海面状态参数化对海上大气边界层数值模拟的影响研究

由于海上大气边界层的下垫面是复杂多变的海面,因此海面状态的参数化对海上大气边界层数值模拟起到十分关键的作用.采用高分辨率的大气边界层模式进行敏感性试验研究,讨论了不同海面参数化方案对海上大气边界层数值模拟产生的影响.结果表明:几种海面粗糙度参数化方案在中低风速下模拟垂直结构主要的差异出现在边界层和自由大气分界面上;考虑...     

一个嵌套于MM5的高分辨率大气边界层模式

以ARPS中尺度大气模式的边界层模块为基础,发展一高分辨率的大气边界层模式并将其嵌套于中尺度大气模式MM5,利用MM5的积分结果作为运行边界层模式的初值和边界强迫外参数,模式的10m风速结果和海上平台观测值相比有很好的一致性,模式的其他结果接近中尺度MM5的结果.该模式与MM5模式嵌套能得到更高分辨率的大气边界层的气象要素和参数的预报结果,提供高分辨率海洋模式的大气强迫或与其耦合,从而弥补目前大气模式和海洋模式的分辨率相差太大的不足.     

夜间海面上空大气边界层结构的研究

本文建立一个一维数值边界层模式,以模拟海面上夜间大气边界层结构的基本特征及其变化规律,用Wangara资料进行的数值试验表明,该模式模拟的结果与实测结果吻合较好,又以在西太平洋上进行的AMEX探测资料(1987)为初始场,对海面上大气边界层进行数值模拟,并比较夜间海、陆上空大气边界层结构的差异。     

1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化

在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显.     

卫星SAR图像的海洋大气边界层特征参数的反演

针对中国南海ERS-2／SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。结果表明,2种反演方法的结果符合较好,在一定程度上说明利用协方差方法和惯性子域方法从卫星SAR图像反演海洋大气边界层参数的有效性。     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

春季南海北部上混合层的数值模拟与数值实验

根据 1 998年南海季风实验 (SCSMEX)北部“实验 3号”调查船的观测资料 ,采用一维湍动能模式 (TKE模式 ) ,对春季南海北部的SST及混合层随时间变化特征进行了数值模拟和数值试验。结果表明 ,TKE模式能够很好地模拟南海北部的海表面温度SST和上混合层深度随时间变化基本特征。在南海 5— 6月 ,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化 ,短波辐射是SST的主要维持机制 ;短波辐射会使SST升高 1— 4℃ ;风的垂直混合作用主要是抑制了SST的日周期振荡。春季南海海面潜热通量和感热通量与短波辐射和风应力相比较 ,是一个对SST影响较小的量。南海北部 5月份混合层深度的变化趋势和振荡特征受风应力和短波辐射共同控制 ,风应力使混合层深度加深 5— 1 0m ,短波辐射使混合层深度平均变浅 5— 1 0m。而 6月份南海北部 ,在夏季风爆发后短波辐射较小 ,短波辐射的作用只能使混合层深度变浅1— 2m ,潜热通量和感热通量对混合层的作用会使混合层的深度加深 1— 2m ,混合层深度主要受风应力控制。     

西太平洋暖池区低层大气气象学特征的观测分析

根据TOGA—COARE强化观测资料分析西太平洋暖地区低层大气的气象学特征。讨论北半球冬季(11月-2月)该区域海面风和温度的特征,ITCZ及其有中尺度动力学特征的赤道大气涡(Eddy)的演变特征,对流混合边界层大气和低层正压大气层特征,以及云形态及降水特征等。指出,对于赤道大气,把正压大气层顶取为700hPa是合适的。     

我国东部沿海一次局地海雾抬升成云过程分析

利用洪家站L波段雷达探空资料、高分辨率海气耦合模式再分析资料、静止气象卫星云图和地面观测资料,分析了一次黄东海海雾抬升为低云,使海雾消散的过程。发现近海面偏南风速突然增强,海洋大气边界层(MABL)中机械剪切加强,湍流混合层向上发展,是导致海雾抬升转化为低云的主要原因。近海面风速突然增加与高空急流北抬、平均层槽脊振幅加大、槽前正涡度平流输入诱使地面低压系统发展、地面气压梯度力增大有关。近海面气温升高对海雾消散也有作用,气温升高的原因是暖平流、绝热下沉和海气界面热通量的综合效应。其中,东海海洋锋(STF)冷区的下沉气流可能对边界层内的绝热下沉增温和低云的形成高度有重要的影响。该研究为海雾消散预报提供了新的思路。     

