东海海表温度持续增温的机制

本文依据第5次耦合模式比较计划(CMIP5)中的8个模式历史模拟与典型浓度(RCP4.5)试验的结果,探讨了1980—1999年东海海表温度(SST)持续增加的原因,预估了未来东海SST对温室气体持续增加的响应。研究表明:这8个模式都能模拟东海在1980—1999年有显著的SST持续增暖现象,集合平均后这20年增暖的速率为2.25℃/100a。而在RCP4.5试验中,8个模式集合平均后在2006—2055年这50年期间东海SST增暖的速率为2.32℃/100a。在历史模拟中,在1980—1999年期间东海SST持续增长的主要原因是海洋平流热输送加强,而大气调整导致的海面热通量影响比海洋平流热输送的影响小一个量级。在单纯温室气体增加的RCP4.5试验中,除了海洋平流热输送外,由于大气调整导致海面潜热、感热释放减少也是SST持续升温的主要原因之一,其贡献可以与海洋平流热输送加强同量级。对比分析模式对过去的模拟和未来单一强迫的情景试验结果,可以初步确定,在1980—1999年期间由于太平洋年代际变化导致的东海黑潮平流热输送增加是该阶段东海SST持续增加的主要机制。     

利用多年卫星资料分析青岛和茂名附近海域海面风场变化

文章围绕青岛海洋经济开发和茂名海洋气象基础科学综合试验对附近海域基础环境数据的需求,利用多年卫星资料开展了青岛和茂名附近海域海面风场统计分析研究。结果表明:青岛附近海域风向频率和风速频率最大的方向均为北,相对应的平均风速值为3.5m/s;茂名附近海域风向频率最大方向为ENE,风速频率最大方向为NNE,茂名附近海域平均风速值全年均大于青岛附近海域平均风速值,研究成果可为开展海洋气象业务观测和科学试验提供基础数据支持,为"一带一路"海上风能资源开发与利用提供决策支撑。     

海气界面热通量交换对南海深水海盆SST持续增暖的可能贡献

20世纪后50年南海深水海盆SST持续增暖了0.64℃,为了探究其持续增暖的机制,使用IPCC模式比较试验CGCM3.1(T47)、CGCM3.1(T63)、CSIRO-Mk3.0、GFDL CM2.0这4个模式输出资料中的辐射通量、湍流热通量、比湿、风、云量、气温、海平面气压及海温数据,计算了各海洋、气象要素的变化趋势,估算了热通量各分量,发现20世纪后50年期间SST的持续增暖似乎不能依据海面热通量的变化来解释。主要证据如下:夏季风的减弱使得海面潜热减少了约4.9W/m2,但由于海温升高、蒸发加强又使潜热增多了大约同样的值,使得夏季南海深水海盆总的潜热通量变化较小;夏季大气水汽含量的增多促使海面长波辐射增多了约1.8 W/m2,加上感热通量等变化的效应,海洋净得热增多了约3.0 W/m2;但是,20世纪后50年内冬季风的增强和冬季海温升高致使海洋潜热增多了约7.3 W/m2。由于20世纪后50年潜热释放大于海面长波辐射增多,无法只用海面热通量解释SST持续增暖现象,指出了南海海洋动力过程可能在维持南海深水海盆50年来SST持续增暖中的重要性。     

卫星遥感南海海表面日增温的时空变化特征

利用搭载在Aqua和Terra卫星上的MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer)、AMSR-E(advanced microwave scanning radiometer for the earth observing system)传感器测量反演的昼夜海表温度(SST),计算海表面日增温(sea surface diurnal warming),分析南海海表面日增温的短期和年变动特征。受观测平台过境时间、传感器测量SST方式、反演算法等影响,MODIS/Aqua计算的日增温幅度略大于AMSR-E/Aqua和MODIS/Terra,但在表征南海海表面日增温的时空分布特征以及变化趋势上三者并未见显著性差异。南海海表面日增温在时间分布上以冬季为最小,春季为最大;在空间分布上则是南部海域大于中部和北部海域,东部海域大于西部海域。春夏之交的吕宋海峡西北部尤其容易发生日增温事件。海表面日增温与太阳辐射、风速、云量等影响有关,其中风速与海表面日增温显著负相关。     

Spatial and Temporal Scale Variations of Sea Surface Temperature in the East Sea Using NOAA/AVHRR Data

