渤、黄、东海海表面温度年际变化特征分析

将渤、黄、东海海表面温度作为一个整体场,研究其年际变化特征,并进一步探讨其与东亚季风场年际变化特征的关系.利用美国NOAA极轨卫星中的高级甚高分辨率辐射计(AVHRR)反演的海表面温度资料,采用EOF方法分冬夏两季对渤、黄、东海SST的年际变化做了初步分析,发现渤、黄、东海SST存在显著的年际变化周期,冬季存在5 a的显著变化周期,夏季存在4 a的显著变化周期,并研究了东亚季风场的年际变化对SST变化产生的影响.发现冬季日Nin0年东亚寒潮活动弱于La Nina年,El Nino年SST较La Nina年偏高;夏季El Nino.年东亚夏季风活动弱于La Nina年,El Nino年SST较La Nina年偏低,但是趋势不如冬季明显.     

热带大西洋年际和年代际变率的时空结构模拟

使用美国夏威夷大学发展的中等复杂程度海洋模式(IOM)在给定表面强迫条件下模拟了热带大西洋上层海洋年际和年代际变率的时空结构.利用NCEP的41a(1958～1998年)逐月平均表面资料作为强迫场,积分海洋模式41a作为控制试验,并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验,与控制试验作比较.对3组试验模拟上层海洋变率状况的比较,并按年际和年代际时间尺度分别分析,揭示表面风应力和热通量异常对海表面温度和温跃层深度变化的影响,并比较了其影响的相对重要性.结果表明模式成功地模拟出了热带大西洋上层海洋的变率.模式模拟的海表面温度年际变化主要表现为弱ENSO型,年代际变化表现为南、北大西洋变化相反的偶极子型.在年际时间尺度上,热力强迫和动力强迫对海表温度变化都有贡献,其中赤道外海表面温度异常(SSTA)变化主要由热通量异常引起,而近赤道SSTA的变化主要由动量异常强迫引起.在年代际时间尺度上,热通量强迫的作用远比动量强迫重要.模式不仅能够模拟SST在年际和年代际时间尺度上的变率,还能够模拟温跃层深度在年际和年代际时间尺度上的变率.年际和年代际时间尺度上,温跃层深度的变率主要由动量异常决定,热通量异常强迫的贡献很小.     

南太平洋大气和海洋年代际变化与冷空气关系的研究

本文分析了美国国家环境预报中心和气象研究中心(NCEP／NCAR)1958—1997年的月平均资料和海表面温度异常资料(JONES，1994)，发现南太平洋大气和海洋及赤道东太平洋中存在明显的年代际时间尺度的变化，1972年以前，副热带海区大气旋度场与海表面温度(SST)的变化同步，大气中的变化超前于海洋的变化；1972年以后到90年代初，该海区大气旋度场与海表面温度(SST)的变化趋势相反。研究发现南半球中低纬度之间热量的交换程度与副热带海区年代际时间尺度的变化具有明显的关系，说明南半球大气热通量的经向输送有可能是影响海洋年代际变化的原因之一。相关分析表明，对赤道东太平洋年代际变化的影响海区在南太平洋副热带海区，主要位于南纬20度和25度附近。     

