全球百年海表面温度年际和年代际变化特征分析

利用100 a(1903—2002年)HadiSST的逐月资料,将全球海表面温度异常(SSTA)作为整体进行经验正交函数分解(EOF分解),提取了控制各大洋SSTA的主导模态和各大洋之间的联合模态,分析了相应的空间分布和时间序列。研究结果表明:SSTA变化最剧烈的海区是赤道中东太平洋、西北大西洋湾流海区和北太平洋黑潮延伸体海区。热带太平洋厄尔尼诺和南方涛动是主导模态并具有2~7 a周期的年际变化;SSTA变化第二主模态和第三主模态都是以大约70 a为周期的年代际变化为主的跨大洋联合模态。第二主模态的空间分布主要表现为中纬度北太平洋和北大西洋反位相、热带太平洋与大西洋反位相的太平洋-大西洋双偶极子型分布。SSTA变化的第三模态主要呈现南北半球海洋反位相的特征,为北太平洋-北大西洋-南大洋联合模态。第四模态基本上是反映各个不同海域特有的局地海洋-大气相互作用模态,该模态的时间序列具有1~4 a周期的年际变化和约9 a周期的年代际变化。     

东山岛外海表层水温的亚潮频波动初步研究

本研究通过对东山岛外海浮标观测的表层水温(SST)数据进行分析,发现2016、2017年夏季东山岛外海表层水温均存在周期为5~8 d的亚潮频波动信号,最大振幅分别为3.1 ℃和2.1 ℃。结合卫星遥感SST数据以及风场数据,采用小波分析、交叉小波分析等方法对该现象进行研究分析,结果表明：2016年夏季表层水温中出现的亚潮频波动信号源自短波辐射,表层水温变化滞后短波辐射1天左右;2017年夏季的亚潮频波动源自沿岸风应力,表层水温变化滞后沿岸风应力2天左右。2016年和2017年表层水温出现的亚潮频波动均与台风有关,但信号的来源出现差异是因为2017年台风过境引起了较强的沿岸风松弛现象,在沿岸风中出现了亚潮频波动信号,沿岸风影响上升流变化,进而引起表层水温的变化;2016年由于台风过境引起的沿岸风松弛现象较弱,沿岸风中并未出现亚潮频波动信号,而表层水温中的亚潮频波动信号源自短波辐射,这可能与台风引起局地天气系统的变化有关。     

Examination of the merged sea surface temperature using wavelet analysis

In the previous study, merged sea surface temperature (SST) dataset called “New Generation SST” has been produced from several infrared and microwave satellite SSTs through an objective mapping. Here we examine the merged SST by comparison with moored buoy SST at 1 m depth, which is treated as true sea surface temperature. Comparison between wavelet spectra of merged and buoy SSTs shows that the former have larger amplitudes than those of the latter, which is partly explained as an aliasing effect due to TRMM Microwave Imager (TMI) aboard Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) sampling on merged products. Coherency between wavelet-decomposed merged and buoy SSTs has high values in autumn and low ones in winter to spring. In winter, phase differences between them are positive, meaning that wavelet components of merged SST lag those of buoy SST. Reasons for delay and low coherency are: (1) seasonal components of merged SSTs are strongly affected by a lack of infrared SSTs due to clouds in winter, and (2) small-scale oceanic features, undetectable by coarse-resolution microwave SSTs, are blurred by the merging process. Improvements of merging methodology are discussed with regard to present study results.     

基于CORA资料的中国海海表面温度季节和年际变化特征分析

基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA),采用经验正交函数分解方法(EOF)分析了海表面温度(SST)的季节及年际变化特征,并用相应的SODA、AVHRR以及Levitus资料对CORA做了对比评估。相比于AVHRR而言,CORA资料SST的偏差和均方根误差均小于SODA,相比Levitus资料而言CORA资料温度盐度的均方根误差随深度的变化皆小于SODA。 CORA与SODA资料相比,两者前3个模态的时空分布大体一致,区别在于CORA资料能更好地反映参量的一些细微特征。结果表明,CORA资料能很好的刻画中国近海SST的季节、年际变化特征,尤其是黑潮流经区域SST的局地变化特征。季节EOF第二模态显示的是SST对由风引起的潜热释放的响应特征。第三模态刻画了冬夏转换季的分布特征,主要揭示了东北-西南走向的锋面特征。SST年际变化与ENSO密切相关,区域平均的南海SSTA与Nino指数的吻合程度CORA优于SODA。     

