太平洋表层海温的年代际变化

众所周知，ENSO(El Nino/ Southern Oscillation)是发生在热带太平洋的年际时间尺度上最强的气候信号，与 El Nino (La Nina)相应的正(负)海温距平(SSTA)主要分布于赤道中东太平洋地区(Rasmusson et al.，1982)。相对于热带太平洋的年际ENSO现象，人们注意到北太平洋海平面气压(SLP)存在更长周期的年代际变化(Trenberth et al.，1994)，有人认为这与北太平洋的表层温度(SST)变化有关(Latif et al.，1994)，也有人认为与热带SST的异常关系更为密切(Jacobs et al.，1994)。20世纪80年代后的ENSO事件和20世纪60，70年代有明显的差别(Wang，1995)，20世纪90年后El Nino发生频数增加，并且在1997和1998年出现了20世纪最强的一次Nino事件(McPhaden，1999)。 因此，不论是作为大气年代际变化可能的一个驱动因子，还是作为年际ENSO的背景场，从整体上了解太平洋SST的年代际时间尺度上的时、空变化特征都是十分重要的。     

广东沿海的极值风速概率分布研究

简要论述了当前广泛使用的极值理论和极值分布理论3个概率分布模型——标准耿贝尔(SG)分布、广义极值(GEV)分布和广义帕累托分布(GPD).应用模型推算广东沿海9个站点的极值风速,对比分析结果表明:(1)3个模型都是推算极值风速的合适模型,但GPD模型可更充分地利用实际观测站点数据,风速拟合的PPCC和RMSE指标确定GPD是更优的概率模型; (2)选取的超阚值风速样本服从GPD-Ⅱ型分布,偏向于给出比SG模型和GEV模型更大的极值风速估计值; (3)从工程安全考虑,尤其在观测数据较少情况下推算工程设计风速可优先选用GPD模型.     

赤道太平洋-印度洋海温异常综合模与次表层海温异常

通过对1958-2001年的SODA海温资料进行经验正交函数分解,得到了太平洋-印度洋海温异常综合模态,该模态在海表及次表层的时空演变特征的分析表明,在赤道西印度洋、中东太平洋的海温偏高(低)时,赤道西太平洋、东印度洋的海温偏低(高)。该综合模态既有年际变化特征,还有年代际变化特征,在20世纪70年代中后期由以负指数为主转变为以正指数为主。对1958-2001年强正、负指数事件合成分析结果得知,综合模也存在着显著的年变化特征,在2-4月份偏弱,最强出现在10月份。西太平洋暖池次表层与赤道东太平洋次表层、赤道东印度洋次表层与西印度洋次表层有一种反位相的变化。次表层海温异常在东太平洋、西印度洋分别沿着南北纬10°左右向西太平洋、东印度洋传播并向赤道扩展,西太平洋、东印度洋的次表层海温异常则分别沿赤道向东太平洋、西印度洋传播汇聚。     

卷积神经网络在近岸表层海温预报中的应用

针对数值预报和人工经验预报在近岸定点表层海温(sea surface temperature, SST)预报中预报准确度不高,将近岸台站定点SST预报转换为多元时间序列预测任务,应用卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)构建近岸台站定点SST时间序列变化模型,对近岸台站每日最高海温、最低海温、平均海温进行预报,并与人工经验方法和长短期记忆网络(long short-termmemory,LSTM)方法进行对比试验。结果显示,在测试数据中相比人工经验预报,CNN方法全年日最高海温预报平均绝对误差(mean absolute error, MAE)为0.36℃,平均下降0.14℃,均方根误差(root mean squared error, RMSE)为0.49℃,平均下降0.21℃,日最低海温预报MAE为0.36℃,平均下降0.17℃, RMSE为0.63℃,平均下降0.24℃,日平均海温预报MAE为0.30℃, RMSE为0.47℃,预报性能和LSTM模型预报性能相当。研究表明CNN应用于近岸SST预报具有可行性,能够有效地提高SST预报准...     

