热带太平洋5月份海气联合动力统计诊断

利用复EOF分析,将热带太平洋5月份的大气风场和海洋上层流场看作1个整体,对其作了动力统计诊断,用以揭示热带太平洋5月份大气、海洋环流异常与长江流域梅雨丰欠的关系并考察其年际和年代际变化.诊断结果表明:在同一EOF模态中,大气部分和海洋部分的结构有很大不同,海洋模态表现出较强的赤道陷波特征;在南、北纬5°之外,海洋流场已大幅衰减掉了,而大气风场该现象不明显.EOF第1模态模的时间系数振幅从1994年起增大趋势明显,这表明气候变化剧烈程度在加大;前2个EOF模态的时间系数均具有明显的年际和年代际变化.EOF第1模态为长江流域梅雨丰欠异常模态,大气存在经圈环流异常.EOF第2模态为ENSO模态,大气存在纬圈环流异常.黑潮因处5°N以北,已离开赤道,故其流速虽大,但流场偏差则很小,即其流速异常不明显.     

热带太平洋上层洋流异常的复EOF分析

采用复EOF分析方法,对全年热带太平洋海域的上层洋流异常做了统计动力诊断,主要结论有:热带太平洋上层洋流异常复EOF分解第一、二模态的空间场均为赤道所俘获,并在赤道南北方向均呈迅速衰减的态势,其表现为赤道陷波的形式。第一、二模态时间系数为复数,其辐角均集中在两个状态,其模则表示了流场异常的大小。该时间系数均有年际变化和年代际变化,其年际变化的周期均与ENSO相同;在冬季,其年代际变化周期分别与北太平洋主要气候模态PDO和NPGO,以及热带外北太平洋流场异常复EOF分解前两模态的周期相同或相近,这反映了热带与中纬度各大气、海洋系统之间的相互耦合。由各模态流场异常可得相应的垂直运动异常,从而可估计SSTA的动力变化;第一模态在赤道东、西太平洋处呈现东西向的跷跷板变化;第二模态则在西太平洋赤道上以及其北侧的西太平洋暖池处,呈现南北向的跷跷板变化。第一模态的性质为海洋赤道Kelvin波的异常,可称之为ENSO的主要模态;第二模态的性质为海洋混合Rossby-重力惯性波的异常,可称之为ENSO的次要模态。     

赤道外北太平洋上层洋流异常分析

采用复EOF分析方法.对全年各月份除赤道太平洋外的北太平洋海域的上层洋流异常做了统计动力诊断,并与赤道太平洋洋流异常做了比较:得到的主要结论有:北太平洋海域上层洋流的明显异常发生在日本本州岛以东、以南范围不大的海域(关键区)内,此关键区仅占整个北太平洋海域很小的一部分,而在该海域之外,洋流异常均非常小,虽该洋流异常的第...     

热带太平洋10月份海气联合复EOF分析

利用复EOF分析,将热带太平洋10月份的大气环流风场和大洋上层环流场作为一个整体,对其作了动力统计诊断,用以考察热带太平洋10月份大气大洋耦合环流的年际和年代际变化,并揭示其与厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)的关系。结果表明:在同一模态中,海洋模态表现出很强的赤道陷度特征,而大气风场则无此现象;第一模态与ENSO循环有密切关系,揭示了Walker环流异常;第一模态的垂直运动风场反映了热带太平洋赤道辐合带和南太平洋辐合带上垂直运动的异常;第二模态偏差风场的经向分量大于第一模态,反映了Hadley环流的异常;第二模态与ENSO循环有联系,但关系不如第一模态那样密切。     

热带太平洋平均环流数值模拟

用中国科学院大气物理研究所发展的高分辨率自由表面热带太平洋环流模式(区域为南北纬30°,经纬圈方向水平分辨率分别为1°和2°,垂直方向分为不等距14层),在观测到的海表面风应力和热量及淡水通量驱动下,对热带太平洋平均环流进行了数值模拟.结果表明,模式成功地模拟了海面起伏中赤道槽、赤道脊、北赤道逆流槽及中小尺度涡旋(如棉兰老涡)系统等分布;与这些槽脊分布相对应的北赤道流,南赤道流和北赤道逆流等热带流系;对气候有重大影响的海表温度分布;次表层温跃层结构和赤道潜流等.文中特别讨论了海面起伏与模式其他变量场间的关系及其应用.     