Stokes漂流对全球海表面温度模拟的影响

Stokes漂流对海洋上混合层中的流场和温度场结构具有不可忽视的作用。本文基于WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的海浪要素计算得到Stokes漂流,将其引入SBPOM模式的动量方程中,从体积输运的角度研究Stokes漂流对全球海表面温度的影响。分析发现Stokes漂流与Stokes输运在全球呈现高纬度强于中低纬度的带状分布特征,且这种流动与输运对全球海表面温度具有降温作用,该降温作用的分布与全球Stokes输运强度相对应,高纬降温作用大于中低纬度,特别是南极绕极流海域平均降温明显大于其余海域,最大降温可达1.5℃,且全球月平均降温超过0.1℃。     

Difference characteristics of sea surface temperature observed by GLI and AMSR aboard ADEOS-II

This study compares infrared and microwave measurements of sea surface temperature (SST) obtained by a single satellite. The simultaneous observation from the Global Imager (GLI: infrared) and the Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR: microwave) aboard the Advanced Earth Observing Satellite-II (ADEOS-II) provided an opportunity for the intercomparison. The GLI-and AMSR-derived SSTs from April to October 2003 are analyzed with other ancillary data including surface wind speed and water vapor retrieved by AMSR and SeaWinds on ADEOS-II. We found no measurable bias (defined as GLI minus AMSR), while the standard deviation of difference is less than 1°C. In low water vapor conditions, the GLI SST has a positive bias less than 0.2°C, and in high water vapor conditions, it has a negative (positive) bias during the daytime (nighttime). The low spatial resolution of AMSR is another factor underlying the geographical distribution of the differences. The cloud detection problem in the GLI algorithm also affects the difference. The large differences in high-latitude region during the nighttime might be due to the GLI cloud-detection algorithm. AMSR SST has a negative bias during the daytime with low wind speed (less than 7 ms⁻¹), which might be related to the correction for surface wind effects in the AMSR SST algorithm.     

Comparison of AVHRR measurements of sea surface temperature with surface observations around New Zealand

Multi‐channel Advanced Very‐High Resolution Radiometer (AVHRR) images of sea surface temperature (SST) in the New Zealand region have been archived since 1989. A comparison of these data with conductivity‐temperature‐depth (CTD) and expendable bathythermograph (XBT) data shows that the AVHRR temperatures are about 7% too high (when expressed in °C). Once the AVHRR temperatures have been corrected, they measure SST with an uncertainty of about 0.7°C.     

基于DINEOF的风云极轨气象卫星海表温度重构方法研究

海表温度是表征海洋表层热力状况的重要海洋参数,日均全天候覆盖的海温观测数据可为服务台风监测及其他海洋灾害时空演变的精细化预报提供数据支撑。可见光红外扫描辐射计和中分辨率光谱成像仪反演的海温产品具有较高的空间分辨率,但是红外遥感反演的海温产品受到云、雾和霾的影响,在云下存在大面积、无规律的缺值;微波辐射计反演的海温产品空间分辨率低,但可穿透云层,实现全天候海温观测。本文基于风云三号B、C、D三颗极轨气象卫星红外和微波遥感仪器反演的海温资料,利用经验正交函数插值法(DINEOF)重构得到全球海表温度产品。与全球分析场日平均海温OISST数据进行比较可知：原始海温资料的均方根误差为0.59~0.70℃,DINEOF重构后海温资料均方根误差降至0.10~0.34℃;相关系数从0.33~0.48提升到0.78~0.98。多传感器重构海温数据空间分布上连续可信,能够监测不同季节的海温变化特征及暖池空间模态。风云三号气象卫星微波遥感的加入显著提升了重构海温的空间连续覆盖率和时间分辨率。     

基于均一化观测序列的成山头海表温度气候变化特征分析

文中利用加拿大环境部气候研究中心研发的惩罚最大t检验方法,选取均一的邻近气象站为参考站,结合元数据信息,对1960-2017年成山头海洋站海表温度序列进行了均一性检验与订正。利用订正后的海表温度序列对成山头海温气候变化特征进行分析。结果表明,订正前后年平均海表温度趋势发生了明显改变,表现出海温上升趋势较订正前加强的特征,增暖趋势由订正前的0.04℃/10 a上升到0.15℃/10 a,其中最暖的5个年份多发生在1980年以后,分别为1973年、1989年、2002年、2007年和2017年。海表温度总体呈显著上升趋势和明显的年代际波动,20世纪60年代至80年代末为偏冷阶段,之后开始增暖,20世纪90年代至今为偏暖阶段。1960-2017年,成山头的海温突变点在1987年,是一次增暖性突变,与中国大陆的气温突变特征和气温变化阶段性特征非常一致。     

