2006年春季珠江口海岸带近地面层热通量收支的观测研究

利用中国气象局广州热带海洋气象研究所在珠江口岸边2006年3—5月观测的气象资料,用涡动相关法计算了该区域近地面层的热通量(潜热和感热通量),同时分析了海面净辐射和净热通量的一些特征.经分析发现,热通量在观测期内逐月增大,其在 5月份的增幅比前两个月更加明显.各个不同时段和天气过程的平均值显示,热通量的交换在此季节内以潜热为主.冷锋入侵时带来的干、冷空气活动引起的水汽蒸发、感热巨变的“脉冲”过程对热通量有较大的影响,观测期内冷空气出现的天数占总观测天数的16.5%,而在冷空气活动期间交换的热通量值占总观测期内的25.6%,其中潜热占17.4%.月平均的海面净辐射和净热通量从3月到4月有一个较大的增幅,净辐射从4月到5月也是增加的,增幅较小,但是净热通量的值在5月反而小于4月,只略高于3月,这归因于5月份热通量的交换能力增强,海水释放的热量增多,使得海洋储存起来的净热通量在5月份反而减少,表明春季该海域储存在海洋中的热量在4月份是最多的.在各月或者季节平均的日变化中,各通量在相同时次的量值都逐月增大.潜热在15时左右达到峰值,感热在9时前后达到最大,感热的最小值发生在夜间而非午间,二者均在夜间比较稳定、少变.海面净辐射与净热通量基本同步变化,都呈单峰型.白天,二者均为正值,且净辐射值大于净热通量值;夜间,二者均为负值,净热通量的绝对值大于净辐射的绝对值.在3—4月的日变化中,净辐射与净热通量之间的差值较小,5月份二者的差值增大,虽然净辐射强度在5月接近4月的值,但是感热和潜热在日变化中的相同时次都有较大幅度的增加,使得海洋净支出热量增多.     

北冰洋浮冰站近地层参数的观测估算

利用2008年8月20～27日我国第3次北极考察队在85°N附近设立的冰站上进行的湍流通量、辐射观测所获取的相关资料,采用涡动相关法对夏季北冰洋浮冰下垫面的近地层参数进行了估算.结果显示,观测期间浮冰区冰雪面的平均感热、潜热和净辐射通量分别是0.2 W/m2,1.2 W/m2和9.9 W/m2,表明下垫面获得的大部分热...     

海-气界面动量通量的估计方法分析与应用

首次将经验模态分解方法引入湍流稳定性分析,与传统的线性和滑动平均去势方法进行了比较,发现经验模态分解方法的去势效果最好。基于"南海平台通量观测计划"(FOPSCS)近两年的连续通量观测数据,得到了22 476个摩擦速度的估算值,结果表明,当风速小于5m/s时,拖曳系数随风速增大而减小,而风速大于5m/s时,拖曳系数随风速增大而增大,两种情形分别反映了黏性表皮摩擦和波浪引起的形状阻力对海面风应力的贡献。同时发现短风区情形的拖曳系数大于长风区情形,说明波浪成长状态会对海-气界面动量交换产生影响。     

风浪对海-气界面动量通量估计的影响

利用实验室和有代表性的外海观测数据综合分析表明,海面粗糙度对波龄的依赖性与是否将实验室和外海数据一起考虑有关,而风应力拖曳系数与此无关,且随波龄增大而减小.利用Toba-3/2指数律和风浪成长关系的分析表明,风应力拖曳系数为常数或随波龄的增大而增大,与上述结果定性上相矛盾,说明风浪对风应力拖曳系数影响问题需要进一步研究.     