赤道太平洋海域上层海洋热含量及其变化机制的诊断分析*

基于1992—2015年国际共享的ECCO v4 (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean Version 4)同化产品, 利用热含量控制方程定量地诊断赤道太平洋(118°E—75°W, 5°S—5°N, 0~300m)和Niño 3.4区(170°W—120°W, 5°S—5°N, 0~80m)这两块区域热含量变化机制。对于去掉季节平均后的年际变化, 在赤道太平洋地区, 时间趋势项主要由经向输送和海表热通量项共同驱动。通过5°N断面的输送决定了时间趋势项的幅值和正负符号。在Niño 3.4区, 时间趋势项主要由海表热通量项和热量输送项共同驱动, 其中垂向输送对总输送贡献最大。赤道太平洋地区经向热量输送异常领先于Niño 3.4区垂向热量输送异常, 这解释了在年际尺度上赤道太平洋热含量异常领先Niño 3.4指数变化的原因。尽管EP(Eastern Pattern)型El Niño和CP(Central Pattern)型El Niño有许多不同之处, 合成分析表明, 两类El Niño的共同点为: 在赤道太平洋地区, 两类El Niño事件的热量输送异常在发展期和衰退期由经向输送主导; 在Niño 3.4区, EP型El Niño和CP型El Niño的热量输送在发展期和衰退期由垂向输送主导。     

环境因子对南海土台风“蝴蝶”与“银河”强度的影响*

选取了两例迅速增强的南海土台风“蝴蝶”(1321)与“银河”(1603), 分析了其增强时南海及周边海域的高低空环流形势、垂直风切变情况和海洋热状况, 并利用WRF (Weather Research and Forecasting Model, WRF)模式探究两者强度不同的环境原因。“银河”虽具有较有利的海洋下垫面条件, 但并未发展为台风, 是因为不利的高低空环流形势和垂直风切变条件。“蝴蝶”迅速增强为强台风是因为其发生时北方冷空气南下, 西南暖湿气流爆发等有利条件。WRF模式对海表面温度(SST)影响土台风强度的敏感性实验表明, 土台风强度对于SST的响应表现为非线性正相关, SST升高, 土台风增强的速率将减缓。7—9月的南海SST均高于28℃, 已满足土台风增强条件。因此, 在对于土台风的预报中, 需特别注意SST以外的其他环境因子。     

热带太平洋温跃层深度的年代际变化特征及原因

利用SODA数据分析了20世纪70年代气候跃迁前后热带太平洋温跃层变化的季节特征,研究了NCEP/NCAR再分析资料中的风场变化与温跃层变化之间的关系。研究结果表明:1)在1976—1977年气候跃迁之后,温跃层深度存在显著的年代际变化。在热带太平洋东部的秘鲁沿岸海域温跃层变深,而在10°S~10°N的热带太平洋其他海域温跃层均呈现变浅趋势;2)温跃层深度的年代际变化存在显著的季节差异。总体表现为,温跃层变浅的最显著区域随着季节的推移由东太平洋逐渐移至西太平洋并且变浅的幅度增大;3)热带太平洋海表面风场的年代际变化导致的赤道西风异常及风场异常的散度场是温跃层变化的主要原因。     

南海北部最小含氧带水下滑翔机观测结果初步分析*

最小含氧带(Oxygen Minimum Zone, OMZ)是指海洋中层水体处存在的稳定的溶解氧(Dissolved Oxygen, DO)极小值层, OMZ的分布与变化对南海生态系统和生地化循环具有重要意义。本文利用2019年7—9月“海翼”号水下滑翔机(Sea-wing Glider)在南海北部陆坡区的组网观测数据, 对南海北部陆坡区OMZ的空间分布特征进行了分析。结果显示, 在垂向上, 研究区域内DO极小值层出现在深度约700~900m处, 其浓度约为80~100μmol·L^-1, 且700~900m深度范围内DO浓度变化不大, 形成了厚度约为200m的OMZ。在水平方向上, OMZ自陆坡西南部起向东北方向延伸, 厚度由西南至东北逐渐变薄, 整体呈楔形分布, 并在靠近吕宋海峡处逐渐消失。此外, 本研究还选取了两台水下滑翔机7—8月连续两周内的观测数据, 经计算显示, OMZ区域内的DO浓度在跨陆坡方向上的平均变化速率为0.023μmol·L^-1·d^-1(增加), 在沿陆坡方向上为-0.034μmol·L^-1·d^-1(减少)。沿吕宋海峡入侵南海的高氧水能够解释OMZ东北部DO浓度局部升高的现象, OMZ的分布特征和形成原因与海水的平流运动、水团分布和水体层化等物理过程, 以及生物呼吸、有机物分解和还原性物质的氧化等多种影响因素有关。     