东亚夏季风环流的动力统计诊断

本文对东亚夏季风环流作了动力统计诊断,其方法是将高、低层的偏差风场看作一个整体进行复EOF分析。诊断结果表明:偏差风场的第一模态直接与东亚夏季风环流有关,可称为季风模态;第二模态则与PJ波列关系密切,可称为PJ模态;季风模态存在两个平衡态,东亚夏季风也有两个平衡态;季风模态存在强弱的年际变化,其与东亚夏季风强弱的年际变化和菲律宾附近对流的年际变化均具有很好的对应关系;东亚夏季风和季风模态还存在明显的年代际变化。     

春季赤道外北太平洋上层流场异常的统计动力诊断

采用复EOF分析方法,对春季赤道外的北太平洋海域的上层流场异常做了统计动力诊断,得到以下主要结论:赤道外北太平洋海域上层流场的明显异常主要发生在日本本州岛以东、以南范围不大的关键区内;异常的第一、二模态分别表现为东东北至西西南走向的涡旋偶和涡旋列。该两模态时间系数的辐角均分别有两个状态,相应的偏差流场则分别与其空间场相同或相反;其模的大小决定了其偏差流场偏离以上两个状态的程度;该两模态的时间系数均有非常明显的20年左右的年代际变化。该两模态均反映了黑潮延伸体以南回流漩涡的异常;其性质是海洋Rossby波的异常。     

近30年西北太平洋热带气旋的时空变化及与海洋上层热状态的关系

使用1982—2014年美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)最优插值(1/4)°逐日海温分析资料、美国国家海洋数据中心(National Oceanographic Data Center,NODC)提供的海洋上层700 m热含量数据和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)的热带气旋(tropical cyclone,TC)最佳路径资料,分析西北太平洋地区(0°~30°N,105°~155°E)TC活动的时空分布特征,探讨TC与海洋上层热状态之间的关系。结果表明:TC频数具有显著的年代际变化特征:1982—1992年和2003—2014年皆为低频期,而1993—2002年则为高频期,33年来TC发生频数表现为缓慢增加—快速增加—减少的特征。最近15年(2000—2014年),TC数量呈现明显下降的趋势。在西北太平洋,TC有3个明显的源地,分别为源地1(10°~22°N、110°~120°E);源地2(8°~20°N、125°~145°E);和源地3(5°~20°N、145°~155°E)。源地1、源地2的频数呈上升趋势,而源地3呈下降趋势。海洋上层热状态的变化给TC带来的影响是多方面的,TC频数对上层热含量(heat content)的响应较明显,而海表面温度(sea surface temperature,SST)不是影响TC数量变化的主要因素。伴随着海洋上层的增暖,TC的年持续时间有减少趋势,TC强度正在增强。在全球变暖背景下,TC活动给西北太平洋沿岸国家带来的潜在威胁极有可能加剧。     

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.     

西北太平洋热带气旋与上层海洋热含量的关系

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)的海温资料和Unisys Weather的热带气旋资料,研究了1960-2008年期间北太平洋上层150 m的热含量分布特征及其与西北太平洋热带气旋发生频次的关系。考虑了纬度的变化对热含量的影响后,北太平洋热含量的高值中心位于10°N左右,与上层海温结构相符,计算结果更加符合物理意义。北太平洋热含量与西北太平洋热带气旋频数年际相关性研究表明在北太平洋中高纬度大洋内区和赤道东太平洋热带不稳定波发生区呈现出前期冬季正相关性。此相关性存在显著年代际的变化,在1970-1975年和1984-2008年期间最强,1976-1983年期间较弱。在北太平洋中高纬度大洋内区,同期春夏秋季同样存在强正相关。在西太平洋暖池区,同期秋季负相关最为显著。赤道中太平洋区域在夏季呈显著的正相关,秋季减弱。赤道东太平洋海域的相关性前期冬季负相关最为显著,春季负相关性减弱,夏季和秋季无显著相关。     

热带西太平洋砂壳纤毛虫的多样性

为了探明热带西太平洋海区砂壳纤毛虫的多样性、垂直分布及纬向变化,我们于2012年11-12月在该海区四个断面采集了0-200 m的水样。共检出砂壳纤毛虫39属124种,多数种类喜好生活在表层和次表层。砂壳纤毛虫种丰富度、丰度以及多样性指数的高值主要出现在比叶绿素浓度最大值稍浅的位置,与温度和叶绿素浓度显著正相关,与盐度和采样深度显著负相关。多数优势种与环境因子间的相关性不显著。热带西太平洋海区砂壳纤毛虫多样性极高,各站种丰富度在25-52之间。在从表层至75 m处的多数采样点香农指数均大于3。该海区砂壳纤毛虫冗余种的比例很高,占砂壳纤毛虫总种类数的87.90%,贡献了砂壳纤毛虫60.38%的丰度,表明热带西太平洋海区砂壳纤毛虫群落对饵料组成和摄食压力改变的应对能力很强,稳定性很高。     

