1号台风Chanchu海气相互作用的模拟结果.分析了南海上层海洋对台风的热力和动力响应特征.研究发现:模拟的chanchu影响下南海SST分布与观测较为符合;与SST降低相对应的是混合层深度普遍增加,较大的海面冷却对应了较大的混合层加深;在台风作用下,海面上产生了一个气旋式环流,随着台风中心的移动而移动.流场呈现明显的不对称结构;模拟结果表明南海对台风的响应具有很明显的近惯性振荡特征.     

南海上层海洋热含量的年际和年代际变化

分析了１９５９－１９８８年南海表面至１００ｍ垂直平均温度资料，结果表明，南海上层海洋热含量存在明显的准两年，４－５年和年代际振动，在Ｅ１ Ｎｉｎｏ年，南海上层热含量显著增加，５０年代末至７０年代初，南海ＴＡＶ为负距平，此后转为正距平，南海ＴＡＶ的变化与ＥＮＳＯ事件，东亚冬季风和热带大气环流的变异密切相关。     

台风“利奇马”对渤海风暴潮影响研究

利用实测资料对比和FVCOM数值模拟等方法,研究了"利奇马"台风风暴潮在渤海的演变规律。研究表明:渤海沿岸的风暴潮过程是由局地风"直接作用"及外部天气系统"间接影响"共同作用引起的,且它们引起的风暴潮时空分布明显不同。在"利奇马"台风风暴潮中,"直接作用"引起的风暴增水在渤海湾和莱州湾沿岸分别约占总风暴增水的2/3和1/2。     

南海上层海洋次中尺度过程空间差异和季节变化特征

南海是西太平洋最大的边缘海, 由于受季风影响显著以及北部海域的黑潮入侵, 其动力环境复杂多变, 次中尺度过程丰富, 且在空间上和时间上存在多变性。文章基于高分辨率数值模式的结果, 通过对次中尺度动力参数的分析, 对比讨论了南海北部、中部、西部和南部海域4个典型子区域上层海洋次中尺度过程的空间差异、季节变化、影响深度、影响因素等问题。研究发现各区域季节性变化特征和机制有所不同: 北部海域受冬季风和黑潮入侵影响, 冬季次中尺度的混合层不稳定较强; 中部海域同样表现为“冬强夏弱”; 西部海域受夏季风影响显著, 夏季次中尺度过程更为活跃; 而南部海域主要受岛屿地形影响较大, 容易产生地形尾涡, 季节性特征不明显。统计分析表明, 次中尺度过程往往表现出强正相对涡度与高应变特征, 在表层更容易出现负位涡, 流体稳定性较差。此外, 文章从能量学角度对次中尺度过程的主要能量来源、控制因素等进行了讨论。     

黄海对台风“利奇马”响应的观测研究

2019年8月台风"利奇马"经过黄海海域,对海洋环境产生重要影响,本文利用QF103和QF111浮标观测资料分析了黄海海洋对台风的响应。结果表明:受台风影响,海面温度明显下降,海面水温降幅可达5℃;海面生态要素响应明显,海洋表层盐度、叶绿素a质量浓度(简称叶绿素a浓度)、溶解氧质量浓度(简称溶解氧浓度)均有明显升高,盐度升高约0.6,叶绿素a浓度的最大值可达1.4 mg/m³,溶解氧浓度最大值超过7.9mg/L。台风过境时的强风应力使表层流速明显增强,台风对海洋表层流的能量输入使得近惯性频带能量大幅增加,台风激发的近惯性流速最大振幅为0.15m/s,在垂直方向上具有第一斜压模态的特征;在黄海海域近惯性振荡衰减的时间尺度约为2.2 d。     

台风对海洋叶绿素a浓度影响的延迟效应

利用MODIS、SeaWiFS 3A资料详细分析了2000-2006年间西北太平洋海域主要台风对叶绿素a浓度的影响.结果发现,台风可导致叶绿素a浓度最大增长平均值为2.385倍,个别最高达10倍以上,且增长到最大值平均延迟5.94d;同时叶绿素a浓度最大值与无台风时叶绿素a浓度具有线性相关性,相关系数达0.889;叶绿素a浓度与相应的海域平均海水深度具有负的乘幂关系,其相关系数是0.87;台风后叶绿素a浓度的最大增长量与相应海域海水平均深度也呈负乘幂关系,其相关性略低于前者,相关系数为0.75.     