基于航次观测和再分析资料的南海海表二氧化碳分压反演及变化机制分析*

海表二氧化碳分压(pCO₂)是指海洋表层水和大气之间的二氧化碳(CO₂)交换处于动态平衡时CO₂的含量, 是描述海-气CO₂交换的一个主要因子。本文利用2008—2014年覆盖南海大部分海域的海表pCO₂观测资料, 结合现场海表温度和海表盐度以及卫星观测的叶绿素a数据, 构建了基于多元线性回归方法的分区域反演模型。模型在水深浅于30m的区域均方根误差为5.3μatm, 其余海区均方根误差为10.8μatm, 与前人基于个别航次的有限区域反演结果的均方根误差相当。利用该模型公式和HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)再分析海表温、盐数据及MODIS-Aqua卫星观测的叶绿素a数据进行反演, 得到了时空分辨率为5'×5'的2004—2016年的逐月南海海表pCO₂数据。该数据能较好地反映南海海表pCO₂在海表温度影响下, 春夏高、秋冬低的季节变化特征, 与前人基于航次观测的研究结果相似, 表明反演模型具有较高的可信度。进一步分析发现, 南海及邻近海域平均海表pCO₂具有显著的准十年振荡特征: 2012年附近出现了极小值, 之前表现为降低的趋势, 之后略有升高的趋势。受海表pCO₂的影响, 南海海盆平均海-气CO₂通量在2012年之前出现了显著降低的趋势, 表明南海释放到大气中的CO₂减少, 并在2007年之后的冬季出现了负值(从碳源变为碳汇), 2012年之后变化较为平缓。热带太平洋年代际振荡引起的南海区域海表盐度变化是造成海表pCO₂及海-气CO₂通量准十年变化的主要原因。分区分析的结果表明, 南海北部海表pCO₂变化最为显著, 在南海海表pCO₂的季节和准十年变化中都起到非常重要的作用。     

珠江磨刀门河口水位分布演变特征及其对人类活动的响应*

河口区水位受径流、潮汐、地形、人类活动等多因素影响, 其空间分布结构及变化复杂。作为河口动力结构的重要参数, 水位分布演变特征及机制的研究对水资源高效开发利用和河口治理具有重要指导意义。文章基于珠江磨刀门河口沿程马口、甘竹、江门、竹银、灯笼山和三灶6个测站1965—2016年月均余水位数据及马口站的月均流量数据, 分析人类活动影响下水位空间分布的异变, 采用双变量线性回归模型定量辨识水位分布异变的主要影响因素, 并初步讨论人类活动、动力结构、地形变化之间的相互耦合关系。结果表明, 基于平均水面形态变化参数(即曲率)可较好地指示河床冲淤变化趋势, 河段平均曲率为正, 指示河床趋于淤积, 曲率为负, 河床趋于冲刷侵蚀; 围垦、大规模挖沙、河道疏浚等强人类活动前, 磨刀门河口上、下段坡降大于中段(江门—甘竹段), 即中段存在一个水位坡降变缓的区域, 枯季低流量时中段水位坡降出现由海向陆方向的倒坡降, 强人类活动后, 余水位空间分布结构发生异变, 中段坡降增大、低流量时的逆坡降消失; 强人类活动引起的河床地形变化是磨刀门河口沿程水位空间形态发生变化的主要原因, 使口门段(三灶—竹银)和河口上段(甘竹—马口)水位曲率分别减小0.41×10^-4m·km^-2和1.04×10^-4m·km^-2, 河口中段(竹银—甘竹)水位曲率增大0.21×10^-4m·km^-2, 沿程曲率由正(下凹)-负(上凸)-正转变为负-正-负, 沿程河床也随之由淤积-冲刷-淤积趋势转变冲刷-淤积-冲刷趋势。     

