印尼贯穿流出流海域海表高度时空变化

采用经验正交分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)分析方法对印尼贯穿流出流海域卫星测高海面高度异常资料进行了分析,分析结果显示研究海域海面高度异常存在多时间尺度变化特征。1993—2013年期间,研究海域海面高度异常场存在明显的升高趋势,其升高速率为0.6 cm/a;研究海域海面高度异常存在显著的年际变化,其与Niño3.4指数的相关系数超前滞后相关最大可达0.65,且厄尔尼诺年偏高,拉尼娜年偏低;海面高度异常年周期变化显著海域主要受印尼贯穿流、印度洋南赤道流和Eastern Gyral Current(EGC)季节变化的影响,半年周期变化则对应于爪哇沿岸流与南赤道流共同作用下形成的涡旋的半年周期变化;另外,研究海域海面高度异常还存在显著的季节内变化特征。     

利用卫星高度计资料分析热带大西洋表层环流的季节性变化

利用1993年4月至2001年3月的TOPEX/POSEIDON卫星高度计遥感资料,研究了热带大西洋(15°S-25°N,50°W-5°W)海面高度距平和表层环流结构的季节性变化。研究结果表明:夏季和冬季海面高度距平分布呈相反的结构,低纬度海区(0°-15°N之间的海区)海表风应力旋度所产生的Ekman抽吸而导致的海面升降是该海区海面高度距平季节性振荡的重要影响因素。热带大西洋表层流结构大部分海域季节变化不明显,部分流系具有明显季节振荡,东向的北赤道逆流夏季强度较大,冬、春季流速较小;非洲沿岸流冬季流向为东南向,其他季节流向为东北向。值得一提的是,几内亚海湾表层流秋、冬季为东向,而春、夏季为西向。通过卫星跟踪ARGOS漂流浮标观测结果进行的对比验证表明,上述遥感资料分析的表层地转流场与海上观测结果一致。     

热带三大洋海表温度和云水关系的初探

热带太平洋、大西洋和热带印度洋是全球海洋-大气相互作用最显著的海域。为了探讨热带三大洋局地海洋-大气相互作用中的某些特征,利用新的卫星遥感资料对热带三大洋的云水和海表温度(SST)异常变化进行了统计相关分析。研究发现:在赤道太平洋和赤道大西洋云水和SST二者在超前或滞后5周内都呈现明显的正相关关系,表明3个赤道海域云水和SST之间具有明显的相互作用正反馈机制;在热带西印度洋SST异常超前CLW异常一周时,正相关系数最大,SST的变化导致云水的变化;而在以较冷海水为下垫面的赤道外东北太平洋,东南太平洋以及赤道外的南大西洋海域,二者呈明显的负相关关系,云水的变化会引起SST的变化。位于菲律宾以东的热带西北太平洋区,云水量的变化引起SST的变化;而赤道东印度洋暖池区即存在云水量的增加(减少)引起SST降低(升高)的现象,也存在SST降低(升高)引起云水量的减少(增加)的现象。以上结果将为进一步理解海洋-大气相互作用,在数值模式中正确设计海洋-大气边界层参数化方案提供参考。     

用TOPEX/POSEIDON高度计数据分析热带大西洋海面高度距平的低频变化

利用1992年10月~2002年7月的TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计月平均格点数据分析了热带大西洋(15°S~25°N,5°~50°W)海面高度距平的低频变化。由热带大西洋大约10 a海面高度距平变化的标准差分析得到:在赤道附近海区(2°~5°N,25°~45°W)、非洲沿岸海区(11°~16°N,16°~18°W)海面高度波动剧烈。对海面高度距平进行经验正交函数(EOF)分析,得到EOF的3个模态分别占有方差比例为51.5%,13.2%和7.9%。第一模态揭示的是热带辐合带(ITCZ)的季节性迁移导致海面高度距平沿着ITCZ平均位置经向倾斜的1 a周期变化,第一模态还显示了太阳辐射的季节差异引起南北两个海盆海面高度的整体升降。第二模态描述了中心分别位于(3°N,40°W)和(7°N,45°W)附近两个涡漩的变化。第三模态表征的是几内亚海湾上升流和赤道北部下降流在6~7月强度达到最大。对EOF时间系数曲线的经验模态分解(EMD),结果表明热带大西洋低频变化包含的成分主要有:0.5,1,2,4和6 a。其中1 a周期是热带大西洋海面高度变化最主要的周期成分,0.5 a周期和2 a周期也是热带大西洋海面高度变化的重要形式;而4 a和6 a周期所占的比例较小。另外EMD方法还分解出1997~1998年太平洋El Nino事件对热带大西洋海面高度的影响。     