广东沿海及海南岛东南部海底表层孢粉分布及其环境意义

为了探讨海洋表层沉积物的孢粉分布与可能陆源地区植被、气候以及孢粉传播机制的关系,为南海古环境研究提供可靠的基础,采用野外取样、室内实验、计算孢粉百分比和孢粉浓度等方法,对广东沿海及海南岛东南部(108°34′12″—120°E,17°—23°43′12″N,水深为37—3370m)40个表层沉积物样品进行孢粉分析,揭示表层孢粉在整个广东沿海及海南岛东南部的分布和传播规律,尤其关注以往未涉及的广东沿岸海域的孢粉分布情况。研究发现草本花粉如禾本科Poaceae、蒿属Artemisia、藜科Chenopodiaceae、十字花科Brassiceae除在广东沿海近岸带含量较高外,一般都低,可能与沿岸热带亚热带草地分布以及水稻、甘蔗、蔬菜种植有关,推测是以冬季表层环流为动力由北向南传播的。松属Pinus花粉百分比高(20%)且传播较远,以珠江口和东沙群岛附近的样点最高,向西南逐渐降低,说明松属花粉是以冬季风为主要动力传播的。近海区域表层沉积的芒箕孢子含量很高(60%),可能与剧烈的人类活动干扰有关。而热带、亚热带阔叶林花粉(如栲属和栎属)的数量却远远低于其在陆地植被中的数量。广东沿岸的栲属Castanopsis、栎属Quercus、三缝孢Trilete-spore等花粉主要来源于海南岛和广东沿岸,可能是随河流及南海北部表层环流输送的。单缝孢及水生植物莎草科Cyperaceae的百分含量以靠近珠江口的样点较高,可能与河流的注入有关。     

广西沿海海洋站观测海水温度的统计分析

根据北海、涠洲、白龙尾三个海洋站的表层海水温度观测资料,统计了三个站的多年月平均海水温度、极值水温及月均水瘟分布规律;经调和分析,水温的年变 有显著的中期及半年周期;揭示了旬平均水温与气温间的相关关系。     

不完整风暴增减水序列的统计分析

指出了目前风暴增减水序列频率分析中存在的问题。经过统计假设检验,以复合枯值分布理论对不完整增减水序列进行了特征值计算。以青岛观象台３０多年增减水极值序列为例进行了统计分析,表明该方法受样本序列长度的影响小,计算结果稳定。此外,运算过程实现了微机化,速度快,精度高。     

热带太平洋次表层三维海温距平场的EOF分析

应用太平洋次表层海温距平资料构造了一个立体的西低东高的四级阶梯模型,使用EOF方法对此模型进行时空分解,重点讨论了分解结果与ENSO循环的关系,并对Nino 3距平指数进行试预报,结果表明,用 EOF分解的第一主分量代表暖池-厄尔尼诺(拉尼娜)模态,第二主分量代表次表层温度距平的东西运移模态,厄尔尼诺事件正是东西运移模态突变的结果.时滞相关分析估算,一次ENSO循环的平均周期约为41个月,厄尔尼诺、拉尼娜模态与温度距平的东西运移模态的位相差平均约为9.7个月.应用逐步回归方法得到超前Nino 3距平指数3、6和12个月的3个预报方程.预报结果表明,第一、第二时间系数对Nino 3距平指数均具有一定的预报价值,预报时效可达1 a左右.     

赤道太平洋次表层海温距平的EEOF分析及与厄尔尼诺的关系

通常气候变量场在时间上存在着显著的自相关及交叉相关,扩展的经验正交函数(ExtendedEOF,以下记作EEOF)分析是在经典的EOF基础上发展而来的,它同时考虑了要素的空间和时间相关性,可以得到变量场的移动性分布结构。本文通过对赤道太平洋次表层海温距平(SOTA)场的EEOF分解,发现第一特征向量是关于ElNino的模态,它反映了ElNino的发生持续消亡的整个过程,对应的时间系数(第一主分量)与Nino3指数有很好的同时相关。第二特征向量是关于西太平洋暖池的模态,它反映了西太平洋暖池从暖位相到冷位相(同时东太平洋从冷位相到暖位相)的过程,第二主分量与滞后6～10个月的Nino3指数有很好的相关性。这两个主分量不但有助于了解赤道太平洋海温异常的过程,而且为厄尔尼诺的预报提供了重要线索。     