我国南海沿海台风及暴潮灾害趋势分析

利用中国气象局上海台风研究所(CMA)和国家海洋局(SOA)数据资料, 对南海沿海台风活动(1949—2016)和风暴潮灾害趋势(1989—2016)进行了统计分析。结果表明, 南海地区台风年登陆频数整体上呈微弱减少趋势, 但强台风影响及强度呈加强趋势; 1990年代中期台风登陆频数出现显著突变, 粤东地区受高强度台风的影响变得频繁, 粤西地区从2007年开始台风登陆强度逐年增强; 研究区域内台风强度分布一致性较好。文章还总结了典型的热带气旋路径, 分析了不同入射角范围的台风在强度和地区分布上占比的变化规律, 指出近年来中国南海沿海地区年强台风暴潮灾害发生频数增多, 年最大风暴潮等级有增大趋势。     

渤海海温与叶绿素季节空间变化特征分析

以2003年MODIS数据为数据源，在图像处理、空间插值的基础上作海温与叶绿素浓度的空间相关分析。结果表明，整个海域的叶绿素浓度和海温的分布具有明显的区域和季节变化特征。基本规律是叶绿素浓度从近岸向渤海中央递减；温度则随季节发生变化，随着温度升高，近海叶绿素浓度增高，而渤海中央区域叶绿素浓度降低。渤海叶绿素浓度的分布与河口径流、季节等因素有关。从空间关系看，海温与叶绿素浓度不存在很明显的空间分布相关性，但不同季节有不同的相关性。上述研究可用于估算海洋初级生产力。     

Seasonal and interannual variations of the field of sea-surface temperature in the southwest Atlantic according to the data of satellite and contact measurements

We study the seasonal and interannual variations of the field of sea-surface temperature (SST) in the Southwest Atlantic on the basis of the analysis of three data arrays, namely, the Levitus-Boyer-1994 hydrological array, the WOD-98 actual database, and the data of satellite measurements of SST. We perform the comparative analysis of the amplitude-phase characteristics of the annual course of the SST field and discuss the distinctive features of its seasonal and interannual variations. It is shown that the results obtained by using different data arrays are in good agreement. The values of the coefficient of linear correlation are equal to 0.7–0.9. It is discovered that the maximum seasonal variations of SST are observed in the zone of confluence of the Falkland and Brasil Currents in the vicinities of the South Subtropical and Antarctic Polar fronts. The minimum seasonal variations are recorded in the Antarctic region and in the Weddell Sea. The satellite data demonstrate that the level of interannual variability is high in the zones of climatic fronts. __________ Translated from Morskoi Gidrofizicheskii Zhurnal, No. 5, pp. 62–76, September–October, 2006.     

Long-term variability of downward particle flux in the deep northeast Atlantic: Causes and trends

At 3000 m depth the downward flux of particulate matter shows substantial seasonal and interannual variation. Complete annual records for eight of the past 14 years have been examined in the light of mixing depths derived from the OCCAM general circulation model and euphotic zone chlorophyll concentration and productivity, which were derived from the SeaWiFS satellite colour sensor. The annual flux was particularly high in 2001 due to a late summer deposition exceeding previous records several fold and this year was also characterised by very early shoaling of the mixing depth in spring and a very high surface spring chlorophyll concentration. Other years that were somewhat unusual in having either high or low flux at depth were not in general associated with unusual patterns of mixing or productivity. The percentage of the annual organic carbon primary production which reaches 3000 m varies from 0.6 to 1.2% except in 2001 when it reached 3.4%. A mechanistic relationship between upper-ocean processes and deep-ocean particle flux remains elusive and various explanations are suggested for this which need now to be addressed. In the spring, the timing of first shoaling of mixing, enhancement of productivity and increased particle flux at depth have all advanced during the 14 years of study by about 2 days per year, suggesting a similar trend as has been observed for surface phytoplankton, mesozooplankton, fish and seabirds probably caused by wide-scale environmental changes.     