Sea surface temperature fields in the East Sea are composed of various spatial structures such as eddies, fronts, filaments, turbulent-like features and other mesoscale variations associated with the oceanic circulations of the East Sea. These complex SST structures have many spatial scales and evole with time. Semi-monthly averaged SST distributions based on extensive satellite observations of SSTs from 1990 through 1995 were constructed to examine the characteristics of their spatial and temporal scale variations by using statistical methods of multi-dimensional autocorrelation functions and spectral analysis. Two-dimensional autocorrelation functions in the central part of the East Sea revealed that most of the spatial SST structures are anisotropic in the shape of ellipsoids with minor axes of about 90–290 km and major axes of 100–400 km. Two dimensional spatial scale analysis demonstrated a consistent pattern of seasonal variation that the scales appear small in winter and spring, increase gradually to summer, and then decrease again until the spring of the next year. These structures also show great spatial inhomogeneity and rapid temporal change on time scales as short as a semi-month in some cases. The slopes in spectral energy density spectra of SSTs show characteristics quite similar to horizontal and geostrophic turbulence. Temporal spectra at each latitude are demonstrated by predominant peaks of one and two cycles per year in all regions of the East Sea, implying that SSTs present very strong annual and semi-annual variations. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

中国南海海表面温度与对流关系初探

利用1985年1月～2009年7月月平均海表面温度(SST)和代表局地对流的对外长波辐射(OLR)资料,讨论中国南海海表面温度与局地对流之间的关系。结果显示,在气候平均意义下,南海对流增强所需的SST阈值为27℃,即当SST低于27℃时,南海OLR值高于240 W/m2,并且随SST的升高变化不大;SST超过27℃后,随着SST的升高,OLR迅速减小,对流强度不断增强。与一般热带海洋不同之处在于SST超过29.5℃后对流仍加强。冬季风阶段(10月～次年4月)SST值较低,对流受到抑制,即使在3、4月SST高于27℃时对流强度仍较弱;5月为南海夏季风爆发月,SST较4月仅升高1℃,但对流强度显著增强;夏季风阶段(6～9月)南海的高温暖水使对流在平均意义上维持高值,但对流的变化与局地SST变化之间的关系不明显。     

利用卫星高度计风速资料研究海面粗糙度

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事都非常重要,但对海面粗糙度的现场观测资料非常少, 这大大制约了对海面粗糙度的认识。利用 TOPEX 高度计风速资料实现了对海面粗糙度的反演,并利用 1993 年和1998 年两年的资料对西北太平洋海域的海面粗糙度进行了研究。     

利用卫星遥感资料估算海面太阳辐照度的初步结果

本文在分析了若干由卫星信息提取地表的太阳辐照度物理模式的基础上,将１９９５年５月２６日的ＮＯＡＡ卫星ＡＶＨＲＲ资料经适当变换后,选用Ｈａｙ和Ｈａｎｓｏｎ模式估算并分析了黄渤海３５°～４０°Ｎ、１２０°～１２５°Ｅ海区的海面太阳辐照度值。文中指出,卫星测量可成为海面太阳辐照度观测的有效手段。建议：１）尽快在国内开展这方面的研究;２）应进行海洋实况测量（最好是卫星过境时同步进行）;３）建立从卫星资料提取我国海区海面辐照度的适用算法。     

东海海表面温度长期变化趋势研究

通过对卫星海表面温度资料的分析，研究了东海表面温度的长期变化趋势。发现东海存在41个月左右的变化周期，并与ENSO有一定的关系。海表面温度变异最大的区域在东海北部由长江口至济州岛南部区域。     

Validation of Daily Amplitude of Sea Surface Temperature Evaluated with a Parametric Model Using Satellite Data

The authors have verified a regression model for the evaluation of the daily amplitude of sea surface temperature (ΔSST) proposed by Kawai and Kawamura (2002). The authors investigated the accuracy of satellite data used for the evaluation and showed that ΔSST error caused by satellite data error is less than ±0.7 K. The evaluated ΔSSTs were compared with in situ values. Its root-mean-square error is about 0.3 K or less, except for a coastal region, and it has a bias of more than +0.1 K in the tropics. This bias can be removed by considering latent heat flux. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

两种卫星遥感海面温度数据的处理技术

论文首先通过从网上获取AVHRR的2001年海面温度月平均数据和WOA01的海面温度季度平均数据资料,然后利用fortran程序读取数据和初步处理数据,并利用matlab软件和surfer作图工具绘制了两组不同数据的等值线图,最后对图像进行了分析,对比两组海面温度分布图。     

