南海东北部叶绿素a浓度对台风“风泵”和黑潮共同作用的响应

南海东北部是寡营养海域,夏季浮游植物叶绿素浓度较低,热带气旋"风泵"效应带来的上层海洋扰动可能引起表层浮游植物的显著增长。以往的研究通常关注热带气旋风应力和海洋中尺度涡对上层海洋浮游植物的影响,本文利用航次CTD、实测叶绿素a浓度、Argo温盐剖面和遥感数据,探讨了台风"风泵"和黑潮共同作用下真光层内浮游植物的变化特征及其成因。结果表明,2015年台风"莲花"过境1周后产生向吕宋海峡西北侧南海海域(A区)入侵的黑潮流套,该入侵的黑潮流套使台风前原有的气旋涡消失,抑制了台风产生的上升流对表层(0～40 m)营养盐供给,使次表层(60～90 m)营养盐富集,进而抑制了表层的叶绿素a增长,促进了次表层叶绿素a的增长;吕宋海峡西侧南海海域(B区)表层的浮游植物叶绿素a浓度增加不仅是源于叶绿素最大层浮游植物的向上输运,更是由于浮游植物的繁殖增长;A区台风引起的流套式的黑潮入侵,促进了B区台风后气旋式流场的形成,产生的持续增强的气旋涡为B区表层叶绿素持续增长提供了充足的营养盐供给。     

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.     

台风对海洋叶绿素a浓度影响的定量遥感初探

研究台风对海洋水色环境的影响,是目前海洋遥感技术又一应用领域。由于台风期间天气恶劣,遥感资料较少,国际上主要针对个别典型台风,研究其对海表温度、海洋叶绿素a浓度及初级生产力的影响,很少通过遥感资料系统地对这一影响进行定量分析和建模。自2000到2007年,过境中国近海以及西北太平洋海域台风近百次,作者通过系统地分析这期间MODIS,SeaWiFS的3A级叶绿素a浓度数据,结果发现:(1)台风促进了相应海域叶绿素a浓度的大幅增长,总体上平均增长约1.426倍,个别区域在5倍以上,同时,该增长一般延后3~6d,在7~10d后恢复到原来的水平;(2)进一步对这些数据进行一元统计线性回归,发现叶绿素a浓度增长比(R_chl-a)与台风影响因子(Tsub>w)满足如下关系:R_chl-a=0.0012Tsub>w+1.017,其相关系数达0.8;(3)台风期间叶绿素a浓度与无台风时叶绿素a浓度之间有很强的线性关系,其关系满足:C_chl-a=1.2367C_0chl-a+0.0636,且相关系数高达0.98。这一初步研究结果对进一步通过遥感手段深入研究台风对海洋水色环境的影响有借鉴意义。     

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。     

西北太平洋上层海洋对台风响应的个例研究

基于数字台风网、欧洲中心ERA-Interim、美国国家海洋与大气局以及中国Argo实时资料中心的资料研究了西北太平洋上层海洋对台风"奥鹿"的响应。研究结果表明,当"奥鹿"移动速度在2 m/s以下时,强风应力产生的Ekman泵是上层海洋响应的主要机制,移动速度越慢,Ekman抽吸速率(EPV)越大,海表温度(SST)降温持续时间短,冷尾迹出现在台风中心位置处。当"奥鹿"移动速度达到6 m/s以上时,持续风应力驱动的惯性泵是主导机制,SST降温持续时间长,冷尾迹出现在台风路径的右侧。惯性泵比Ekman泵持续的时间长,但Ekman泵影响深度比惯性泵大得多。在"奥鹿"经过西北太平洋时,混合层深度(MLD)变浅并伴随着"冷抽吸"作用的出现。上层海洋中"冷抽吸"现象较"热泵"现象影响深度深,持续时间长,在"奥鹿"过境后可持续20天以上。     

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。     

冷涡对过境台风的响应研究

利用多源卫星遥感资料及再分析资料,对台风泰利(Talim)对中尺度冷涡的影响进行了分析研究。结果表明,台风泰利过境中尺度冷涡时,冷涡显著增强。最大海面高度异常出现在冷涡中心区域,达到-32.7cm,最大海表温度降幅达到3°C以上,叶绿素平均浓度增长了10倍。通过计算冷涡海域的罗斯贝数、水体拉伸度和离散度等动力学参数,可以进一步发现,台风过境冷涡所在海域时,局地非地转效应和混合效应显著增强,罗斯贝数、水体拉伸和离散度均增加了2倍以上,最大水体拉伸度和离散度发生在冷涡南侧靠近台风路径的区域。本研究对深入理解涡-台风相互作用,以及由此产生的海洋生态环境效应具有重要的意义和作用。     

