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（TAV）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E1Nino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。     

南海上层热含量的年代际变化及影响因子分析

南海上层海洋热力结构年代际变化的研究,是海气相互作用与变化研究的热点之一,对南海区域及更大范围的气候异常的研究和南海海洋环流年际变化的研究都具有重要意义。本文采用多套海温、流场和海气界面通量资料,基于热平衡方程和统计分析方法,分析了南海上层热含量的年代际变化,研究了南海上层热含量影响因子的变化特征,比较了混合层及混合层以下热含量变化的异同,进而探讨了影响因子在混合层及混合层以下的不同作用;利用区域积分海温方程后得到的热量收支方程,诊断南海内区不同海域的热收支方程中的各项,发现了不同海域在影响热收支的物理过程方面存在差异。结果表明:南海混合层的热含量的变化主要受海气界面热通量的影响,夹卷效应在热含量的变化中也有接近1/3的贡献。在整个上层400m的热含量变化中,平流效应占据了主导地位。     

热带西太平洋上层热含量年际变化的区域性特征

采用1980—2001年的XBT月平均海洋上层温度资料对与El Nino和Southem Oscination(ENSO)相关的热带西太平洋温跃层以上(上层)热含量年际变化的区域特征进行了研究。从热带西太平洋温跃层和上层热含量南北不对称的气候态出发，将其分为“北部”、“赤道”和“南部”三个子区域。发现热带西太平洋上层热含量的调整要领先于Nino3区，并且其释放的热量与El Nino事件的强度成正比，而El Nino事件爆发前热带西太平洋上层热量积累的多少对El Nino事件强度没有明显的影响；热带西太平洋赤道外区域也是ENSO热泵的一部分，其中北部子区域的上层热含量年际调整要超前于赤道和南部子区域，在热泵中起征兆的作用。通过热带西太平洋上层热含量距平场与：Nino3指数的超前滞后相关关系分析发现，热带西太平洋上层热含量年际调整表现出明显的南北不对称，北部子区域内信号时间超前且涉及的空间范围广，南部时间上落后且空间上局限在一个窄带状区域内。热带西太平洋上层热含量年际调整的路径是：热含量年际调整信号率先在太平洋北部子区域出现，然后发展到太平洋赤道和南部子区域，再沿赤道向东发展到东太平洋。     

南海混合层深度的季节和年际变化特征

利用1871-2008年SODA资料和月平均的Levitus资料计算了南海混合层深度(MLD)的季节及年际变化特征.资料分析表明:季风通过流场调整对南海MLD的时空分布特征有显著的影响.南海MLD的距平变化总体上呈上升趋势,南海南部MLD的距平变化趋势和北部的有显著差异,特别在1955年后北部整体呈下降趋势而南部呈上升趋势,二者的显著周期北部为2-3年,南部与整个区域平均的基本相似有2-6年的显著周期.SOI指数对滞后的南海各个区域有较好的相关性.EOF分析表明第一模态整体呈单极型最大变率分布在南海南部,由南往北逐渐减小显著周期2-3年变化为主;第二模态呈偶极子型,显著周期以2-5年变化为主.回归分析表明南海南部深水区域呈现增深的趋势,而吕宋海峡至南海北部陆架区呈变浅趋势,滑动t检验表明南海MLD有6个显著的突变年份.     

南海暖池初探（Ⅰ）

南海暖池是西太平洋－南海－印度洋热库的重要组成部分。与ＳＳＴ比较，次表层水中表层至１００ｍ的垂直平均温度（ＴＡＶ）是描述南海暖池特征的较好工具，因此采用ＴＡＶ变化来讨论南海海温的时空变化特征。南海暖池有显著的季节和年际变化，其上层海洋热力结构年际变化与赤道西太平洋的变化趋势相反，是独立于“西太暖池”的暖水体。     

南海夏季风爆发与南海热含量异常特征的相关分析

通过利用1958—2007年SODA月平均海温资料、1958—2008年NCEP/NCAR再分析资料以及1974—2008年NOAA卫星月平均OLR资料,分析了南海季风与南海上层海洋热含量之间的可能关系,发现南海夏季风爆发早晚与前冬南海上层海洋热含量存在显著的负相关,即当冬季南海上层海洋热含量偏高(低)时,次年南海夏季风爆发早(晚)。进一步对南海夏季风爆发异常年前期及前冬南海东部热含量异常年的相关大气环流特征分析后发现,南海夏季风爆发偏早和偏晚年前期的OLR特征、对流层环流特征及位势高度场分别与前冬南海东部热含量异常偏高和偏低年相一致。得出冬季南海东部热含量偏高(低)时,OLR在赤道东印度洋至我国南海及菲律宾以东为负(正)距平,南海地区对流加强(减弱);在纬向方向上,大气环流特征表现为正(负)的Walker距平环流,低纬Walker环流发展(减弱);在经向方向上,南海地区南北向局地Hadley环流加强(减弱);次年初春(3—4月)500hPa位势高度场在西太平洋副热带高压区总体为负(正)距平,副热带高压偏弱(强)。因此有(不)利于南海夏季风的早爆发。南海和西太平洋暖池区热含量异常都通过对流作用影响其上空大尺度...     