浙南沿岸海表面温度分布特征(英文)

文章根据浙南沿岸3个海洋观测站大陈、坎门、南麂站51a(1960～2010年)SST观测资料,进行统计分析,得出SST时空分布特征。结果表明,浙南沿岸的SST总体呈现北低南高的趋势,冬季南北差异最小,夏季南北差异最大;51a年浙南沿岸SST总体呈现上升趋势,上升速率为0.017°C/a;SST变化存在3.5a、5a～6a、2a～7a及11a左右的振荡周期;SST主要由年循环分量决定,谐波拟合效果良好。     

基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析

利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”历史资料并结合Pathfinder 卫星遥感资料, 对中国近海的海表面温度（SST）多年变化情况进行了分析讨论, 给出了变化趋势。针对1963～1996 年和1985～1996 年两个时间段, 对夏季和冬季中国近海SST 的长期变化趋势进行了分析。结果表明, 在中国近海除个...     

Quality control methods for KOOS operational sea surface temperature products

Sea surface temperature SST obtained from the initial version of the Korea Operational Oceanographic System(KOOS) SST satellite have low accuracy during summer and daytime. This is attributed to the diurnal warming effect. Error estimation of SST data must be carried out to use the real-time forecasting numerical model of the KOOS. This study suggests two quality control methods for the KOOS SST system. To minimize the diurnal warming effect, SSTs of areas where wind speed is higher than 5 m/s were used. Depending on the wind threshold value, KOOS SST data for August 2014 were reduced by 0.15°C. Errors in SST data are considered to be a combination of random, sampling, and bias errors. To estimate bias error, the standard deviation of bias between KOOS SSTs and climatology SSTs were used. KOOS SST data yielded an analysis error standard deviation value similar to OSTIA and NOAA NCDC(OISST) data. The KOOS SST shows lower random and sampling errors with increasing number of observations using six satellite datasets. In further studies, the proposed quality control methods for the KOOS SST system will be applied through more long-term case studies and comparisons with other SST systems.     

六种遥感海表温度产品的比对分析

海表温度(sea surface temperature, SST)产品是研究全球海洋大气系统的重要数据源, 在海洋相关领域的研究和应用方面具有重要价值。对2007年1和7月的六种不同SST产品(AVHRR-only, AMSR+AVHRR, NCODA, RSS, RTG-HR和OSTIA)在南大洋阿古拉斯回流(Agulhas Return Current, ARC)与绕极环流交汇区域的产品特性进行了比对统计分析, 包括SST分析、SST梯度分析、统计参数分析和波数谱分析。分析结果表明产品之间SST时空变化分布的整体趋势一致, RTG-HR在空间分布上过于平滑, OSTIA解析的大洋锋面最弱, RSS包含噪声较多, NCODA相对其他产品存在较大偏差。发现在AVHRR数据的覆盖率较好的情况下与以红外数据构建的AVHRR-only相比, AMSR数据并不能提供更多的SST信息, 反而会降低产品的空间解析能力。     

北太平洋海表温度及各贡献因子的变化

采用1958年1月至2007年12月SODA海洋上层温度的月平均资料,基于海温变化方程和统计分析方法,分析了北太平洋海表面温度(SST)异常特征及各局地因子贡献比例的变化。结果表明,伴随着1976/1977风场最强中心位置的南北移动,形成了两个北太平洋SST年际-年代际变化的异常中心:一个是位于30°N附近的副热带海盆内区,SST异常主要受风应力强度的主导;一个是位于40°N附近的副热带和副极地环流交汇区,SST异常主要受风应力旋度的位置即风场位置的影响。在副热带海盆内区,最强降温发生在1978-1982年,SST异常的主要局地贡献因子为海表热通量和经向平流,二者所占比例和约为50%~60%,均为同相增温或降温作用,余项所占比例约为20%~50%。在副热带和副极地环流交汇区,海盆内区和西部边界区的SST异常的跃变时间同为1975年,但是内区的垂直混合项的跃变时间早于西部5年左右。SST异常的主要贡献因子为海表热通量和经向平流,但在1983-1988年海温强降温期间,经向平流项贡献大于海表热通量项的贡献。两个区域的垂直混合项均为降温贡献,虽然量值小却显示出很强的年代际变化信号。平流项中经向平流最大,垂直平流最小。     