西北太平洋上层海洋对台风响应的合成分析研究

基于台风最佳路径资料和20a的Argo浮标资料,采用一种合成分析方法,得到了西北太平洋上层海洋的温度、盐度、溶解氧等三维要素场对台风的平均响应特征,结果表明:台风移动路径右侧海表面温度呈明显的负异常,即具有"右偏性",次表层在"热泵"和"冷抽吸"共同影响下,温度异常呈正负相间的分布,次表层以下大部区域以温度负异常为主,但"右偏性"已不明显;表层至1 000 m深度,各层占主导的盐度异常值呈"正-负-正"的垂向分布,次表层以下,各层的盐度异常在平行和垂直于台风路径方向上的分布较为均匀,不具有明显的各向性差异;表层至1 000 m深度层,溶解氧浓度呈"小-大-小"的垂向分布,各层的平面分布特征较为相似,均在平行于台风路径-2～2 R50范围存在一带状高值区域;温度、盐度、溶解氧浓度等要素对台风的平均响应深度可达到1 000 m以上.     

“百合”台风对海表温度及水色环境影响的遥感分析

利用SeaWiFS及NOAA卫星资料,基于均值合成算法,分析了"百合"台风对海表温度(SST)、海表叶绿素a浓度及海水透明度的影响,结果表明,整个研究海域(22°～30°N、121°～131°E)的平均SST从台风前的25.48℃下降到22.45℃,平均下降幅度为12.95%.在台风盘旋的中心区域(26°～28°N、123°～127°E),SST平均下降了5.40℃,下降幅度达21.20%,SST下降最大的是9月14日,整个研究海域平均SST仅为13.48℃.整个研究海域海表叶绿素a浓度在台风期间有较大的增加,从台风前的0.425 mg/m3(平均值)上升到0.537 mg/m3,平均增长26.35%.除浙江近海外,台风核心区域海表叶绿素a浓度增幅最大,达1.695倍,表明台风风力越强,台风停留时间越长,对海表叶绿素a浓度增加的贡献就越大.这一增加有利于海洋生物的生长,有利于提高初级生产力和改善海洋生态环境.在"百合"台风期间,海水透明度却有一定程度的降低,从台风前的16.84 m(平均值)下降至台风后的12.67 m,平均降幅为24.76%,降幅最大的是24°～26°N、125°～127°E区块,平均下降了7.96 m,降幅高达47.6%;总体上台风核心区域南部的海水透明度降幅大于区域北部,台风核心区域东南部的海表叶绿素a浓度增幅大于区域东北部.同时,对整个研究海域分割成2°×2°大小的区块,以每个区块的海表叶绿素a浓度、SST和海水透明度的均值代表该区块的值,对台风前、后海表叶绿素a浓度、SST和海水透明度的变化进行相关性分析,发现海表叶绿素a浓度的变化与SST和海水透明度均呈负相关性,且台风期间海表叶绿素a浓度增加的百分比与相应区块海水透明度下降的百分比之间的相关系数达0.821.     

三种海洋微藻叶绿素a含量对抗生素胁迫的响应变化

实验室条件下,研究不同抗生素胁迫对小球藻(Chlorella vulgarisBeij.)、金藻8701(Isochrysis galbana Parke8701.)和小新月菱形藻(Nitzschia closteriumEhr.)生长的影响。结果表明:1)低于100μg.mL-1的氯霉素作用下,小球藻和金藻8701叶绿素a含量变化与对照组无明显差异;小新月菱形藻叶绿素a含量显著降低。2)不同浓度梯度的遗传霉素(G418),均显著抑制3种微藻叶绿素a含量的增加。3)青霉素浓度低于100μg.mL-1时,能够促进3种藻叶绿素a的增加,但不同微藻间叶绿素a含量的相对增长率存在明显差异。试验结果可为微藻的基因工程选择标记和无菌培养体系的建立提供参考。     

Model calculation of air-sea heat fluxes over ocean area near Chinawith GEOS DAS system

