上层海洋对台风"凯萨娜"(2009)的响应特征

本文利用多源卫星遥感数据和Argo浮标数据对2009年台风"凯萨娜"过后,南海上层海洋的物理和生态响应特征进行了分析。结果表明,"凯萨娜"引起的上升流流速最大可以达到1.6×10~(–3)m/s,台风过后,海表面温度(SST)下降显著,最大降温幅度可以达到6℃,海表面高度降低,先前存在的中尺度冷涡进一步加强。台风过后,沿着台风路径,叶绿素浓度升高,最大值可以达到2 mg/m~3以上,初级生产力升高到台风过境前的5倍。SST的最大降温中心与海面高度下降区域以及叶绿素浓度升高的区域一致。Argo数据表明台风诱发了强烈的垂向混合和艾克曼泵吸,不同位置处,垂向混合和艾克曼泵吸的强度不一样。通过混合和泵吸过程,台风可以把海洋内部的营养盐输送到海洋表层,对整个南海的物理和生态过程有重要影响。     

黑潮区台风域海-气热输送量的计算

根据1972和1974年经过黑潮区的两个台风个例,计算和分析了台风各部位在不同的海气条件下热量输送的垂直分布特点。表明,在台风前部信风带中,热量垂直输送限于700hPa以下,在1000hPa处有约167.47—209.34J/(cm~2·h)的最大值,700hPa以上热量向下输送;在台风中心区,热量输送量最大,在1000hPa处接近420J/(cm~2·h),在850hPa附近可能有热输送量的最大值,其上随高度减小;在台风后部偏南气流中,向上热输送量较小;各层最大值不超过84J/(cm~2·h)。     

春季东海黑潮海表温度与风场的年代际变化特征

利用高分辨率遥感海表温度和海表面风场数据,通过经验正交分解(EOF)和合成分析等方法对春季(3—5月)东海黑潮海温暖舌和海表面风场的年代际变化特征进行分析。结果表明:春季黑潮海温暖舌存在明显的年代际变化特征,在1996/1997年发生由弱到强的位相转换,该年代际变化主要受到北太平洋涡旋振荡(NPGO)的调制。进一步研究表明,与气候态相反,春季黑潮海表温度和风场散度在年代际尺度上表现出显著的负相关关系,合成分析表明,该现象主要是由黑潮西侧东海陆架海域海温的异常增暖所造成。     

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。     

泰利台风对台湾东北黑潮入侵东海陆架影响的研究

本文利用卫星高度计数据和分析数据,并结合同时期现场深水潜标的流速观测数据,研究了超强台风泰利过境前后台湾东北附近海域流场、位势密度场、位势涡度场以及黑潮入侵东海陆架强度的变化。分析结果表明,泰利台风通过改变台湾东北陆坡附近海域的流场、位势密度场,显著地削弱(增强)了西段(东段)陆坡附近的位势涡度梯度,从而使得西段(东段)陆坡黑潮入侵东海陆架的强度显著增强(减弱)。此外,本文还区分了台湾东北西部陆坡附近表层的跨陆坡"上凸型"位势涡度分布与次表层的跨陆坡"下凹型"位势涡度分布,并认为次表层的跨陆坡"下凹型"位势涡度分布也应作为台湾东北西部陆坡附近"位势涡度障碍"的重要组成部分。本文的研究结果揭示了大气中的台风过程对台湾东北黑潮入侵东海陆架产生显著影响的关键过程及机制,相关结论可为台湾东北黑潮入侵东海陆架变化规律的研究提供有价值的参考。     

高度计资料监测日本以南黑潮主轴特性的变化

应用1993年至2001年TOPEX／Poseidon(以下简写为T／P)卫星高度计3条下行轨道的沿轨资料，计算分析了日本以南黑潮主轴的摆动特性，发现在1993年和2000—2001年010轨道上有2次空间尺度较大、持续时间较长的弯曲。黑潮处于平直路径时流速比较大；呈稳定弯曲状态时流速与多年平均值相差不大；而黑潮在两种稳态之间转换时，伴随着流速负距平的出现。     