基于CMIP5资料的热带大洋非均匀增暖及其成因的分析

利用第五次耦合模式比较计划(coupled model intercomparison project phase 5,简称CMIP5)中的月平均资料,基于合成分析、相关分析等现代气象统计方法,对热带太平洋、印度洋和大西洋年平均海温增暖不均匀特征及其成因进行分析。9个海洋模式集合的平均结果表明:在全球增暖背景下,3个热带大洋的海温增暖均表现出不均匀性,且增暖原因存在较大差异。热带太平洋赤道及其以北地区以海洋动力作用为主,赤道以南地区则以大气热力作用为主,而且海水上翻/下沉运动对海温增暖的作用在东、西太平洋之间存在明显差异;热带印度洋大面积海域的海温变化难以通过海气热通量交换来解释,海水上翻/下沉运动与温度平流对海温增暖的作用比较一致(二者同时利于海温增暖);热带大西洋赤道附近地区的海温增暖是表层温度平流和上翻/下沉运动共同作用的结果,赤道以北的大西洋海温变化则以温度平流的作用为主,而赤道以南的大西洋海温的变化主要是海水上翻/下沉作用引起的。     

近18 a山东半岛南部海域海面温度的长期变化研究

为探讨山东半岛南部海域海面温度的长期变化,本文利用当前国际上水平分辨率较高的多卫星观测融合数据对2003—2020年间的海面温度进行了分析研究。结果表明:(1)除威海和连云港部分近岸海域外,山东半岛南部大部分海域的海面温度显著升高,升温速率最大值可达0.083℃/a。海面增温存在显著的季节变化,主要出现在春末至秋初(4—9月),且近岸海域强于外海。(2)除青岛外海外,大部分海域的暖季开始日提前,暖季持续时间延长,其中在海州湾和烟台、威海近岸及南部海域最为显著;年最高温度升高,在连云港近海和海州湾、胶州湾等海域较为显著,但其发生日并无显著提前或者延后。(3)冬半年,山东半岛南部近岸海域和部分外海海域有较强的温度锋面,并在过去18年间显著增强。(4)海面温度在冬季的年代际变化与太平洋年代际振荡(PDO)相关性较好,但在其他季节与PDO的相关性较弱。     

黑潮海域与赤道东太平洋海面温度低频振荡之间的关系

本文对黑潮海域和赤道东太平洋1954—1983年月平均海面温度距平,分别施以经验正交函数分解,并采用数字滤波、相关分析和合成研究等方法进行了分析。结果发现,这两个海域存在不同频段的低频振荡,其中在准两年周期里,黑潮流域对赤道东太平洋水温振荡存在明显的响应,并具有约6个月的位相落后;而在周期大于28个月的振荡中,这种响应很弱且仅限于20°N以南。     

热带太平洋海面高度年代际变化的研究

采用SODA海面高度(SSH)数据研究热带太平洋海域的年代际变化.结果表明,热带太平洋海面高度场存在与太平洋年代际涛动(PDO)时间过程基本一致的年代际变化,但是SSH异常的空间分布与SST异常的是不同的.热带海域年代际变化的典型空间分布:海面高度异常在热带海域存在东西方向的反向变化,在西太平洋只有1个变化中心,而在东太平洋形成2个对称于赤道的变化中心.热带太平洋海面高度的年代际变化有2个基本周期:13 a左右的周期和30 a以上时间尺度的气候转型周期.其中13 a周期的年代际变化与ENSO年际过程无关,是热带太平洋年代际变化的重要组成部分.由于数据时间长度的限制,气候转型的时间尺度还不明确,也不清楚其是否有明显的周期性.比较热带东西太平洋年代际变化的特征,可以发现以气候转型期的年代际信号在东西太平洋几乎是同时发生的,而13 a左右周期的年代际信号在赤道附近却存在自西向东方向的传播.     