变分伴随数据同化在海表面温度预报中的应用研究

将变分伴随数据同化技术应用于海表面温度(SST)数值预报.采用中国近海海表面温度短期数值预报模式,将船舶测报海表面温度同化到该模型中,对SST初始场进行优化.文中给出了中国近海SST数值预报同化模型5d试报结果与观测值的比较,整个区域的均绝差由同化前的2.71℃降至0.87℃,即变分伴随数据同化对改进SST数值预报的效果是比较明显的,表明它可成为SST数值预报初始化的新方法.     

1985-2005年东海海表温度时空变化特征分析

利用1985-2005年间AVHRR辐射计获取的东海海表温度资料,研究其时空变化特征.1985-2005年间东海海表平均温度总体呈上升趋势.对东海海温距平(SSTA)进行经验正交函数(EOF)分解,得到其2个主要变化模态,EOF1占总方差变化的34.8％,主要变化周期为3～5 a,表示1985-2005年中东海绝大部分...     

印度洋-太平洋暖池海域表层水温分析

利用1951~2003年HadISST资料集的表层海水温度（SST）资料,讨论了印度洋-西太平洋暖池（IPWP）海域,尤其是印度尼西亚贯穿流（ITF）及其周边海域SST的季节及年际变化的时空特征.研究结果表明,整个研究海域SST的年际变化均与ENSO相关,但印度洋与南海的响应特征与西太平洋的相反且不同步.前者海温变化滞后Nio3指数3~6个月,而热带太平洋西边界和ITF流经海域海温则超前1~3个月.沿ITF及其东印度洋出口,SST的年际变化规律不同于热带印度洋而与太平洋的相似,分析表明其在较大程度上受到ITF海洋桥的影响.在季节尺度上,印度洋和太平洋赤道海域SST的波动规律也有明显不同.以巽他岛弧（苏门答腊、爪哇和小巽他群岛）为界,从赤道西太平洋向西沿ITF流径,太平洋一侧SST的季节变化以0.5a周期的波动占主导,印度洋一侧则以1a周期占主导.     

用HJ-1B IRS数据反演海表温度的2种辐射传输方程改进算法

针对使用NCEP再分析数据和辐射传输方程法反演SST出现偏差较大的问题,以HJ-1B SST反演为例,从修正大气透过率入手,提出中心点算法和均值点算法2种辐射传输方程改进算法。2种改进算法对大气透过率偏差和HJ SST反演偏差均有明显改善,反演的HJ SST与MODIS SST均呈现显著的一致性。MODIS SST验证表明2种改进算法的平均偏差和均方差在0.5 ℃左右;浮标SST验证表明均值点算法的反演精度较高,其平均偏差为0.55 ℃,而中心点算法的为0.81 ℃。     

The effects of different sea surface temperature distributions over the western Pacific on the summer monsoon properties

A modified and improved primitive equation numerical model with p-sigma incorporated vertical coordinates is used to simulate the effects of different sea surface temperature distributions over the western Pacific on the summer monsoon properties. The different sea surface temperature (SST) distributions are automatically generated in the time integrations by using two different SST models, one of which is called the deep ocean model (DOM) and the other the shallow ocean model (SOM). The SST generated by the DOM has the distribution pattern of the initial SST which is similar to the pattern in the cold water years over the western Pacific, while the SST generated by the SOM has the pattern similar to that in the warm water years. The differences between the experimental results by using DOM and SOM are analyzed in detail. The analyses indicate that the most basic and important characteristics of the summer monsoon climate can be simulated successfully in both experiments, that means the climatic propert     

北太平洋海温与福建后汛期降水量的关系

本文应用奇异值分解方法给出同期和前期北太平洋海温与福建后汛期降水量相互匹配的空间典型分布型．分析结果表明，无论同期还是前期北太平洋海温与福建后汛期降水量之间均存在着清晰的遥相关．同期的赤道中东太平洋海温异常增高、日本以东洋面海温偏低，福建后汛期降水量偏少；另外，闽南地区后汛期降水量与同期NINO西海区和黑潮海区的海温成正相关关系．冬、春季出现厄尔尼诺现象时，次年福建尤其是闽南沿海后汛期降水量将偏少．