太平洋表层海温的年代际变化

众所周知，ENSO(El Nino/ Southern Oscillation)是发生在热带太平洋的年际时间尺度上最强的气候信号，与 El Nino (La Nina)相应的正(负)海温距平(SSTA)主要分布于赤道中东太平洋地区(Rasmusson et al.，1982)。相对于热带太平洋的年际ENSO现象，人们注意到北太平洋海平面气压(SLP)存在更长周期的年代际变化(Trenberth et al.，1994)，有人认为这与北太平洋的表层温度(SST)变化有关(Latif et al.，1994)，也有人认为与热带SST的异常关系更为密切(Jacobs et al.，1994)。20世纪80年代后的ENSO事件和20世纪60，70年代有明显的差别(Wang，1995)，20世纪90年后El Nino发生频数增加，并且在1997和1998年出现了20世纪最强的一次Nino事件(McPhaden，1999)。 因此，不论是作为大气年代际变化可能的一个驱动因子，还是作为年际ENSO的背景场，从整体上了解太平洋SST的年代际时间尺度上的时、空变化特征都是十分重要的。     

热带大西洋年际和年代际变率的时空结构模拟

使用美国夏威夷大学发展的中等复杂程度海洋模式(IOM)在给定表面强迫条件下模拟了热带大西洋上层海洋年际和年代际变率的时空结构.利用NCEP的41a(1958～1998年)逐月平均表面资料作为强迫场,积分海洋模式41a作为控制试验,并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验,与控制试验作比较.对3组试验模拟上层海洋变率状况的比较,并按年际和年代际时间尺度分别分析,揭示表面风应力和热通量异常对海表面温度和温跃层深度变化的影响,并比较了其影响的相对重要性.结果表明模式成功地模拟出了热带大西洋上层海洋的变率.模式模拟的海表面温度年际变化主要表现为弱ENSO型,年代际变化表现为南、北大西洋变化相反的偶极子型.在年际时间尺度上,热力强迫和动力强迫对海表温度变化都有贡献,其中赤道外海表面温度异常(SSTA)变化主要由热通量异常引起,而近赤道SSTA的变化主要由动量异常强迫引起.在年代际时间尺度上,热通量强迫的作用远比动量强迫重要.模式不仅能够模拟SST在年际和年代际时间尺度上的变率,还能够模拟温跃层深度在年际和年代际时间尺度上的变率.年际和年代际时间尺度上,温跃层深度的变率主要由动量异常决定,热通量异常强迫的贡献很小.     

南海夏季风爆发与冬春季南海上层海洋热含量关系的初探

利用1980年1月至2007年12月逐月的南海上层海洋热含量和逐层海温资料,分析了南海夏季风爆发早年和晚年前一年冬季和春季南海上层海洋热含量的时空分布特征及其与南海夏季风爆发的关系,并在此基础上,进一步探讨了热含量影响南海夏季风爆发早晚的可能原因。结果表明,南海上层海洋热含量的变化集中体现在中南部(8°~16°N,110°~120°E),而且热含量变化的信号在南海100~200 m之间最强。季风爆发早、晚年的冬春季,南海中南部热含量呈反位相变化。当南海夏季风早(晚)爆发,热含量为正(负)距平。南海夏季风爆发早晚与前期１~５月份南海中南部上层海洋热含量有显著负相关关系,尤其是3月份相关关系最好。当热含量为正(负)距平时,上层海洋异常得到(失去)热量,增大(减弱)了季风爆发前陆地冷海洋暖的海陆温差,有利于南海夏季风的早(晚)爆发。     

南海潜热交换年际与年代际变化的分析探讨

根据一套客观分析潜热通量、基于绕岛理论诊断的南海贯穿流(LST)、南海热含量等月平均资料,分析南海表层潜热通量的年际和年代际变化特征。南海地区的潜热通量冬季强,春季的潜热通量弱;在秋冬季节,南海北部的潜热通量远大于南部;夏季南海潜热通量南部高于北部;从20世纪80年代初潜热通量逐渐增加。使用EOF经验正交分解,M-K检验方法分析南海潜热通量的多时间尺度变化,前3个模态的方差贡献率分别为:53.01%(主要为长期趋势)、17.4%(年代际变化)、6.71%(年际变化)。分析表明在年际尺度上南海贯穿流(LST)减少导致南海海表温度(SST)增温幅度上升,海气温差比湿差减小,从而导致潜热释放减少,潜热通量呈负异常;反之LST进入南海增多,海气温差比湿差变大,导致南海潜热损失减少,潜热通量呈正异常。     

