东中国海及毗邻海域海面风场季节及年际变化特征分析

本文基于美国Remote Sensing Systems公司提供的QuickScat海面风场产品,空间分辨率为0.25°×0.25°的月平均资料,进行了两种经验正交函数分解(EOF),以此分析研究中国近海(渤海、黄海、东海)以及台湾以东、以南洋面海面风场的季节变化和年际变化特征。研究发现:(1)季节变化是东中国海海表面风速变化的最主要特征,其变化占总变化方差的70.9%,黑潮的季节变化,通过海气交换影响其流经海域局地风场;(2)东中国海及毗邻海域海表面风速变化与太平洋年际变化以及热带风暴爆发有关,东中国海海表面风速年际变化显著的周期为1.5年和3.1年;(3)东中国海海域近年来整体上海表风速处于增大的趋势中,风速增大最大的区域出现在台湾东侧海域黑潮流经区域,最大增速在0.025 m/s/a以上。     

2016年苏北近海风场和波浪场多时间尺度变化的数值模拟研究

利用高分辨率的大气和波浪数值模式,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性。基于这套模式结果,系统地分析了江苏近海的风场和波浪场的多时间尺度变化:季节变化、日变化以及季节内变化(台风、寒潮)。分析结果表明:苏北近海海域的风速、有效波高和涌浪在冬季和秋季较大、春季和夏季较小;冬季盛行西北风,常浪向为西北向,夏季盛行东南风,常浪向为东南向。风场和波浪场还具有显著的日变化特征,且日变化存在季节变化规律,离岸越近海域日变化特征越明显。同时,江苏近海还会经历季节内尺度的强天气过程的影响,比如台风和寒潮。     

基于CCMP资料和现场观测资料的西北太平洋海面风场特征分析

利用由美国宇航局物理海洋学数据分布存档中心发布的2007—2011年CCMP风场资料,针对西北太平洋海面风场的季、月、日变化特征进行了分析。结果表明:西北太平洋海面风场具有明显的季、月变化特征,夏季盛行西南风,风向多变,风速最低;冬季盛行东北风,风速偏高。大风频发区域位于南海海域、台湾海峡和日本岛以东,且冬季发生频率明显高于其他3个季节。此外,还利用获取到的2014年8月海面自动观测站和9月海上探空资料对相应月份的风场特征进行细化分析,表明8月洋区盛行西南风,而9月西南风逐渐消退,风速减小,变化特征与相应月份CCMP的海面风分析相符。     

济南PM2.5质量浓度与气象条件相关性初步研究

通过对济南2013年12月—2018年2月PM_(2.5)质量浓度数据分析得出,PM_(2.5)质量浓度平均和最大值均为冬季最高,春秋季次之,夏季最低; PM_(2.5)质量浓度值1月和12月最高,8月最低;其质量浓度呈明显的逐年递减趋势。在不同风向上PM_(2.5)质量浓度存在显著差异性,在N风向和ESE(盛行)风向上均出现了质量浓度较大值,一方面与污染物的异地输送有关,另一方面与济南的特殊地形有关。研究表明,无论污染源在山脉的背风侧还是迎风侧,都很容易导致高浓度污染;尤其在冬季,山脉地形还会加重逆温影响,使污染程度加重。通过相关性研究发现,冬季、春季和秋季,PM_(2.5)质量浓度与相对湿度和平均总云量均呈正相关,与日照时数及其距平呈负相关;冬季,PM_(2.5)质量浓度与平均气温及其距平以及最高、最低气温均呈正相关,与平均、最高、最低气压均呈负相关;春季和秋季,PM_(2.5)质量浓度与气温距平值呈正相关;夏季和秋季,PM_(2.5)质量浓度与日降水量呈负相关,而且随着雨强的增大,对PM_(2.5)的洗消作用越显著。上述变量间相关性均通过了P≤0. 01显著性检验。     