2000-2008年期间南海海面温度的年际与空间变异

通过对2000-2008年更高空间分辨率的南海海面温度(SST)的卫星遥感数据进行经验正交函数(EOF)分析,着重研究21世纪以来整个南海海域SST年际变化的时空变异,并探讨了其与南海海面风场和海面高度的关系,以及期间南海发生的两次负异常事件的特点和成因.SST年际变化的第一模态表现为全海盆同相变化,年际振荡主要发生在...     

太平洋东南海域海面高度的季节及年际变化特征

利用1992～2001年Topex/Poseidon卫星高度计遥感资料分析了太平洋东南海域 (5°～55°S ,70°～110°W)海面高度的季节及年际变化特征。研究结果表明 ,海区海面高度的季节变化总体上受太阳辐射季节变化的影响 ,南半球夏季 (1～3月 )和秋季 (4～6月 )大致为正距平 ,而冬季 (7～9月 )和春季 (10～12月 )大致为负距平 ,1996～1998年除外 ;同时 ,受季节性风场、海区罗斯贝波等的影响 ,海面高度变化的区域特征性很强。海面高度的年际变化在低纬处和沿岸还受ElNino影响。     

南海南部海域海面温度异常的时空分布特征

基于1982年1月—2006年12月NOAA Optimum Interpolation Sea Surface Temperature（OISST）的逐月平均海面温度（SST）资料,采用经验正交函数分解（EOF）方法分析了南海南部海面温度异常场典型的空间分布形态及其时间变化特征。结果表明,南海南部海域海面温度异常场空间上主要表现为三种典型的分布结构,即以研究区域北部为中心的海盆尺度的单涡结构、东西反相的经向偶极子分布结构和南北反相的纬向偶极子分布结构,这三种分布结构都以2—4年的年际变化周期为主,反映了研究海域海面温度异常与ENSO现象高度相关。此外,研究海域还存在显著的半年和季节内周期变化,这种变化周期主要以南北反相的纬向偶极子分布结构（第三模态）存在,反映了大气动力强迫和热力强迫共同影响的结果。     

热带大西洋大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼渔场温跃层的时空变化特征

采用2007 ～2011年Argo浮标剖面温度资料研究了大西洋黄鳍金枪鱼(Thunnus albacares)和大眼金枪鱼(Thunnus obesus)延绳钓主要作业渔场温跃层的时空变化特征.研究结果表明热带大西洋黄鳍金枪鱼、大眼金枪鱼延绳钓主要作业渔场温跃层的上界深度和温度存在着明显的季节性变化.温跃层上界深度呈现出冬深夏浅的季节性变化特征,大致呈纬向带状分布,12月至翌年4月份,15°N以北海域温跃层上界深度超过80 rn,同期10°S以南海域的多低于50 m;6～10月份的则相反.在赤道纬向区域温跃层上界温度在27℃以上,往南北两侧30°区域温度值依次递减至20℃及以下.温跃层下界深度和温度没有明显的季节性变化.温跃层下界深度高值区域的空间分布呈现“W”形状,深度值在220 m以上.在25°S以南,从南美洲到非洲西沿岸海域并延伸到安哥拉外海,以及10°N非洲西海岸外海,在1a中的大部分月份里,温跃层下界深度浅于150 m.在15°N以北和15°S以南区域下界温度大于15℃,在这之间的纬向区域下界温度低于14℃.全年在大西洋西部的5 °～ 15°N和5 °～15°S区域的温跃层厚度最大,在80～150 m之间,冬季和夏季呈现相反的分布特征;温跃层强度高值在5°S～ 15°N纬向区域,尤其是大西洋东部,介于0.15 ～ 0.25℃/m之间.根据文中揭示的大西洋金枪鱼延绳钓主要作业渔场区温跃层的时空变化特征,作者建议晚上大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼投钩深度应该在温跃层上界深度分布的附近水域;白天捕捞黄鳍金枪鱼投钩深度应该在温跃层下界深度分布的水域附近,大眼金枪鱼投钩深度要比黄鳍金枪鱼的更深.     