基于南海观测平台的海-气界面CO_2通量研究

利用南海北部的海上综合观测平台,开展了基于涡相关方法的海-气界面CO2通量的长期观测,得到了2010年9月至2012年9月近2年的海-气界面CO2通量数据,结果分析表明,观测平台附近海域全年表现为一个碳汇,年平均值为-0.088 mg m-2s-1,存在明显的季节变化规律,秋冬季节海洋表现为一个强碳汇,春季海洋依然是一个碳汇,但强度明显减弱,而夏季海洋呈现不稳定的源汇变化特征;从日周期特征上看,夜间通量强度较强,白天减弱;进一步的分析表明,海上风和大气稳定性对海-气界面CO2通量有明显的贡献。     

春季黄海海-气湍流通量交换的特征

本文利用１９９６年４月中国和韩国第一次同时在黄海海域的调查资料,选用两种整体参数化公式分析春季黄海海气湍流通量交换特征。分析结果表明：动量通量和感热通量的高值区皆位于山东半岛和朝鲜西岸的近岸海域,而低值区则出现在长江口东北近海;在平稳天气条件下,表层各通量具有日变化特征,而强风条件下的感热、潜热和动量通量分别是平稳天气条件下的５．７倍、６．６倍和７倍。     

太平洋涌浪分布特征及其对海-气边界层的影响

本文对海-气边界层波致风机制的相关理论进行了阐述,并利用ERA-40再分析资料给出了太平洋谱峰速度、波龄、波陡等描述涌浪和波致风机制物理量的年际和季节空间分布特征。分析表明:东太平洋赤道地区等海域涌浪速度最大且涌浪由南向北传播明显;太平洋波边界层高度基本呈现出东高西低的分布形势;波致风机制主要发生在赤道热带海域,北半球夏季波致风机制偏强,冬季偏弱,南半球反之;北半球北部海域夏季更易发生波致风机制,赤道附近海域相反;南海为风浪与涌浪组成的混合浪,对其波候等相关研究有必要分开进行讨论。     

引入拖曳系数参数化的海冰自由漂流模拟研究

Many interesting characteristics of sea ice drift depend on the atmospheric drag coefficient(C_a) and oceanic drag coefficient(C_w).Parameterizations of drag coefficients rather than constant values provide us a way to look insight into the dependence of these characteristics on sea ice conditions.In the present study,the parameterized ice drag coefficients are included into a free-drift sea ice dynamic model,and the wind factor α and the deflection angle θ between sea ice drift and wind velocity as well as the ratio of C_a to C_w are studied to investigate their dependence on the impact factors such as local drag coefficients,floe and ridge geometry.The results reveal that in an idealized steady ocean,C_a/C_w increases obviously with the increasing ice concentration for small ice floes in the marginal ice zone,while it remains at a steady level(0.2-0.25) for large floes in the central ice zone.The wind factor α increases rapidly at first and approaches a steady level of 0.018 when A is greater than 20%.And the deflection angle θ drops rapidly from an initial value of approximate 80° and decreases slowly as A is greater than20%without a steady level like α.The values of these parameters agree well with the previously reported observations in Arctic.The ridging intensity is an important parameter to determine the dominant contribution of the ratio of skin friction drag coefficient(C_s' /C_s) and the ratio of ridge form drag coefficient(C_r'/C_r) to the value of C_a/C_w,α,and θ,because of the dominance of ridge form drag for large ridging intensity and skin friction for small ridging intensity among the total drag forces.Parameterization of sea ice drag coefficients has the potential to be embedded into ice dynamic models to better account for the variability of sea ice in the transient Arctic Ocean.     

波浪破碎诱导的海-气无机盐通量的参数化

波浪破碎诱导生成的海盐粒子是海洋向大气输运无机盐的主要机制,海气界面的无机盐通量对于全球气候变化有重要影响。本文开展了实验室实验模拟海盐粒子生成实验,定量考察了温度和盐度对海盐粒子中离子质量分布的影响,揭示了初生海盐粒子中各离子的富集和亏损现象与温度和盐度的关系。基于实验室观测分析结果和推测假定,提出了1个既包含海面风速、又反映海表温度和海表盐度影响的海-气无机盐通量参数化方案。将此参数化方案应用于估计海盐粒子向大气输运的各种无机盐离子质量通量,并与传统方法估算结果进行了比对分析。     