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。     

东海表层多年平均水温的奇异矢量分析和水系划分

在海洋学和气象学的研究中,海洋表层水温是最重要而又易于观测的基本参数之一,对其观数据进行收集、整理和分析研究,向为海洋和气象业务部门所重视。就东海来说,日本气象厅长崎海洋气象台自1953年以来即已系统收集该海区的表层水温观测资料,逐旬发布《东海表层水温旬报》。并先后出版了三卷详尽的资料汇编:《东海逐旬表层水温五年报(1953-1957)》,《东海及黄海逐旬表面水温十年报(1953-1962)》,《东海表层水温二十年报(1953-1972)》。 现有关于东海表层水系配置以及与之有关的海流系统和海况变动等方面的知识,大多是通过这些资料的分析研究而得到的。其中,特别应该提到的是日本学者菊池繁雄(1959)、小泉政美(1964)和佐原勉(1974,1975)的工作。他们分别依据上列三项资料,对东海表层水温旬报中的一百多个测站的水温季节変化作了常规统计分析,并在些分析基础上定性地勾划出东海表层水系配置和海流系统的大致轮廓。这些研究成果迄今仍是讨论东海水文特征的重要依据。 然而,上述三位作者提出的东海表层水系划分方案,尽管大体相同,但在测站类别的划分或合并以及代表站的选择等具体问题上却有颇大的出入，如表1及图1所示。在我们看来,这三种基于表层水温季节变化统计特征而提出的水系划分方案之所以有如此显著的差别,其原因主要不在于资料的年限不一,而是在于缺乏客观的分类判据。迄今为止,在海洋水文特征的分析研究中,水系(或水团)划分判据的选择是一件相当主观的事情。一般都是根据分析者的经验和直观判断来作出选择。表1列举的三位作者所依据的统计特征,除菊池繁雄(1959)采用的水温年变化调和常数以外,大多并不提供独立的信息,因而未能充分揭示各测站表层水温季节变化之间错综复杂的关系。况且,这三位作者在具体分析各测站的各种统计特征的相似性或差异性时,并未给出客观的判据,而只是先验地从不同的角度对这些特征加以删简或强调,这就给测站的聚类和相应代表站的选择带来了不同程度的片面性,以致得到不同的聚类结果。 为了避免上述关于东海表层水系划分方案所蕴含的不确定性,我们试图采用数据矩阵的奇异值分解技术,对东海82个1°×1°(经、纬度)网格点的多年(1953-1972)旬平均表层水温季节距平数据矩阵进行正交分解,从而确定表征该海区表层水温时-空变异的前几对最具特征意义的奇异矢量,以之作为东海表层水系划分的一项客观依据。     

广东沿海陆地地质灾害时空分布特征

根据新的野外实地调查和大量文献资料的综合分析，探讨了20世纪后半叶广东沿海陆地主要地质灾害（包括地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地基下沉、地裂缝、水土流失、港口淤积等）的时－空分布特征和规律，为沿海防灾减灾战略和陆地经济建设规划提供了地质依据。     

广东沿海夏季降水年代际变化成因分析

利用零降水日对广东沿海夏季降水的年代际变化成因进行统计相关分析,结果表明:南海表层海温(SST)对次年夏季广东沿海地区降水有明显影响,并且这种影响作用在20世纪70年代有一个明显的年代际变异;南海SST影响广东省夏季降水的敏感区域在不同的年代际阶段都非常靠近广东省,局地性非常明显。局地的海气相互作用对广东沿海夏季降水的短期气候预测有显著的意义。     

太平洋次表层海温异常年际变率的信号通道与ENSO循环

利用SODA海洋同化资料,分析了太平洋次表层海温异常(SOTA)年际信号变异特征与ENSO循环的联系。结果表明,热带太平洋的年际变率表现为以160°W为纵轴的东西向和以6°—8°N为横轴的南北向的跷跷板分布,南太平洋和北太平洋中高纬度海洋的SOTA则与热带西太平洋SOTA同号,但强度较弱,这些变化都与ENSO事件密切相关,是ENSO事件的两个主要模态,具57和44个月显著周期。ENSO循环期间,热带西太平洋SOTA强信号中心沿赤道东传,到达赤道东太平洋后加强并北扩,导致ElNi?o或LaNi?a事件,同时从热带西太平洋有较弱SOTA信号向东北和西南传播,在南、北太平洋中高纬度海域产生弱SOTA;同期位于热带东太平洋反号的SOTA强信号中心沿10°—15°N(平均12°N)西传,至热带西太平洋后加强并南扩,为下次LaNi?a或ElNi?o事件准备条件,同时在北太平洋中高纬度海洋还存在着反号弱的SOTA。如此周而复始,完成ENSO循环。太平洋次表层海温年际变化信号除在赤道及以北的热带太平洋存在一个逆时针方向的传播通道外,同时在热带西太平洋有异常信号向南、北太平洋中高纬度海域传播,并指出ENSO循环期间太平洋次表层海温异常年际变率信号传播的可能通道。     