2006—2007年夏、冬季浙东海域叶绿素a分布特征及其环境影响因子

为更清楚了解浙东海域浮游植物的初级生产力情况,于2006年8月(夏季)和2007年1月(冬季)在浙东海域28°00′～30°00′N、122°00′～127°30′E设置了3条调查断面,共布设25个观测站位,现场采用荧光连续法对叶绿素a进行测定,初步研究了该海域叶绿素a的空间分布特征,并探讨了水体温度、营养盐和浊度对叶绿素a分布的影响。结果表明:夏季,叶绿素a分布趋势为近岸(平均质量浓度为2.01μg/L)>外海(平均质量浓度为0.52μg/L),其主要垂直分布类型为递增型、递减型和单峰型;冬季,叶绿素a分布趋势为外海(平均质量浓度为0.50μg/L)>近岸(平均质量浓度为0.33μg/L),主要垂直分布类型为递增型、均匀型、单峰型和双峰型。夏季调查海域浮游植物叶绿素a平均质量浓度为0.93μg/L,明显高于冬季(0.46μg/L)。温度、营养盐和浊度是影响研究区夏、冬季叶绿素a分布的主要环境因子。     

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。     

冬季吕宋岛西北海域叶绿素时空变化特征

冬季吕宋岛西北海域频繁出现藻华现象,本文使用吕宋岛西北部海域1999年11月至2015年2月共16 a冬季多卫星融合水色遥感资料,利用经验正交函数(EOF)分解方法对长时间序列的Chl-a质量浓度的时空变化进行分析讨论,并结合海表温度(SST)、风速(WS)、海面高度异常(SLA)等数据以及上述数据计算获得的相关物理环境参数,分析其与海表Chl-a质量浓度之间的关系,探讨吕宋岛西北海域海表Chl-a质量浓度的时空分布规律以及Chl-a质量浓度与周边环境的响应关系。研究结果表明通常冬季吕宋岛西北海域海表均会出现大约以(19°N,119°E)为中心的高Chl-a质量浓度现象,平行海岸的风应力以及风应力涡旋引起冬季上升流,增加了营养盐的输入,很可能是该区域藻华形成的主要机制。同时背景流场的平流效应很可能诱发上升流区域与叶绿素藻华区中心不一致,可能引起了藻华中心的北移。     

基于CCMP卫星资料的中国海域风能资源分析

基于1988—2011年CCMP卫星资料对中国海域的风能资源进行分析评估,研究中国海域风能资源的空间格局及气候变化特征,并进行风能资源区划。研究结果表明:(1)中国海域年风功率密度各海域分布在79.2(琼州海峡)~465.8(巴士海峡)W/m~2,其中东海南部、南海东北部和巴士海峡的年平均风功率密度大于400 W/m~2,其次为南海中东部、东海北部、台湾海峡、台湾以东洋面(300~400 W/m~2),渤海海峡、黄海北部、北部湾、渤海和琼州海峡的风功率密度在200 W/m~2以下;(2)DJF期间,中国海区风功率密度平均值最大(412.5 W/m2),大值区的风功率密度达800~1000W/m~2;JJA期间,中国海域风功率密度平均值最小(159.4 W/m~2);(3)1988—2011年中国各海区风功能密度上升趋势为20.8(琼州海峡)~124.7(台湾海峡)W/(m~2?10 a),除南海西南部和南海东南部海区外,其他海区的变化趋势均通过了0.05的显著性检验;(4)中国海域风能资源分区结果表明,中国海区超过80%的海区适合并网风力发电,其中非常适合的海域占海区面积的62.3%。在风电开发技术可控范围内(水深5~50 m),台湾海峡、南海东北近海海区(水深0~50 m)风能资源最丰富,最高处达490 W/m~2,其次是东海北部近海海区(水深20~50 m),风功率密度达300~350 W/m~2。     

南海近海面风场变化特征及其与ENSO的相关性研究

利用1979—2017年共39 a欧洲中期天气预报中心(ECMWF)海表面10 m风场资料,采用经验正交函数方法(EOF)、小波时频特征分析等方法分析了南海近海面风场变化特征及其对ENSO的响应。结果表明:南海近海面风场第一模态海表面平均风速呈减小趋势,呈现年代际变化,且与ENSO相关,但相关性在1990年后趋于减小;第二模态中南海北部和南部平均风速呈减小趋势,中部增大;第三模态中南海中部海表面平均风速趋于减小,北部和南部增大,第二和第三模态均表现为年际变化,且均与ENSO显著相关,近年来ENSO与第三模态的相关性逐渐增强。春季南海表面平均风速从南到北逐渐增加;夏季在越南沿岸部分海域仍有一个风速极大值中心,从该海域向四周逐渐减小,整片海域风向均是西南风;秋季由南向北依次增加;冬季南海整片海域风速都较大,越南沿岸和我国东沙群岛海域存在两个极大值中心。     

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。