南海潜热交换年际与年代际变化的分析探讨

根据一套客观分析潜热通量、基于绕岛理论诊断的南海贯穿流(LST)、南海热含量等月平均资料,分析南海表层潜热通量的年际和年代际变化特征。南海地区的潜热通量冬季强,春季的潜热通量弱;在秋冬季节,南海北部的潜热通量远大于南部;夏季南海潜热通量南部高于北部;从20世纪80年代初潜热通量逐渐增加。使用EOF经验正交分解,M-K检验方法分析南海潜热通量的多时间尺度变化,前3个模态的方差贡献率分别为:53.01%(主要为长期趋势)、17.4%(年代际变化)、6.71%(年际变化)。分析表明在年际尺度上南海贯穿流(LST)减少导致南海海表温度(SST)增温幅度上升,海气温差比湿差减小,从而导致潜热释放减少,潜热通量呈负异常;反之LST进入南海增多,海气温差比湿差变大,导致南海潜热损失减少,潜热通量呈正异常。     

南海表层水温年际变化的大尺度特征

通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.     

热带西北太平洋0~300 m热含量的年代际变化

太平洋是海表温度年际变化和年代际变化发生的主要区域,但对太平洋海洋热含量变化的研究相对较少。为此, 本文分析了1980—2020年太平洋上层(0~300 m)热含量的时空变化特征。基于IAP数据,本文首先利用集合经验模态分解法(EEMD)提取不同时间尺度的海洋热含量信号,并利用正交经验分解法(EOF)对不同时间尺度的海洋热含量进行时空特征分析,得到了太平洋0~300 m海洋热含量的年际变化、年代际变化以及长期变暖的时空特征。结果表明,除了年际变化之外,热带西北太平洋上层热含量还存在明显的年代际变化和长期变暖趋势。在东太平洋和高纬度西太平洋,热含量的年代际变化特征并不突出。热带西北太平洋热含量的年代际变化在1980—1988年和1999—2013年较高,而在1989—1998年和2014—2020年期间较低。此外,针对热带西北太平洋热含量的经向、纬向和垂向特征分析,发现这种年代际变化主要发生在5°N—20°N,120°E—180°E,次表层50~200 m范围内。热带西北太平洋热含量的年代际变化对全球海表温度的年代际变化有着重要作用。     

北部湾温度锋的季节与年际变化

采用8a(1991—1998)的卫星遥感海水表面温度资料(AVHRR SST)对北部湾温度锋的季节变化与年际变化规律进行了探讨。北部湾海区温度锋的季节态强弱趋势为春季最强，夏季、冬季次之，秋季最弱。在年际时间尺度上，温度锋强度与SST距平(SSTA)存在响应关系，表现在：1)SST正距平对应较弱的锋面产生，负距平对应较强的锋面产生，这种相关性在冬季表现得最为明显；2)锋面的强弱与SSTA绝对值存在正相关关系，即SSTA变化越大，锋面越强。在冬季，温度锋强度与海面风经向分量相关，在偏北风异常情况下，锋面较强；反之，锋面较弱。     

北太平洋热含量的年代际变化特征及其与阿留申低压的关系

使用经验正交函数(EOF)等方法,分析了北太平洋(20°～60°N,120°E～120°W)上层海洋热含量(HST)、海表面气压(SLP)、海表感热和潜热通量的年代际变化特征,并探讨了北太平洋HST与阿留申低压在年代际时间尺度上的关系。研究表明:第1特征向量能很好地代表北太平洋HST年代际尺度上的时间和空间变化特征。在近50a中,北太平洋HST具有明显的年代际变化特征,周期约为25a,其中在20世纪60年代中后期到90年代初存在一个较强的完整周期震荡。变化中心位于38°N左右的西北太平洋,且在155°W处向南延伸。根据北太平洋上层海洋HST的冷、暖异常和增、减热趋势,年代际背景场可分为冷态和暖态以及增热期和减热期。对比研究发现,在年代际尺度上,北太平洋上层海洋热含量的增、减热过程通过影响以西北太平洋为中心的海表热通量,进而对阿留申低压有一定的控制作用。热含量增热过程对应于弱的阿留申低压,减热过程对应于强的阿留申低压,阿留申低压的响应一般滞后热含量增、减热趋势变化1～2a。北太平洋年代际背景场对其年际变化有较强的调制作用,且这种年际变化跟ENSO事件有一定的对应关系。     