Coastal phytoplankton blooms in the Southern California Bight

Surface chlorophyll (CHL) measured at the Scripps Pier in the Southern California Bight (SCB) for 18 years (1983–2000) reveals that the spring bloom occurs with irregular timing and intensity each year, unlike sea-surface temperature (SST), which is dominated by a regular seasonal cycle. In the 1990s, the spring bloom occurred earlier in the year and with larger amplitudes compared to those of the 1980s. Seasonal anomalies of the Pier CHL have no significant correlation with local winds, local SST, or upwelling index, which implies that classical coastal upwelling is not directly responsible for driving chlorophyll variations in nearshore SCB.The annual mean Pier CHL exhibits an increasing trend, whereas the Pier SST has no evident concomitant trend during the CHL observation period. The interannual variation of the Pier CHL is not correlated with tropical El Niño or La Niña conditions over the entire observing period. However, the Pier CHL was significantly influenced by El Nino/Southern Oscillation during the 1997/1998 El Niño and 1998/1999 La Niña transition period. The Pier CHL is highly coherent at long periods (3–7 years) with nearby offshore in situ surface CHL at the CalCOFI (California Cooperative Fisheries Investigations) station 93.27.     

Multitime scale variations of sea surface temperature in the China seas based on the HadISST dataset

The variability of the sea surface temperature(SST) in the China seas has been studied in seasonal,interannual and interdecadal scales based on the monthly data of HadISST spanning from 1870 to 2007. The main results obtained are SST in the China offshore changes most actively at the seasonal scale with the intensity diminishing from north to south,as the temperature differences between summer and winter reaching 17 and 4 C in the northern and southern areas,respectively. Moreover,seasonal variation near the coastal regions seems relatively stronger than that far from the coastline;significant interannual variations are detected,with the largest positive anomaly occurring in 1998 in the overall area. But as far as different domains are concerned,there exists great diversity,and the difference is also found between winter and summer. Differed from the seasonal variations,where the strongest interannual variability takes place,resides to the south of that of the seasonal ones in the northern section,nevertheless in the South China Sea,the most significant interannual variability is found in the deep basin;interdecadal changes of summer,winter and annual mean SST in different domains likewise present various features. In addition,a common dominant warming in recent 20 a are found in the overall China offshore with the strongest center located in the vicinity of the Changjiang Estuary in the East China Sea,which intensifies as high as 1.3 C during the past 130 a.     

基于遥感数据的近40 a弗雷姆海峡海冰输出研究

北极海冰作为一个巨大的淡水资源库, 每年向全球输送大量淡水资源, 从北极输出的海冰在向南输送的过程中融化, 对海洋水循环与水环境产生影响, 进而影响全球气候变化, 弗雷姆海峡作为北极海冰输出的主要通道, 对其研究显得尤为重要。为了解弗雷姆海峡海冰长期输出量, 利用美国冰雪数据中心（NSIDC）发布的海冰密集度、海冰厚度与海冰漂移速度数据, 计算得到 1979 年至 2019 年弗雷姆海峡海冰输出面积通量与 2010 至 2019 年弗雷姆海峡海冰输出体积通量, 并在此基础上分析弗雷姆海峡近 40 a 海冰输出量的变化状况以及弗雷姆海峡海冰输出的年际变化、季节变化, 并分析了影响弗雷姆海峡海冰输出量的可能原因。结果表明: 近 40 a 弗雷姆海峡年均海冰输出面积通量为 7.83×10⁵ km²,近 10 a 弗雷姆海峡海冰年均输出体积通量为 1.34×10⁶ km³, 从长期来看, 弗雷姆海峡海冰输出面积通量呈略微增加趋势, 弗雷姆海峡海冰输出体积通量在 2010—20...     