2016年秋季热带西太平洋网采浮游植物群落结构

作者于2016年9月27日～10月25日对热带西太平洋(0°～20°N, 120°～130°E)10个站位的网采浮游植物群落结构进行了采样调查。应用Uterm?hl方法对调查海域浮游植物的物种组成、细胞丰度、优势物种以及群落多样性等相关生态特征进行了分析。希望为热带西太平洋提供一些基础的背景资料,为以后的研究奠定基础。结果表明, 鉴定出浮游植物共计4门、66属、243种(包括变种、变型), 含硅藻门(Bacillariophyta)34属、103种, 甲藻门(Pyrrophyta)28属、133种, 金藻门(Chrysophyta)2属、4种,蓝藻门(Cyanophyta)2属、3种。浮游植物细胞丰度1 965.573×10³ 细胞/m³ , 其中蓝藻的细胞丰度为1 945.169×10³ 细胞/m³ , 决定了浮游植物的分布格局, 占总细胞丰度的98.96%, 高值区分布在0°N130°E-10°N130°E的4个站位(E130-13、E130-15、E130-17、E130-19); 硅藻丰度在20°N断面N20-4站位存在高值区; 甲藻丰度在130°E断面的3个站位(E130-10、E130-13、E130-15)存在高值区。本次调查的优势种依次为铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebaultii)、扁形原甲藻(Prorocentrum compressum)、扁豆原甲藻(Prorocentrum leniculatum)、胞内植生藻(Richelia intracellularis)、菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)、细弱海链藻(Thalassiosira subtilis)、具边线形圆筛藻(Coscinodiscus marginato-lineatus)、科氏角藻(Ceratium kofoidii)、鲁比膝沟藻(Gonyaulax lurbynaii)、中华半管藻(Hemiaulus sinensis)、霍氏半管藻(Hemiaulus hauckii)、小等刺硅鞭藻(Dictyocha fibula)。Shannon-Weiner多样性指数的均值为2.440,Pielou 均匀度指数的均值为0.163。相关分析结果显示浮游植物空间分布主要受PO₄-P、NH₄-N的影响,且由蓝藻的相关性决定的。聚类分析得出群落结构分为大洋群聚和近岸群聚两种类型(其中大洋群聚的站位又划分为0°～10°N纬度范围聚集和10°～20°N纬度范围聚集)。     

Spatial and temporal variability of heat content above the thermocline in the tropical Pacific Ocean

Abstract-Heat content of the upper layer above the 20℃ isotherm in the tropical Pacific Ocean isestimated by using the sea temperature data set with a resolution 2°latitude×5°longitude (1980～1993)for the water depths (every 10 m) from 0 m to 400 m, and its temporal and spatial variabilities are an-alyzed. (1) The temporal variability indicates that the total heat in the upper layer of the equatorial Pa-cific Ocean is charcterized by the interannual variability. The time series of the equatorial heat anomaly5 months lead that of the El Nino index at the best positive lag correlation between the two, and theformer 13 months lag behind the latter at their best negative lag correlation. Therefore the equatorialheat content can be used as a better predictor than the El Nino index for a warm or cold event. In addi-tion, it is also found that less heat anomaly in the equator corresponds to the stronger warm events inthe period (1980～1993) and much more heat was accumulated in the 4 years including 1992/1     

热带太平洋要素场与ENSO的非线性相关特征分析

为进一步揭示热带太平洋海气系统要素场之间的非线性相关特征,基于Hadley提供的海温场资料和美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)提供的海面风场和海面气压场资料,采用经验正交(EOF)分解和非线性典型相关分析法(NLCCA),分析了海温、海面风场和海面气压场三要素场之间的非线性相关性。结果表明,西太平洋暖池的异常暖状态和热带太平洋的西风异常与ENSO的非线性之间存在着密切关联。进一步引入奇异值分解方法(SVD),将其与NLCCA方法相结合,分析了热带太平洋海温场与海面风场、海面气压场耦合变化的关键影响区及其异性相关的分布特征。分析表明,热带太平洋西风异常和西太副高与ENSO循环之间存在较好的相关性。具体表现在:海温在中东太平洋地区出现异常增暖时,有助于加强东南亚地区的对流发展,促使东南亚地区季风的提前爆发;而东北太平洋副热带高压强度变化对北太平洋中部Nam ias海区海温距平的东西向振荡具有重要作用。研究为ENSO循环的非线性特性提供了有力的证明,也为ENSO的预测研究奠定了相关基础。     