南海海面高度异常与厄尔尼诺和大气环流的关系

利用经验正交函数分解和相关分析等方法分析研究了南海和赤道太平洋的海面高度异常、海面温度异常和风异常之间的相关关系.得出南海海面高度异常EOF第一模态为ENSO模态,方差贡献达到44.7％.在厄尔尼诺(El Ni(n)o)期间,整个南海海面下降,SSHA呈现不同的分布状态,本文讨论了爆发与下半年的El Ni(n)o期间南海SSHA呈现的典型分布状态.El Ni(n)o的先兆阶段南海中部为SSHA低值区,鼎盛阶段南部SSHA增大形成南高北低的分布状态,恢复阶段SSHA分布与El Ni(n)o过后是否发生La Ni(n)a密切相关.南海海面高度异常与大气环流存在明显的相关关系.El Ni(n)o期间,Hadley环流的加强使得南海东部和赤道西太平洋水交换加强,水温的降低和海水的流失使南海海面下降,Walker环流结构和强度的变化则进一步促进了南海SSH的下降.El Ni(n)o期间,南海海面高度会较常年偏低.     

琼东和粤西海表温度锋的季节与年际变化特征分析

以2006—2013年卫星遥感海表温度资料(GHRSST SST)为基础,通过数字图像处理的边缘检测方法提取温度锋面的核心位置,分析了琼东、粤西海域海表温度锋位置及强度的季节变化和年际变化特征,并进一步结合海面高度异常资料和海面风场资料探讨了温度锋变化的可能机制。分析结果表明,琼东、粤西海域温度锋的空间分布及锋面强度存在显著的季节变化,沿岸风应力是影响该海域锋面变化的主要动力因素。夏季温度锋面主要分布于琼东沿岸的东部及南部海域近岸50m到100m等深线之间,而冬季则主要分布在琼东的东部海域和粤西沿岸20m到100m等深线之间,春秋两季为其过渡季节;锋面强度的季节变化表现为冬季最强,春季、夏季次之,秋季最弱,其冬季锋面强度平均值可达到3℃?100km–1,夏季为1.7℃?100km–1;同时,锋面核心位置及强度的分析结果表明,琼东和粤西海域温度锋也存在较强的年际变化。     

热带大洋春季海气耦合模态及其与ENSO的关系

在北半球的春季,热带三大洋的海洋–大气系统年际变化会对同期太平洋厄尔尼诺–南方涛动(ElNi?o-Southern oscillation,ENSO)产生响应,同时也能通过区域海洋–大气耦合过程影响ENSO的发展。基于国际公开使用的海表温度资料和降水资料,通过联合正交经验分解方法分析,可以发现全球大洋春季存在两种显著的海气耦合模态。第一模态表现为:在热带中东太平洋,海表温度增暖、降水增多;在热带大西洋和热带印度洋,降水呈现经向偶极型分布以及跨赤道的海表温度梯度异常;即伴随ENSO在春季消亡期的空间型态,大西洋出现经向模态,印度洋出现反对称模态。第二模态表现为:太平洋经向海表温度和降水模态,即太平洋经向模态。回归分析结果表明, ENSO盛期的大气环流调整引起了热带大西洋和印度洋降水辐合带异常,并通过海面风场异常激发海盆内部的海洋–大气反馈,引起春季经向模态。进一步研究发现,冬、春季大西洋和印度洋热带辐合带分别位于赤道以北和以南,导致两个海盆经向模态的降水异常相对赤道呈反对称分布。在春季,太平洋经向模态的暖中心延伸到赤道上,引起西风异常,为后续El Ni?o的发展提供了有利条件。文章揭示了...     