春季南海南部上混合层数值模拟与数值实验

采用一维湍动能模式对南海南部的 SST及混合层进行数值模拟和数值试验。结果表明 :TKE模式能够模拟南海南部的海表面温度 SST以及除南海南部 5月中旬以外的上混合层深度随时间变化基本特征。在 5～ 6月 ,SST的日振荡主要依赖于短波辐射的日变化 ,风的混合作用抑制了 SST的日周期振荡。春季夏季风爆发期间 ,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和混合层影响较小的量。在春季南海南部 ,短波辐射作用能使 SST升高的最大值约为 4℃ ;潜热和感热通量能使 SST的下降的最大值为 3℃。风应力对南海混合层深度随时间变化趋势起着决定的作用 ,并能使其深度加深 2 0～ 30 m,而短波辐射则使混合层的深度变浅2～ 3m,潜热和感热通量会使混合层的深度加深 1～ 2 m。在春季南海南部 ,热通量对混合层深度的影响与风应力相比要小得多     

乳山湾邻近海域波浪特征要素规律研究

基于高分辨率MASNUM第三代海浪模式并根据Yuan等(2009)提出的波浪破碎统计物理模型,对乳山湾外海2008年各个季节波浪特征要素(有效波高和跨零周期等)与波浪破碎参数(白冠覆盖率、卷入深度和破碎能量损耗率)进行了数值模拟。利用Janson-1卫星高度计观测资料对有效波高模拟结果进行了检验,平均误差在0.17m左右。模拟结果显示,该海域波浪参数具有明显的季节变化特征,在2008-08乳山湾邻近海域受大风天气过程影响期间,有效波高在1.0~1.8m,破碎参数变化显著,白冠覆盖率最大达4.5%,卷入深度在1.5m以上,相应的破碎能量损耗率量值在6~11kg/s3。结果表明,波浪破碎过程对该区域海洋动力环境有着重要影响,是造成乳山湾口表层高溶解氧的可能机制之一。     

近50年来南海海面蒸发量的时空变化特征分析

根据最新的OAFlux洋面蒸发量资料,使用EOF经验正交分解、谐波分析、小波变换、功率谱分析、趋势分析、M-K检验等方法,对南海海区蒸发量的时空特征进行了分析.结果表明:1)南海地区的蒸发量空间分布上秋冬季节最强,其次是盛夏季节,而春季最弱.2)南海海面蒸发量表现为全区一致变化型和南北反相变化型两个主要模态,并可以解释总方差 60%以上的变化.3)在2-5 年周期的年际变化尺度上,南海海面蒸发量与12-2月Ni(n)o3.4区海温距平存在较大相关.距平合成分析表明,在强La Ni(n)a年,南海海面蒸发表现南北蒸发反相变化型,南海北部为正距平区,南部为负距平区;而在强El Ni(n)o年,整个南海几乎全为正距平区.4)南海海面各个季节的蒸发量空间分布形态都存在高频的2-5年的年际变化和低频的10-14年的年代际变化,这些周期振荡在南海海面蒸发量演变的不同阶段显著性不一.5)不仅从多年平均的年际变化上看南海海面蒸发量在1997年发生突变,而且四季的蒸发量也均在1980年代后期发生过由偏弱转为偏强的突变.     