1982–2019年渤、黄海海洋热浪时空变化特征分析

基于1982–2019年美国国家海洋和大气管理局最优插值海表温度资料,运用多种统计方法分析了渤、黄海海洋热浪（频次、持续时间、强度）的时空分布特征及与之相关的环流背景。结果表明:（1）海洋热浪具有一定的区域性差异,更强、更持久和更多的海洋热浪多集中在渤海和北黄海海区;（2）近38年来,渤、黄海海洋热浪变化趋势也具有明显的区域性差异,频次、年平均持续时间、年平均平均强度和最大强度总体呈增多、增强趋势,但朝鲜半岛沿岸海域没有显著变化,这与该地区的平均海温变化密切相关;（3）根据日平均海表面温度将海洋热浪分为中等、强、严重和极端4种等级,结果表明,除极端海洋热浪外,其他3种不同等级海洋热浪发生频次和增长趋势均存在显著的地理差异,中等强度海洋热浪在渤、黄海所有区域均频次偏多且有显著的增加趋势,而强和严重海洋热浪主要集中在我国的渤海海域,但渤、黄海区域极端海洋热浪几乎没有发生;（4）就渤、黄海区域平均而言,38年间,共发生83次海洋热浪,平均每年2.2次;海洋热浪具有明显的季节差异,不同等级强度的海洋热浪的多发季节均在夏季;（5）合成分析结果表明,夏季渤、黄海海洋热浪与大气环流密切相关,当从高层到低层贝加尔湖区域上空表现为大范围的相当正压结构的暖性高压异常时,盛行的下沉运动和高空西北气流,带来了晴朗的天气和更多的地面净太阳短波辐射,有利于渤、黄海海洋热浪的形成和维持。     

南海表层水温年际变化的大尺度特征

通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.     

南海表层水温场的时空特征与长期变化趋势

本文利用月平均表层水温（SST）、850hPa经向风和西太平洋副热带高压等资料分析了南海表层水温距平（SSTA）场的时空特征和长期变化趋势,并探讨了SST的年际和长期变化原因．结果表明,南海SSTA场分别存在着以全域同位相振荡和东南一西北向反位相振荡的两个主要模态．其中,前者是主要模态,以年际振荡为主,而后者则是次要模态,以季节振荡为主．进一步分析发现,南海中部的SST存在着显著的年际和年代际变化,并在1981年前后发生了一次由低到高的气候转变,而且南海中部SST的长期变化趋势非常明显,在1950—2006年间增温0．92℃．相关和合成分析表明,南海SST的年际和长期变化可能是由南海上空的经向风异常和西太平洋副热带高压的纬向变动引起的．     

Remote Sensing Observations of Ocean Surface Chlorophyll and Temperature with the Impact of Cyclones and Depressions over the Bay of Bengal Water

MODIS-Aqua derived eight-day composite chlorophyll concentration data analyzed to study the impact of cyclones and depressions on the Bay of Bengal productivity. A total of 15 cyclonic storms and depressions picked up from the India Meteorological Department datasets. MODIS-Aqua data analyzed during October 2002 to December 2009. There was observation of depressions (D), deep depressions (DD), cyclonic storms (CS), severe cyclonic storms (SCS), and very severe cyclonic storms (VSCS) with categories of intensities (“T” numbers 1.5–6) and wind speeds (25–108 knots). The chlorophyll concentration observed to be high (1.0–5.0 mg/m³) with the impact in the coastal and offshore waters. Quickscat scatterometer data showed high wind speed (about 10 meters/second). Sea surface temperature (SST) observed to be decreased (roughly 2°C) with effect of cyclones. The cyclone numbers, intensity, and chlorophyll concentration has been observed to be increasing from 2002 to 2009, with observation of VSCS “Sidr” during 2007. The study would be interesting to link carbon flux/sequestration, marine food chain, and harnessing fishery resources in a postcyclone period.