利用卫星资料分析黄海海表温度的年际与年代际变化

海表温度长期变化在一定程度上反映了海域的气候变化信号,卫星遥感资料是获取高时空分辨率水温长期变化的有效手段。基于国家海洋局1982—1999年黄海断面监测器测数据的2 954组水温数据对时空匹配的卫星(NOAA/AVHRR)反演海表温度(SST)进行校验,计算得到卫星反演SST系统偏差为(0.18±1.00)℃。卫星反演的水温空间分布以及长期变化趋势与器测趋势较为一致,可以用来研究海域SST长期变化规律。利用校验后1982-01～2011-08NOAA/AVHRR的SST数据,分析了该时段黄海冬夏季代表月2、8月海表水温的变化规律。结果显示:(1)近30a,黄海冬季水温有2次跃迁:1989—1990年由冷至暖的状态跃迁,2000-2001年出现由暖至冷的状态转变;1990年代冬季水温达最高,相比1880年代,水温升高1.07℃,新世纪水温稍有降低,水温较1990年代下降了0.53℃,温度变化较大区域位于北黄海、山东半岛沿岸,苏北浅滩毗邻海区,该区SST与局地经向风场存在显著正相关,且北极涛动通过影响冬季风间接影响黄海水温变化;(2)夏季海表水温在1994—1995年呈现由冷至暖的状态跃迁,冷、暖期水温相差0.57℃,水温变化较显著的区域为黄东海分界处,其具体变化机制需深入研究。     

红外和微波辐射计反演海表面温度的比较

介绍了红外辐射计和微波辐射计测量海表面温度的原理,分析了它们各自在反演海表面温度时的差异。在全球范围的海表面温度的遥感监测中,红外辐射计和微波辐射计的遥感精度受到多种因素影响。传感器本身的噪音、算法反演精度、传感器分辨率、搭载卫星的全球覆盖率等自身因素使辐射计的探测资料产生差别;大气状况、海面风速、测量海洋不同深度海水的表征温度等外界因子也同时影响着红外辐射计和微波辐射计的遥感精度。了解红外波段和微波波段的辐射计在各方面的优劣,有助于发挥各自特长,有效提高卫星监测海表面温度的精度。     

Improved Scheme for Determining the Thermal Centroid of the Oceanic Warm Pool Using Sea Surface Temperature Data

During the past two decades, concern about the western Pacific Warm Pool (WP) has been growing following the recognition of its significant role in global climate change and its close association with El Nino-Southern Oscillation phenomena. A fundamental issue in WP related studies is to locate its centroid and track its trajectory. The method used by some previous researchers for estimating the WP position seems to oversimplify the problem to a purely geometric one. This, however, is found to be systematically biased in both zonal and meridional directions. A new scheme for determining the WP centroid, which takes into account the thermal structure of the surface water, is proposed, resulting in a significant improvement in precise tracking of the WP trajectory compared to previous results.     

Trends of sea surface temperature and sea surface temperature fronts in the South China Sea during 2003–2017

The trends of the sea surface temperature(SST) and SST fronts in the South China Sea(SCS) are analyzed during2003–2017 using high-resolution satellite data. The linear trend of the basin averaged SST is 0.31°C per decade,with the strongest warming identified in southeastern Vietnam. Although the rate of warming is comparable in summer and winter for the entire basin, the corresponding spatial patterns of the linear trend are substantially different between them. The SST trend to the west of the Luzon Strait is characterized by rapid warming in summer, exceeding approximately 0.6°C per decade, but the trend is insignificant in winter. The strongest warming trend occurs in the southeast of Vietnam in winter, with much less pronounced warming in summer. A positive trend of SST fronts is identified for the coast of China and is associated with increasing wind stress. The increasing trend of SST fronts is also found in the east of Vietnam. Large-scale circulation, such as El Ni?o, can influence the trends of the SST and SST fronts. A significant correlation is found between the SST anomaly and Ni?o3.4 index, and the ENSO signal leads by eight months. The basin averaged SST linear trends increase after the El Ni?o event(2009–2010), which is, at least, due to the rapid warming rate causing by the enhanced northeasterly wind. Peaks of positive anomalous SST and negatively anomalous SST fronts are found to co-occur with the strong El Ni?o events.     