中国东部海域1999年5月和6月风、温、湿和能量收支月平均状态数值模拟研究

应用美国宇航局 (NASA)Goddard空间飞行中心 (GSFC)的地球观测系统(GEOS)资料四维同化系统 (DAS)模拟了 1 999年 5月和 6月中国东部海域月平均风速、温度和湿度场以及能量收支各项 .根据模拟计算结果分析了我国东部海域温度、湿度以及风矢量的月平均分布状态 .分析结果表明 ,黄海、东海海域近海面大气层于5月和 6月无论白天和夜间都有来自南方海域的暖湿空气的平流输送 .6月的平流输送比 5月更强 .能量收支的计算结果显示 ,5月和 6月白天海面净通量是从海面向海洋深处输送 ,夜间海面净通量是从海洋向大气输送     

20世纪90年代后期南海上层海温变化趋势的转折

In this paper, the interdecadal variability of upper-ocean temperature in the South China Sea(SCS) is investigated based on several objectively analyzed data sets and two reanalysis data sets. The trends of the SCS sea surface temperature(SST) have changed from warming to cooling since the late 1990 s. A heat budget analysis suggests that the warming of the surface mixed layer during 1984–1999 is primarily attributed to the horizontal heat advection and the decrease of upward long wave radiation, with the net surface heat flux playing a damping role due to the increase of upward latent and sensible heat fluxes. On the other hand, the cooling of the surface mixed layer during 2000–2009 is broadly controlled by net surface heat flux, with the radiation flux playing the dominant role. A possible mechanism is explored that the variation of a sea level pressure(SLP) over the North Pacific Ocean may change the prevailing winds over the SCS, which contributes to the change of the SST in the SCS through the horizontal heat advection and heat fluxes.     

2004年秋季冷空气活动对南海海表温度的影响

利用航次观测和网上的有关资料对南海2次强度不同的冷空气活动及其对南海SST的影响进行了分析.结果显示,9月22日弱冷空气过程南下速度慢,在陆地上变性较明显,未造成南海SST的明显变化;而10月2日前后的强冷空气过程南下速度快,陆地上变性比较弱,造成南海SST明显下降.通过对南海海表热收支分析,发现南海北部SST下降主要是冷空气造成净热通量急剧增加,海洋失去热量,而南部SST下降可能是南部海面气旋式风应力引起的下层冷水上涌.初步解释了2004年秋季冷空气活动对南海SST的影响.     

潜热通量异常对西北太平洋热带气旋活动影响的机理研究

使用1958—2001年的中国气象局台风年鉴资料和欧洲中心再分析资料,初步揭示了潜热通量异常对西北太平洋(含南海)热带气旋活动的可能影响机理。统计分析发现,西北太平洋(含南海)热带气旋年频数与北太平洋副热带(简称关键区)的潜热通量在过去40余年中均表现为显著的减弱趋势。诊断分析表明,关键区的潜热通量通过低层信风向西的水汽输送—整个西北太平洋热带气旋活动区水汽低层辐合上升而凝结—潜热释放这一链条改变西北太平洋(含南海)大气环境场条件(包括中层湿度场、高低层涡度场和高低层散度场),进而调制热带气旋活动。使用SAMIL模式进行关键区内潜热通量加倍和减半的敏感性试验,进一步证实了关键区潜热通量异常对西北太平洋热带气旋活动调制作用的可能机理,而对南海热带气旋活动影响较小。由此可推断,在过去40余年中,北太平洋副热带中部区潜热通量的减弱趋势可能是造成西北太平洋(含南海)热带气旋频数下降的主要原因之一。     

海-气界面热通量算法的研究及在中国近海的应用

对计算海-气界面湍流热通量的Bulk算法的一些参数进行了改进。使用西沙实测资料、GSSTF2资料和NCEP/NCAR再分析资料以及改进后的算法,计算了中国近海地区的感热通量、潜热通量。计算结果与西沙实测资料、长年代的GSSTF2资料和NCEP/NCAR再分析资料进行比较验证,证明改进后的方法精度较高,基本可以保证湍流热通量的平均标准偏差在10W/m2左右,与多年的月平均做比较,相对偏差为25%左右;同时,不仅首次将计算热通量的空间尺度精确到0·1°×0·1°,而且基本模拟出了南海季风暴发期间热通量变化的主要特点以及中国近海热通量随季节、纬度和海岸地形的变化特征。     