关于东海黑潮流量某些特征的分析

基于1955-1990年G－PN断面资料，详细分析东海黑潮流量的分布特征及其变异，以进一步研究东海黑潮流量的变化规律。主要结果表明，（1）东海黑潮流量的多年平均值为22．7×106m3/s，春、夏和冬3季，流量的多年平均值相差甚小。（2）G－PN断面两段不同观测期间内，多年平均流量及其季节变化皆有一定差别。（3）东海黑潮流量的分有存在一定的区域性差异，与通过G－PN断面的流量相比，台湾东侧海域的黑潮流量较大，而吐噶喇海峡的流量略小些。     

反映台湾以东黑潮流量变化的海表面高度关键区域的确定

根据HYCOM模型结果,主要分析了台湾以东黑潮流量年际变化和海表面高度变化的相关性。得出黑潮流量的年际变化和台湾以东123°E~125°E,24°N~25°N区域的海表面高度年际变化相关性最好,而且相关系数可这0.8左右。在季节l生变化上,二者总体变化趋势也是比较一致的,但黑潮流量的变化滞后该区域海表面高度1个月左右。黑潮流量整体随时间的变化与该区域海表面高度的相关性也可达到0.73。因此可以看出,这个区域的海表面高度变化可以反映黑潮流量的变化趋势,本文定义这个区域为关键区域,这是对以往利用基隆和石垣两站水位差异常回归得到黑潮流量变化的研究方式的一种较大改进。通过分析影响关键区域海表面高度变化的机制,可以进一步得出影响黑潮流量变化的因素,从而对其进行预测。     

三次黑潮大弯曲形成机制的分析

通过对HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)高分辨率海洋环流模式(1/12°)数值模拟结果的分析发现,该模式对1993—2003年的模拟结果出现了3次显著的黑潮大弯曲现象。研究表明,日本以南这3次黑潮大弯曲路径的形成与2种机制有关:沿30°N西传的海洋Rossby波将太平洋145°E附近海面高度正异常信号传到九州岛东南海域是第二次黑潮大弯曲的主要形成机制;而冲绳海槽北部海水的位势涡度负异常则有利于九州岛东南反气旋再循环流海域海面高度正异常,有助于第一次和第三次黑潮大弯曲路径的形成。     

海平面变化对黑潮变异的响应

本文对黑潮影响海区海平面变化进行了分析.发现海平面变化与黑潮变异之间存在着密切关系.每当黑潮大弯曲发生时.海平面上升出现高值。另外还对海平面变化原因做了讨论。     

黄、渤海表层海温对台风过程响应数值试验

根据黄、渤海夏季由台风引起的异常海温的主要特点 ,构造一个简单而典型的台风过程模型 ,利用“近海异常海温数值预报模式”对海表层温度进行了数值试验 ,对台风过程中引起异常海温的各因子进行了定量分析 ,给出台风中心及其附近各点由各因子引起的变温率变化。试验表明 ,在台风作用下 ,冷水抽吸是引起异常低温的主要原因 ,大风夹卷的贡献占第二位 ,蒸发潜热的作用也不容忽视。数值模拟还清晰地显示出台风所引起的左弱右强的不对称降温效应以及表层暖水向外输运并在台风边缘下沉的现象。另外 ,还对近海异常海温预报模式的几个关键性问题及模式需改进之处进行了讨论。     

台风诱发暴潮极端潮位的预测方法

以杭州湾为例,根据水文站历史潮位资料,采用改进的灰色马尔可夫预测模型对台风诱发暴潮的极端潮位进行预测.同时采用复合极值分布理论对可能出现的极端潮位进行概率预测,使预测结果更为接近真实数值.     

西北太平洋海面高度异常对热带气旋的响应

采用一种海面高度异常(Sea Level Anomaly,SLA)对热带气旋响应的合成分析方法,即根据热带气旋的路径位置和运动方向对海面高度异常进行插值、旋转和平均,得到不同热带气旋强度下,以热带气旋最佳路径点为原点的海面高度异常场.利用该方法,基于Aviso卫星高度计数据和中国气象局热带气旋最佳路径数据,得到了199...     