Ocean Data Assimilation in the Tropical Pacific: A Short Survey

This short survey presents several research and operational developments of ocean data assimilation in the tropical Pacific, primarily for climate-scale phenomena. Aspects of theoretical error estimations, diagnostics and practical reduced space techniques are also briefly reported. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

热带太平洋活性微生物菌株的筛选和鉴定

从热带太平洋的生物、海水、沉积物样品中分离到细菌、酵母和霉菌共475株．选择8个指示菌并采用圆形纸片法对分离菌株的发酵液进行抗菌和抗肿瘤活性筛选，获得20个具有抗菌和／或抗肿瘤活性的微生物菌株．细菌、酵母和霉菌活性菌株的筛选得率都比较低，分别为5．4％、2．2％和3．4％，其原因可能与纸片的发酵液的添加量较少和菌株发酵条件的控制有关．同时采用分子生物学方法鉴定了活性菌株，除4株未有结果外，其余菌株分归为9个属，其中芽孢杆菌属7株、占活性菌株的35％，盐单胞菌属2株、占10％，其它菌属各1株、占5％．抑菌谱分析表明，大多数活性菌株对革兰氏阳性细菌具有抑制作用，而来源于鱼体的菌株抑菌谱较广，对细菌、真菌均有拮抗作用，另外还发现一株酵母（Rhodosporidium toruloides）可抑制金黄色葡萄球菌．作者提出“活性指示（activity index）”参数，对活性菌株的抗菌谱和活性强度进行综合评估，也表明源于鱼体的菌株的活性指示值较高．这4株芽孢杆菌尤其是DY-Y-11A1A菌株，具有潜在的后续开发价值．     

热带太平洋深海微生物的若干生理生态特征

从2001年春、秋季于热带太平洋区采集到的深海样品中共分离到110株微生物,从中挑取31株进行形态特征和对环境理化因子适应特征的研究,同时利用Biolog微生物自动鉴定系统进行菌种鉴定和碳源代谢分析.结果表明:31株微生物中2株为酵母,21株为革兰氏阳性细菌,8株为革兰氏阴性细菌,来自底质的细菌菌株阳性菌占优势,而海水、蓝藻中阴性菌居多;温度、盐度、pH适应性试验表明,严格意义上的狭适性微生物不到总数的1/3,而具有较宽生态幅的广适性微生物占有相当大的比例.另一方面,耐冷菌、中度嗜盐菌和抗碱菌在这些微生物中的比例很高,同时,来自蓝藻的菌株大多数在4℃下不生长,而来自上覆水和底质的菌株可在4℃生长,这些都体现了微生物对生存环境的响应.31株微生物经Biolog鉴定12株得出鉴定结果.15株革兰氏阳性细菌对95种碳源的利用能力分析表明,不同菌株可利用碳源的数目从3种到46种不等,差异很大,体现了深海微生物营养类型的极大多样性;同时,发现有8种碳源可被一半以上的受试菌株所利用,这些碳源均是微生物各类代谢途径中的重要中间代谢物.     

西北太平洋热带气旋路径预报偏差分析

基于2005—2018年日本气象厅的6 h主观预报数据,分析西北太平洋热带气旋路径预报偏差的方位分布特征,探讨路径预报偏差与副热带高压的可能关系。统计结果表明,以东、南、西、北方位划分预报偏差空间分布,路径预报偏差以偏向东北向和西南向为主,24、48、72 h预报中东北 西南向偏差分别占61.62%、64.02%、66.94%。分析东北 西南偏差空间特征,发现西南向的预报偏差主要发生在热带气旋路径密集区的北部海域(24°N附近),而东北向的预报偏差主要发生在南部海域(16°N附近)。进一步分析这种东北 西南偏差和副热带高压的关系,发现大部分东北偏差出现在副热带高压的西南侧,且对应的偏副热带高压脊线位置更靠北、西脊点更靠西、面积更大;而西南偏差出现在副热带高压的西北侧,副热带高压脊线位置则更靠南、西脊点更靠东、面积更小。即副热带高压引导的西行台风,路径预报易偏东北;北折台风,路径预报倾向偏西南。