INTRODUCTIONThebulktransfermethodanddirectmeasurementorgradientmeasurementmethodareusuallyusedforthefluxobservationandcalculation.ThesemethodsprovidethefluxvaluesonlyinthelOCationwherethemeasurementsarecarriedout.Inrecentyearsscientistsbegantousemodelcombinedwithremotesensingdataforcalculationofflux.Itsmainpropertyistoobtainthefluxdistributionoverawideareasimultaneouslyandunderstandthegeographicaldistributioncharacterisiticsoffluxconvenientlyanddirectly.Inthispaper,wewillcalculatethegeog…     

中国近海及其邻近海域海气热通量的模式计算

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了近海海域感热通量和潜热通量的季节性变化规律和地理分布特征.结果表明,近海各季感热通量冬、秋季较大,春、夏季较小.其地理分布特点是冬季感热通量的分布随纬度变化十分明显,纬度越高感热通量越大,且等值线分布密集.在台湾以东、日本以南海域,感热通量等值线呈西南一东北走向.在南海海域,感热通量比周围海域略低,感热通量等值线在该海域呈一低值倒槽分布;潜热通量冬、秋季在台湾东北部、日本南部和东南部海域形成最大值区,等值线呈西南东北走向.春、夏季在黄海海域存在潜热通量的极小值区,同时春季在日本南部海域存在潜热通量的极大值区或最大值区.因为台湾以东、日本以南海域正好是黑潮流经的区域,所以此海域的热通量与黑潮有密切关系.     

The upper ocean response to a moving typhoon

The upper ocean response to the translation speed of typhoons is studied using a three-dimensional primitive equation model. Similar models studied previously have applied stability criteria rather than the diffusion term to simulate the vertical mixing process. This study retains the diffusion term and uses the level-2 turbulence closure scheme to estimate the vertical eddy viscosity. The model results indicate that in the forced period, the mixed-layer temperature decrease is greater for a slow-moving storm due to stronger upwelling caused by the longer residence time. A fast-moving storm can attain a similar cooling intensity in the wake period if its residence time allows the wind to resonate with the current. The significant downward momentum diffusion and advection in the first few inertial periods of these events leads to strong, persistent inertial pumping throughout the upper ocean in the wake period. The mixed layer is further cooled by turbulent mixing supported by vertical current shears. Meanwhile, the upper thermocline exhibits a compensating temperature increase. The vertical transfer magnitude and penetration scale are smaller in the slow-moving case, when the inertial motion decays rapidly. The model results also indicate that the dominant cooling process can be inferred from the non-dimensional storm speed. However, this value may be misleading for rapidly moving storms in which the current response is so distant from the storm that little wind work is performed on the ocean.     

太平洋海域海气热通量地理分布和时间变化的研究

应用美国宇航局Goddard地球观测系统四维资料同化系统计算和分析了太平洋海域感热通量和潜热通量随时间的变化规律和地理分布特征.研究结果表明,太平洋西北部海域热通量有明显的季节性变化,其余海域这种现象不明显.在太平洋海域总是存在潜热通量最高值区域,而感热通量除冬季20°N以北海域数值稍高外,其余海域数值都很小,没有出现最高值区域.纬度不同热通量随经度的变化规律不同,经度不同,热通量随纬度的分布规律也不同,同时各断面热通量随纬度的分布趋势随季节而改变.     

A study of geographical distributions and temporal variations of air-sea heat fluxes over the Pacific

I~IOXThe bulk tranSfer method, direct measurement or gradient measurement method are usuallyused for the flux observation and calculation. These methods provide the flux values only in thelOCation where the measurements are carried out. In recent years scientists began to use medelcombined with remote sensing data for the calculation of heat flux. Its main poverty is tO obtainthe flux distribution over the wide ocean area simultaneously. Li Shiming et al. (1997) analyzedthe sensible and la…     

The seasonal variability of an air-sea heat flux in the northern South China Sea

The seasonal variabilities of a latent-heat flux (LHF), a sensible-heat flux (SHF) and net surface heat flux are examined in the northern South China Sea (NSCS), including their spatial characteristics, using the in situ data collected by ship from 2006 to 2007. The spatial distribution of LHF in the NSCS is mostly controlled by wind in summer and autumn owing to the lower vertical gradient of air humidity, but is influenced by both wind and near-surface air humidity vertical gradient in spring and winter. The largest area-averaged LHF is in autumn, with the value of 197.25 W/m 2 , followed by that in winter; the third and the forth are in summer and spring, respectively. The net heat flux is positive in spring and summer, so the NSCS absorbs heat; and the solar shortwave radiation plays the most important role in the surface heat budget. In autumn and winter, the net heat flux is negative in most of the observation region, so the NSCS loses heat; and the LHF plays the most important role in the surface heat budget. The net heating is mainly a result of the offsetting between heating due to the shortwave radiation and cooling due to the LHF and the upward (outgoing) long wave radiation, since the role of SHF is negligible. The ratio of the magnitudes of the three terms (shortwave radiation to LHF to long-wave radiation) averaged over the entire year is roughly 3:2:1, and the role of SHF is the smallest.     