南海及邻近海域海面风场季节性变化的空间差异

使用QuikSCAT月平均数据研究南海及邻近海域海面风场季节性变化的空间差异。矢量经验正交函数分析方法的结果表明,受季风影响该海域海面风场以季节性变化为主,包括年循环和半年周期循环,并且季风对各区域的影响强度也有所不同。通过计算各网格点风速时间序列的方差及季节性循环所占的比例可以得知,纬向风和经向风方差的空间分布形式不同,最大值分别发生在长山山脉以南和以东海面;与经向风相比,纬向风年周期循环所占的比例从南到北空间变化很大,从80%下降到10%,而在东海南部海域则以半年周期变化为主。选取5个代表性区域进行比较,可见海面风年变化形式也具有明显的空间差异。     

全球变暖背景下基于Non-Boussinesq POP模式对海平面高度的模拟和预估

用Non-Boussinesq POP模式和1986—2005年SODA再分析资料的海表面温度、盐度和风应力,模拟了1986—2005年间的全球海平面变化,并根据RCP4.5和RCP8.5两种代表性浓度排放情景下未来气候变化趋势的预测,对未来一个世纪的海平面变化进行预估,在仅考虑热膨胀的前提下,得到了如下结论:(1)在过去20 a间,全球平均海平面高度上升了56 mm,上升较大的海域主要为西北太平洋、南太平洋中部和南大西洋;(2)到2100年,RCP4.5情景下全球平均海平面上升0.36 m,RCP8.5情景下全球平均海平面上升0.43 m;(3)未来海平面变化较大的海域包括西北太平洋、西南太平洋、西南大西洋和印度洋,南大洋、北大西洋和赤道太平洋海平面变化相对较小。     

东海黑潮对台风过境的响应特征

文中调查了"威马逊"台风过境时东海黑潮对台风的响应特征,以海面高度异常(Sea Level Anomaly, SLA)和摩擦深度作为主要研究因子,利用艾克曼风生海流理论,得出了在"威马逊"台风过程中东海黑潮附近海域尤其是宫古海峡处的SLA值和摩擦深度的响应特征,发现了东海黑潮及其周边海域表层流场与海面高度异常值(SLA)之间的对应关系存在明显的季节性变化特征, SLA正负极值区对应的表层流场一般呈现反气旋型分布和气旋型分布,利用这一对应关系可以有效地分析判断在台风过程中东海黑潮及附近海域表层流场的响应特征。其结论对于东海黑潮流域的海洋环境分析和该区域的军事活动都有一定的参考价值。     

西北太平洋暖池区台风对海表盐度的影响

分析了西北太平洋暖池区2002和2003年夏季ARGO浮标得到的次表层温度和盐度剖面,结果表明大多数台风经过暖池区时,会引起海面盐度下降,这与Kwon和Riser等在大西洋观测到的飓风过后海面盐度上升的结论不同,表明西北太平洋暖池区特有的上层结构以及台风在此海域的降雨与大西洋不同,结果对研究西北太平洋暖池区的混合层混合和热交换过程有重要意义.     

基于Argo观测的太平洋温、盐度分布与变化(Ⅰ):温度

利用基于客观分析方法重构的Argo网格资料(未同化其他观测资料),分析探讨了2004年1月-2011年12月期间太平洋海域(60°S-60°N、120°E-80°W)温度气候态分布特征与变化规律。结果表明,在西太平洋赤道附近海域,29℃等温线的包络范围(暖池),夏季显著增大,位置也明显偏北,且其厚度仅限于约100 m上层;在亚热带海域次表层(约150 m),形成南北两个高温(南部大于27℃,北部大于24℃)中心,呈马鞍形分布,但并不以赤道为对称中心,而是偏向北半球8个纬度;在南、北纬40°附近海域,等温线十分密集,形成"极锋";在新西兰东南海域存在低温水舌由南向北的入侵现象,从表层至1 000 m深层始终可见,似是终年存在的一个水文特征。温度的年变化规律表层最明显,每年呈一高一低的分布趋势,亚热带海域尤为显著,北半球温度年较差大于9.5℃,南半球约为6.0℃,且北半球的最高、最低温度值分别出现在每年的8月份和2月份,南半球则相反。表层以下,温度的周期性变化远不如表层明显,至500 m中层,整个太平洋海域的温度最大变幅仅为1.0℃。赤道海域表层温度明显存在3年的周期性年际振荡,北亚热带表层也表现为3-6个月的周期性年际变化,中层年际振荡较缓,振幅也较小,而亚南极海域从表层直至500 m中层,均存在不规则年际振荡。