南海U形海疆线的生态环境分区特征

南海U形海疆国界线（简称南海U形线）是我国的南海国界线。该研究分析多源卫星遥感和GIS数据,系统研究南海U形海疆线水域的水深地形和环境生态要素,并重点分析2014年生态要素的季节变化,首次整体展现了南海U形线立体水深分布特征。根据海底地形的平缓、波峰、波谷和递增四大特征,将南海U形线分为东北、西北、东、西和南区5个区间。南海U形线总长大于4 000 km。西北区和南区的水深浅且变化平缓（<1 000 m）,西区水深呈波峰分布（平均2 303 m）,东区水深由南向北递增（>2 000 m）;东北区水深最深且呈波谷分布（平均3 535 m）。南海U形线的5个区间,西北区与北部湾盆地、西区与越东断裂、南区与曾母盆地、东区与南海海槽、东北区与马尼拉海沟地形构造相吻合。研究发现季风对南海U形线5个区间海洋环境季节性变化有明显影响:西北区和东北区海表温度温差大,呈冬季最低夏季最高,混合层深度冬季最深春季最浅,海表流场和海表盐度季节变化小,但西北区海表叶绿素a浓度冬季爆发,其余季节呈对数分布,而东北区冬季区内中部略有增长;西区、南区和东区海表温度盐度季节变化小,海表风场和混合层深度冬季最强春季最弱,但海表叶绿素a浓度西区季节变化小,南区区内中部冬季增长明显,东区区内南部冬季小幅增长。西北区和南区（浅地形区）呈相似的季节分布。研究阐明了5个区间具有各自明显的区域性海洋环境特征:西北区海表温度和海表叶绿素a浓度的季节变化最大、西区混合层深度季节变化最大、南区海表流场季节变化最大、东区海表盐度季节变化最大、东北区风场变化大但海表叶绿素a浓度季节变化小。研究显示,南海U形线上的台风路径时空分布南北差异大,东西不均。1945—2016年共604个台风跨过南海U形线,年均8个,路径集中在东北、西北、东3个区,112.3°E以东台风537个,112.3°E以西415个。南海U形线东北区的生态环境受台风"风泵效应"影响最大。1991—2000年为台风多发期,跨线台风年均达11个。研究提出的南海U形海疆线5区间分法,具有科学意义和实践指导作用。     

2012年南海西北陆架冬季水文特征的观测分析

本文基于2012年12月南海西北部陆架海区的温盐和流速实测资料,分析了粤西和琼东陆架海区冬季三维温、盐结构和流场特征,给出沿陆架和跨陆架方向的水体和热盐通量。结果表明：（1）在50m以浅,粤西和琼东海区温度均由近岸向外海递增,深层则相反;冬季近岸海区混合层较深,外海密度跃层位于60—120m深度且层结较强,浮力频率大于10^–2/s;（2）海流大致沿等深线向西南流动,30m以深流速大小在0.03—0.40m/s之间,且随着深度增加而略有减小;琼东海区100m等深线附近在60m以浅水层观测到水体辐聚并有明显温度锋面存在;（3）沿陆架方向的水体和热盐输送均大于跨陆架方向,其中粤西单位面积沿/跨陆架水体通量平均值为0.13×10^–6/0.03×10^–6Sv/m²,低于琼东海区的0.91×10^–6/0.56×10^–6Sv/m²。