HYCOM模式对赤道及北太平洋海表温度的模拟

根据2种海气通量数据集(COADS、ECMWF)和2种海气通量块体参数化方案(常数块体参数化方案和非常数块体参数化方案)的不同结合,构成4组数值实验,使用HYCOM数值模式分别模拟了赤道及北太平洋的气候态海表温度。实验结果表明:(1)非常数块体参数化方案优于常数块体参数化方案;在太平洋40°N～20°S区域内,采用前者得到的年平均海表温度比Pathfinder卫星资料高约0.21℃,而采用后者得到的年平均海表温度比Path-finder卫星资料高约0.63℃。(2)HYCOM数值模式很好地模拟了赤道及北太平洋的气候态海表温度变化及西太平洋暖池空间分布的月变化。特别是实验2(采用COADS数据集和非常数块体参数化方案),在太平洋40°N～20°S区域内,冬、春两季平均SST仅比Pathfinder卫星数据集高0.02℃。(3)不同海气通量数据会对模拟结果产生明显影响。对比采用COADS数据集的实验2结果与采用ECMWF数据集的实验4结果可以发现,在模拟区域的西北部,实验2比实验4的年平均SST高约1℃;在模拟区域的东南部,实验4比实验2的年平均SST高约1℃。两者差的最大值出现在58°N、140°E附近及中国渤海,实验2比实验4的年平均SST高约4℃。     

HY-1卫星海温反演的误差分析

分别利用GTS船舶报海温数据和NOAA卫星海温数据分析了HY-1卫星海温反演误差。结果显示,对于GTS海温数据,RMS为1.26℃;对于NOAA卫星海温数据,RMS为0.94℃。影响HY-1卫星海温反演精度的主要因素为大气中的水汽吸收和云覆盖。另外,对HY-1卫星海温反演中的大气校正和云检测技术的改进进行了探讨。     

南黄海海面大气长波辐射计算方法的比较

利用了"中国近海海洋综合调查与评价"项目在南黄海区获得的海-气通量观测资料,对一些常用的计算海面大气长波辐射通量的经验公式进行了比较.结果表明,采用Clark和Josey各自提出的经验公式所得的计算结果与实测结果具有较好的一致性;而利用Bignami和Bunker提出的经验公式计算的海面大气长波辐射通量值与实测资料则存在着较大的误差.出现差别的原因可能与不同经验公式所选参数密切相关.     

基于SMOS卫星数据的海表面盐度模型

海表面盐度是研究海洋对全球气候影响以及大洋环流的重要参量之一,而卫星遥感技术是获取海表面盐度数据的最有效方法.目前,L波段的SMOS和Aquarius/SAC-D遥感卫星正在用于探测海表面盐度,并根据卫星观测数据和物理机制反演出海表面盐度的产品.但在某些近陆地区域,由于淡水流入及陆地射频(RFI)等因素影响,卫星反演盐度的产品精度较低.文中利用“东方红2号”科学考察船的实测数据、SMOS卫星数据,首次针对中国南海海域提出了用贝叶斯网络模型计算海表面盐度,并用验证数据集(实测Argo盐度)对模型进行适应性评估.经过计算,模型误差和验证误差分别为0.47 psu和0.45 psu,而相应的SMOS Level 2产品的精度分别为1.90 psu和1.82 psu.此模型为海表面盐度的计算提供了一个新方法.     

海面温度变化影响台风"海棠"强度的数值研究

通过对台风"海棠"5 d的数值模拟,研究海表温度(SST)变化对台风强度的影响。与NCEP月平均海表温度相对比,在中尺度大气模式中引入热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪(TMI)/先进微波扫描辐射计(AMSR-E)来考察SST对台风"海棠"路径和强度的影响。研究结果表明,每天变化SST的试验模拟的台风强度和路径整体效果不错;模拟的台风路径不敏感于SST的变化,而台风强度的变化不仅取决于由于台风移动引发的SST冷却的幅度大小,而且取决于SST冷却区域的相对位置。在台风"海棠"强烈发展过程中,台风中心右侧冷却区对台风中心气压影响很小;台风强烈发展过后,SST冷却区开始影响台风强度,但造成台风中心气压下降幅度不大,6 h内台风中心气压减弱约3.9 hPa。海面热量通量和海面风速与SST的分布都有良好的相关性:在SST变化为正值的暖水区,感热通量和潜热通量都是一个正的通量分布的极值区,并有风速极大值区域存在;在台风右侧相应的冷却区,则存在着负的通量异常和风速极小值区域。