中低风速下海洋飞沫对海气热通量的影响

基于2016-02-01—2016-05-21在南海博贺海洋气象观测平台观测的实验资料,首先利用整体空气动力学算法分别计算海气界面处感热通量与潜热通量,同时利用涡动相关法计算液滴蒸发层处总的感热通量与潜热通量。然后比较海气界面处热通量与液滴蒸发层处热通量的值,并利用差比法分别对2处感热通量和潜热通量进行做差计算。结果表明:液滴蒸发层处热通量与海气界面处热通量存在明显差异。通过与海洋飞沫引起的热通量值比较,结果表明液滴蒸发层处热通量与海气界面处热通量的差值由海洋飞沫作用引起;且在中低风速条件下,海洋飞沫引起的热通量与风速呈正相关;相比感热通量而言,潜热通量随着风速的变化更为显著。     

A numerical study of the South China Sea deep circulation and its relation to the Luzon Strait transport

A fine-resolution MOM code is used to study the South China Sea basin-scale circulationand its relation to the mass transport through the Luzon Strait. The model domain includes the South China Sea, part of the East China Sea, and part of the Philippine Sea so that the currents in the vicinity of the Luzon Strait are free to evolve. In addition, all channels between the South China Sea and the Indonesian seas are closed so that the focus is on the Luzon Strait transport. The model is driven by specified Philippine Sea currents and by surface heat and salt flux conditions. For simplicity, no wind-stress is applied at the surface.The simulated Luzon Strait transport and the South China Sea circulation feature a sandwich vertical structure from the surface to the bottom. The Philippine Sea water is simulated to enter the South China Sea at the surface and in the deep ocean and is carried to the southern basin by western boundary currents. At the intermediate depth, the net Luzon Strait transport is out of t     

海雾对沿海地区的影响程度初探——2008年春季两次黄海海雾过程分析

利用多种观测资料、再分析资料和WRF模式,对2008年4月29-30日和5月2-3日两次黄海春季海雾进行对比分析,研究黄海海雾影响沿海地区的因素。分析表明：（1）两次海雾过程均属于平流冷却雾过程。在低层水平方向上,合理的高、低压配置,使气流持续地从暖湿海面输送到冷海面上,有利于形成深厚的海雾,进而在海风的作用下影响沿海地区。在垂直方向上,边界层内上干下湿的结构有利于海雾的发展与维持。（2）边界层内稳定持续的逆温层结构,使水汽在逆温层内累积,有利于海雾的发展与维持。雾顶的长波辐射冷却作用以及雾层内适度的湍流有利于海雾的发展与维持;而低层风速增大会引起机械湍流的迅速增长,进而导致海雾消散。（3）海雾影响明显时,对应黄海海域上空的暖平流较强,水汽通量较大,暖湿平流来源于较暖的海面。反之,对应黄海海域上空的暖平流较弱,水汽通量较小,暖湿平流来源于较冷的海面。     

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。     

路经南海热带气旋迅速加强的年代际变化

本文利用中国气象局热带气旋资料中心最佳路径数据集、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心大气再分析数据集和国家海洋信息中心的海洋再分析数据集,研究了路经南海热带气旋迅速加强(Rapid Intensification,RI)的年代际变化.在1951–2017年期间,路经南海的热带气旋主要发生在6–12月,其中发生R...     

2017年中国近海海表温度特征

通过对OISST资料1982—2017年中国近海海表面温度(SST)分析,发现2017年中国渤、黄、东海海表温度较常年偏高0～1.5℃,南海海表温度接近常年。2017年渤海海表温度是近36 a来最热的一年,达到14.4℃,黄海第二以及东海第三热的年份,整个中国近海海表温度的平均是历史第二高的年份。渤、黄、东海海表温度1—8月份达到或接近极端高温情况,之后海表温度降低并达到常年同期以下。对中国近海不同海区海表温度和陆地气温相关分析表明:不同海区受陆地气温影响区域不同,同时海表温度与陆地相关区域随着季节而变化。从2017年平流输运、净热通量、热含量和陆地大气温度影响等方面来看,造成渤、黄、东海海表温度偏高的主要原因是黑潮流速增强导致平流热输送增加,0～700 m热含量增加以及我国陆地区域气温的异常偏高,净热通量对其海表温度升高起抑制作用。