南海东北部上层海洋对台风“莲花”的响应

台风过境会引起所经海域海洋环境要素场剧烈响应。本文通过分析南海东北部上层海域各要素对2015年第10号台风"莲花"的响应过程,发现以下规律:台风过境期间,海表温度(SST)影响台风的移动路径和强度,两次显著的台风移动方向偏转均发生在台风下垫面温度发生显著改变的条件下。台风吸收海表热量引起SST降低0～1.5℃,而这种热量(以短波辐射和潜热通量为主的海表净热通量)吸收引起的海表失热每秒可达60 W/m2,对台风移动过程产生影响。同时,台风过境时(7月6—9日)的SST降低与失热变化都存在一定的"左偏性"。台风引起的Ekman抽吸速率最高可达1.6×10-3m/s,引起台风过后(7月9日之后) SST的降低。通过对海面10 m风场、海表温度、降雨量进行EOF分析发现:风场在南海东北部海域呈东西反位相分布,风场增强持续时间约5天,具有显著"右偏性"且近岸的局部风场特征明显;降雨量在台风期间呈全域一致性的增加,持续时长约4天,具有显著"左偏性"且在吕宋岛北部局部降雨特征明显;SST在南海东北部绝大部分海域呈降温态势,时长超过8天,降温时间滞后风场约2～3天。整个降温过程(7月5—15日)受Ekman抽吸作用较海表失热作用更大,表现为在台风右侧降温更为显著。同时,台风移动速度越慢,降温效果越明显。台风过境时,粤东离岸流显著增强,上升流区的垂直温度降幅可达2.5℃且滞后流场响应约1～2天;垂直盐度降幅可达1.3 psu且滞后流场响应约2～3天。总体上看,温度在台风响应过程中起着重要的联结作用。     

黑潮源区及邻近海域海水密度跃层分析

根据该海域多年资料的分析结果,对该海域密度跃层作了比较详细的阐述,主要包括各类型跃层在不同季节的分布特征及其变化规律,并对密度跃层的成因作了一定的分析和探讨。     

东海陆架水对黑潮强剪切的动力学响应

黑潮冲击东海陆架的动力学效应可分解为两部分,黑潮直接入侵和黑潮强剪切作用。研究了东海陆架对黑潮强剪切的动力学响应。从均匀海水的位涡度方程出发,考虑水平摩擦、海底摩擦和地形抬升的共同作用,利用Fourier变换求解该方程得到解析解。计算结果表明,剪切作用所诱导的流环和海水涌升只局限在剪切点附近,这与卫星资料所显示的存在于台湾岛东北部海区的冷涡位置是一致的。     

东海黑潮热输送变异与经向风异常

根据日本气象厅1956-2003年在PN断面获得的观测资料和NCEP 850 hPa风资料,分析了东海黑潮热输送的变异特征,并探讨了冬、夏季热输送与风异常的关系.结果表明,黑潮通过PN断面多年平均的热输送达16.52×1014 W,热输送的年际和年代际变化都很明显,其主要变化周期为准2 a,5 a和22 a.黑潮热输送在1976年前后发生了一次由弱到强的气候跃变.黑潮热输送具有很强的长期的线性增加趋势,在1956-2003年增加了约6.51×1014 W.相关与合成分析结果显示,南海南部和黑潮流域上空的经向风异常对东海黑潮热输送的年际变化有重要影响,即当偏南风异常增强时,黑潮热输送将加强,反之将减弱.     

低云在不同季节对东海黑潮海洋锋响应的个例研究

本文采用高分辨率的CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星资料,结合欧洲中心的再分析资料,在东海黑潮区域分别选取冬、春、夏季的典型个例,对比分析层积云、层云、海雾3种边界层云。分析结果显示,层积云发生在高空槽后,云顶1.2~2.5km,云底0.7~2km,云顶平滑度差,海气界面不稳定,地表偏北风,边界层不稳定,底层混合均匀,云层上方有逆温层存在;层云发生在高空槽前,伴有强烈冷平流,位于地面低压前部,云顶高度300~700m,较平滑,云底不接地,海气界面稳定,地表南风,边界层稳定,有不接地逆温,云区无下沉运动;海雾发生在高空槽后,低层有暖平流,地面位于高压中心,雾顶小于700m,底部接地,雾顶最为平滑,海气界面稳定,地表南风,风速很小,边界层稳定,逆温层很低,并伴有强烈下沉运动,地表相对湿度大于90%。黑潮锋通过影响海气边界层,进而影响低云的高度、形态等特性,三种低云高度自南向北均逐渐下降,在SST大梯度区有突变,海雾与低云性质相似,在一定条件下可以相互转化。