西太平洋热通量变化及其与中国夏季降水量异常的联系

利用EOF方法分析了1951～2008年间西太平洋湍动热通量的时空特征,并探讨了中国夏季降水异常与同期西太平洋潜热通量时空格局的联系.结果显示,西太平洋潜热和感热通量距平场具有较相似的空间分布以及显著的年际变化,但潜热通量的变化幅度较感热通量大;潜热通量距平场的空间变化存在明显季节差异.冬季潜热通量变化的显著区域位于黑潮流域,而夏季则见于西太平洋暖池区.冬、夏季潜热通量除了具有准4a振荡周期外,还存在着明显的线性增强的长期变化趋势.进一步分析表明,夏季西太平洋潜热通量变异主要存在着偶极型、同一型和三极子型模态,其时间系数分别具有显著的准4a、准2a和29a的周期变化,它们分别对应着不同的中国夏季降水量异常的分布,而大范围的潜热通量负异常则与中国江淮流域大部和华北北部地区的降水偏多相对应.这为中国降水量的异常及机理研究提供了必要基础.     

Response of the western North Pacific subtropical ocean to the slow-moving super typhoon Nanmadol

Based on in-situ observation,satellite and reanalysis data,responses of the western North Pacific subtropical ocean(WNPSO)to the slow-moving category 5 super typhoon Nanmadol in 2011 are analyzed.The dynamical response is dominated by near-inertial currents and Ekman currents with maximum amplitude of 0.39m/s and 0.15m/s,respectively.The near-inertial currents concentrated around 100m below the sea surface and had an e-folding timescale of 4 days.The near-inertial energy propagated both upward and downward,and the vertical phase speed and wavelength were estimated to be 5m/h and 175m,respectively.The frequency of the near-inertial currents was blue-shifted near the surface and redshifted in ocean interior which may relate to wave propagation and/or background vorticity.The resultant surface cooling reaches-4.35℃ and happens when translation speed of Nanmadol is smaller than 3.0m/s.When Nanmadol reaches super typhoon intensity,the cooling is less than 3.0℃ suggesting that the typhoon translation speed plays important roles as well as typhoon intensity in surface cooling.Upwelling induced by the slow-moving typhoon wind leads to typhoon track confined cooling area and the right-hand bias of cooling is slight.The mixed layer cooling and thermocline warming are induced by wind-generated upwelling and vertical entrainment.Vertical entrainment also led to mixed layer salinity increase and thermocline salinity decrease,however,mixed layer salinity decrease occurs at certain stations as well.Our results suggest that typhoon translation speed is a vital factor responsible for the oceanic thermohaline and dynamical responses,and the small Mach number(slow typhoon translation speed)facilitate development of Ekman current and upwelling.     

COARE算法估算海气界面热通量的个例对比分析

本文先对NCEP分析风、QSCAT/NCEP混合风、MM5中尺度模式分析风场进行了比对分析,发现具有高分辨率的QSCAT/NCEP混合风资料给出的高风速数值较好,但给出的高风速开始时间相对较早;NCEP分析风资料给出的高风速数值明显偏小;MM5分析风场较为可信,只不过模拟的高风速数值还是相对偏小.使用COARE算法（版本3.0）计算了四种资料情况下的渤、黄海海域一次冷空气大风过程的海表面湍流热通量,并与MM5诊断分析结果进行了对比分析.结果发现相同资料情况下,MM5结果跟COARE算法所算海气热通量（包括感热和潜热）在区域分布和时间变化规律上均较为一致,中、低风速情况下,结果比较接近;但是高风速情况下两者差异显著.     

Bowen数和东中国海Bowen数分布

本文讨论Bowen数的意义、功能和计算法。同时,依据多年水文气象实测资料作统计,计算出东中国海的Bo值。其结果绘制成1月至12月的月平均分布图,从而对本海域的Bo分布特点作详细分析介绍。