南海大尺度动力场年循环和年际变化

应用COADS风应力、Levitus温度资料，描述南海上层海洋动力场的年循环及其与热力场之间的关系和南海大尺度动力场的年际变化。针对冬、夏2个季节，分析Sverdrup环流场与上层海温之间的关系。研究发现，上层海温变化与上层海洋环流基本结构非常相似，即上层海温变化在一定程度上反映了南海Sverdrup平衡，而且随着浓度的增加，平均海温场与流函数场之间的对应关系更好。本文还着重分析了El Nino期间和La Nina期间的南海异常流函数场。研究发现，异常流函数场在El Nino期间的夏季主要是强化南海自身的环流结构，即强化南部反气旋式涡流（gvre)和强化北部气旋式涡流；冬季则削弱整个南海的气旋式流场。LaNina期间对夏季环流态的影响主要集中在南海北部，即削弱北部气旋式涡流，而对于南海南部的影响甚微；冬季则强化整个南海的气旋式流场。     

热带西太平洋海洋上层热含量的分布特征及其年际变化的分析

选用海面至20℃等温线所处深度水层的平均温度来表征研究海域海洋上层热含量。利用这一特征值，分析1986—1990年期间热带西太平洋边缘海域海洋上层热含量在秋季的分布特征和年际变化。结果表明：（1）热含量呈南高北低分布，在7．5－22．1°N范围内。以130°E断面为代表，热含量的平均递减率为0．179（℃／纬度）；（2）热含量的分布主要取决于环流系统，其等值线因受黑潮和棉兰老海流的影响而由纬向分布转向经向分布。某些区域因受暖涡及冷涡的影响而呈封闭状分布；（3）热含量的年际变化与E1Nino事件存在着很好的相关性，在E1Nino事件发生期间，热含量变得很低，高热含量（大于26．5℃）海区的分布范围明显缩小。     

南海海面温度的年际模态及其与季风强迫的关系

通过对COADS和OISST海洋气象资料的分析，以南海的海面温度异常(SSTA)为指示因子，在研究年际尺度上的南海与大尺度ENSO关系的基础上，进一步探讨了季风强迫下Ekman抽吸对SSTA年际变化的贡献。研究发现，南海SSTA滞后5个月时与：Nifio 3的SSTA相关系数最大，且其年际变化依方差贡献大小，分别有42．7月、25．6月及36．6个月的周期，这3个年际模态基本上能够描述海面温度的年际变异，为南海在大尺度ENSO背景下存在区域响应提供了重要的证据；应用Krause—Turner混合层温度方程对南海异常暖事件的研究表明，除了经向风应力异常，Ekman抽吸也是影响SSTA年际变异的主要因素，在某些异常年份甚至是主导因素，为南海SSTA年际变化的研究提供了重要的补充。     

全球海温异常的年代际变化

本文首先应用子波变换技术对１９５０￣１９９６年赤道东太平洋的逐月海温距平序列作了分析。发现海温异常存在着明显的准２年,准５年和年代际变化,１９９７年前后为海渐异常的年代际突变时间;然后用全球格点海温资料分析了年代际变化的空间特征,结果指出１９７７年后赤道东太平洋平均海温比１９７７年前的２８年平均海温增暖０．４￣０．５℃,而西北太平洋的海温降低达０．６℃,大西洋北部的年代际降温也达到０．６℃。     

用TOPEX/Poseidon资料研究南海潮汐和海面高度季节变化

采用引入差比关系法对南海TOPEX/Poseidon卫星高度计算资料进行了潮汐分析；根据所得潮汐调和常数对卫星高度计测得的海面高度进行潮汐订证，进而得到南海各季节的海面高度距平。结果表明，南海冬、夏季季风强盛期海面高度距平位相相反，南海中部夏季为正距平，且有2个正距平中心；冬季为负距平，且有2个负距平中心。春、秋季是不同的季风过渡期，海面高度距平分布也明显不同：南海中部春季为正距平，且只有1个正距平中心；秋季为负距平，且只有1个负距平中心。研究表明，长周期分潮Sa和Saa的叠加值可以很好地逼近南海海面高度距平。根据平均海面和海面高度距平得到了合成的海面高度和地转流场，发现南海表层地转流总体上是气旋式的；秋、冬季表层环流的西向强化十分明显，春、夏季较弱；冬季黑潮通过吕宋海峡进入南海北部，夏季基本上没有进入南海。