华南沿海地区的深度基准面

华南沿海地区，由于历史原因，目前存在的深度基准面繁多，关系复杂，为了解其含义，来源，历史沿革及其变化规律，本文作了较为详细的介绍，并进行了初步的推算，对海洋工程和规划，设计、施工等，具有重要的实际意义。     

黄东海大气边界层高度时空变化特征

根据2006-2007年大连、青岛和台州逐日高分辨率L波段二次测风雷达探空资料、地面观测资料以及再分析资料,采用干绝热法和位温梯度法分别计算了各个台站的边界层高度,继而分析了黄东海边界层高度多时间尺度变化规律和空间演变特征.结果表明:(1)用清晨探空资料计算每日边界层高度,干绝热法比位温梯度法更为合理可靠;(2)沿海台站边界层高度有显著季节变化,夏季最低,秋季最高,这有别于陆地边界层普遍存在的夏季高、秋冬季节低的季节变化;(3)通过小波分析,发现边界层高度有显著的2～4 d天气尺度振荡和10～20 d准双周振荡;(4)黄东海上空海洋大气边界层在时间尺度上同样存在着明显的春夏季节低、秋冬季节高的季节变化特征,大部分海区空间上呈现西北低、东南高的分布形态.     

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。     

Spring mesoscale high in the western South China Sea

A recurring spring mesoscale eddy in the western South China Sea (SCS) is studied using remote sensing data and historical in situ observations. The feature first appears east of the central Vietnam coast in February as a high sea-level anomaly, grows rapidly to a well-developed anticyclonic eddy by March, matures in April, and decays in May. Besides the warm-core feature, it also has an inherent low-salinity property, so it is named "spring mesoscale high (SMH)". Though with clear interannual variation in terms of intensity and spatial coverage, the SMH always emerges in the region between 110 E and 114 E and between 12 N and 16 N. The formation of SMH is ascribed to the combined effects of wind forcing and releasing of potential energy set up by winter monsoon. In particular, the wind-stress curl plays an important role in its development, maintenance, and dissipation.     

基于船载GPS探空数据的黄东海大气边界层高度分析

根据2012年5、11月2次船载GPS探空资料,结合CFSR再分析、OISST海温、沿岸站位L波段雷达数据等,对黄东海海洋大气边界层(MABL)的时空变化特征及影响因子进行了分析。GPS探空数据表明,正的海气温差产生对流边界层,负的为稳定边界层。相比陆地边界层,MABL的日变化很小。5月份,MABL较低,暖区的海气温差大小与MABL高度相关,而冷区风切变的影响较为显著,太阳辐射也能一定程度上影响MABL高度。11月,MABL远高于5月,海气温差、太阳辐射均能影响MABL高度,风切变贡献很小。5月份海洋锋暖水侧的水汽能到达MABL以上,冷水侧水汽则维持在MABL中;11月水汽被限制在MABL以内。通过青岛、洪家站的L波段雷达数据对比,得到沿岸地区的大气边界层具有与MABL相同的季节变化,能够代表黄、东海MABL特征,但日变化更加剧烈,因此在替代研究海上MABL日变化时具有局限性。     

Structure of the Wave Bottom Boundary Layer over Smooth and Rough Bottoms

The comparison of six well-known models of the wave bottom boundary layer shows that they are identical in the case of a smooth bottom but exhibit serious differences for the other types of conditions. The thickness of the wave bottom boundary layer and the coefficient of vertical diffusion of momentum are studied by using the relations of the k-ε-model. The validity of these estimates is checked by comparing the measured and computed values of the friction velocity. This comparison demonstrates fairly good agreement between the results characterized by a coefficient of correlation equal to 0.851. __________ Translated from Morskoi Gidrofizicheskii Zhurnal, No. 6, pp. 54–67, November–December, 2005.     

南海海气相互作用对广东旱涝的影响

根据南海中部海域环境资料综合调查等实测资料,讨论了南海海气和对广东旱涝的影响,研究结果表明：秋、冬季节海气热量交换非常强烈,海洋主要对大气加热,海洋是热源、春,夏季节海洋主要是吸收热量,即大气对海洋加热。秋、冬季节海气热量交换比常年加减（减弱）时,翌年广东降水偏多（减少）。比较广东降水与南海风场（Ｖ分量）及西沙ＳＳＴ时空演变规律发现,南海秋,冬季节北风比常年加强时,翌年广东降水偏少,秋,冬季节南海