一个重构的153年热带太平洋次表层上卷海温资料

次表层上卷海温对改进ENSO(厄尔尼诺-南方涛动,El Ni o-Southern Oscillation)模拟水平及ENSO年代际变化均具有重要作用。利用一个中等复杂程度耦合模式(intermediate coupled model,简称ICM)和Nudging(张弛逼近)同化方法,重构了1856—2008年间热带太平洋地区的次表层上卷海温。统计检验表明,重构的次表层上卷海温与近50年的3种分析资料间具有较高的相关性和较小的均方根误差。此外,通过此重构的次表层上卷海温资料重新驱动ICM模式,模拟得到的海表温度距平(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)可以真实地反映出ENSO的年际和年代际变化,表明此重构的次表层上卷海温资料可用于气候研究,特别是用于ENSO的大尺度低频变化或年代际气候变化研究。     

青岛近海表皮温度和表层温度之差的观测及模糊数学分析

１９９３．１１．２３．９：００－１１．２８．９：００随“东方红”号海洋考察船,采用“走航式海面遥感参数自动观测系统”在青岛近海进行了５个昼夜的连续观测。根据所得资料,首先对表皮水曙和表层水温之差与各因子之间的关系进行了分析,然后利用数学方法对所获数据进行了计算。结果表明,海洋表皮水温与表层水温之差和海面风速,气温与水温之差及太阳辐射等均有明显关系。但此关系难以用传统数学方法准确表述。应用模糊推理方     

太平洋次表层海温距平的立体EOF分析及其与ENSO的关系

应用太平洋次表层海温距平资料构造了一个立体的西低东高的四级阶梯模型,使用EOF方法对此模型进行时空分解,并讨论与ENSO循环的关系。结果表明,EOF分解的前两个主分量方差贡献达到42.58%,其中第一主分量代表了暖池-厄尔尼诺(拉尼娜)模态;第二主分量代表了次表层温度距平的东西运移模态。后者存在着突变和渐变两个过程,在赤道及其附近,由冷位相变暖位相为渐变过程,暖位相变冷位相是突变过程,在赤道外南北纬10°附近则反之,厄尔尼诺正是东西运移模态突变的结果。时滞相关分析估算,一次ENSO循环的平均周期约为41个月,即3.42a,厄尔尼诺、拉尼娜模态与温度距平的东西运移模态的位相差平均约为9.7个月。运用逐步回归法求得一个对nino3指数预报效果比较理想的预报方程,其中EOF分解的第一时间系数对nino3距平指数有重要的预报价值,第二时间系数对nino3距平指数预报意义虽然不如第一时间系数明显,但仍具有一定的参考价值。     

赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率特征与ENSO循环

用美国马里兰大学提供的海洋同化(SODA)月平均资料,分析了赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率的演化特征,讨论了它们对ENSO循环的影响.结果指出,赤道太平洋次表层海温异常年际和年代际变率具相似的ENSO模分布和演变过程,二者均以赤道西太平洋暖池次表层海温显著的异常中心与赤道东太平洋表层海温异常中心显著反号为主要分布特征,其演变过程通过赤道西太平洋暖池次表层海温异常中心沿海洋气候温跃层向东向上传播来完成.赤道西太平洋暖池次表层海温异常年际变率决定了ENSO循环,年代际变率对ENSO循环也有重要影响,其影响主要在中太平洋, 造成ENSO模的年代际变化.当年代际变率处于正常状态时,ENSO循环基本上是东部型冷暖事件之间的转换;当年际和年代际变率位相相同时,ENSO事件强度将会加强和持续,并出现中部型ENSO事件;当二者位相相反时, ENSO事件强度将会减弱.     

ElNino对南沙群岛海域表层水温,波浪及海况的影响

根据南沙群岛海域船舶报的表层水温和波浪资料,分析了ＥｌＥｉｎｏ事件对该海域上述水文要素的影响。结果表明：（１）在该海域与赤道东太平洋,表层水温变化呈同位相,而与赤道西太平洋呈反位相;（２）在ＥｌＮｉｎｏ年,南沙群岛海域海况恶劣,大浪频率增加,更以ＥｌＮｉｎｏ的次年为甚。文中对产生以上现象的原因作了初步探讨 。     

基于岸基观测数据的渤海沿岸海域表层温盐特征分析

岸基海洋站观测是我国最基本的传统海洋观测方式,也是最重要的海洋观测方式之一,其特点是规范、连续,所获取的海洋环境要素数据具有标准化程度高、质量可靠等优点。文章利用环渤海沿岸9个岸基海洋站的长期观测数据,对渤海沿岸海域的表层海水温度和盐度数据进行了综合统计、分析,得出了渤海沿岸海域表层海水温度和盐度的地域分布特征,同时给出了渤海沿岸各海洋站所在海域表层海水温度和盐度的季节变化特征等。