CCSM3对太平洋年代际振荡的敏感性试验

利用NCAR的CCSM3模式进行控制试验和1870-1999年的130 a模拟试验(敏感性试验),与相应的再分析资料进行对比,分析了太平洋海区的海温变化趋势和北太平洋年代际变率的时空结构,并且讨论了CO2对于北太平洋年代际变率的影响.结果表明:CCSM3模式能够模拟出北太平洋年代际变率的主要特征,其空间分布类似于典型的...     

气候模式系统模拟结果的不确定性分析

分析了移植通用气候系统模式版本3(CCSM3)到不同计算平台时所发现的模拟结果不确定性现象.以多年平均全球海面温度(SST)为分析指标,给出了CCSM3气候模式系统在不同计算平台和不同CPU分配方案等几种不同计算环境设置条件下的模拟结果,对比分析了产生计算结果不确定性的原因,指出了CCSM3气候模式系统的计算结果依赖于计算环境的设置,特别是耦合器模块在执行系统各子模块间数据交换和数据插值时对计算环境的依赖性可能是导致计算结果差异的主要原因.     

基于CCSM3气候模式的同化模拟试验

基于美国NCAR及其他科学家合作发展的共同气候系统模式CCSM3,利用nudging方法开展了把15 m到465 m的次表层海温同化到该模式的研究。1980—2000年的同化试验结果表明,经过同化得到的模拟结果与实际较为一致,较好的再现了中低纬太平洋海洋和大气的平均特征和随时间演变的规律,但仍存在如海表温度偏高、降水偏强等问题。尤其是在大洋的东边界,陆地地形比较陡峭的地区,通常出现较大的偏差。     

全球海洋环流模式中上层海洋对表面强迫的响应和调整Ⅱ.年代际变率

利用一个较高分辨率的全球海洋环流模式在COADS 1945～1993年逐月平均资料的强迫下对海温和环流场进行了模拟,分析了北太平洋海温和环流场的年代际变化特征,同时诊断了1976-77年代际跃变过程中海温场变化的机制.模式模拟出了北太平洋海温年代际异常的主要模态以及1976-77年跃变前后的演变特征,模拟的北太平洋中部、加州沿岸和KOE区的海温异常的强度和演变趋势均和观测比较一致;同时,模式重现了分别始于20世纪70和80年代的中纬度海温异常信号沿等密度面向低纬地区的两次潜沉过程.在表层,流场的异常主要表现为与风应力异常基本符合Ekman关系的一个异常海洋涡旋,而整个上层海洋平均的流场异常则表现为两个海洋涡旋的异常,其中副热带海洋涡旋的异常的强度要显著于副极地海洋涡旋的异常,而副极地海洋涡旋异常出现的时间比副热带海洋涡旋晚3a左右的时间.对1976-77年前后3个区域上层海温各贡献项的诊断结果表明,北太平洋中部变冷主要是水平平流和热通量异常贡献的结果;而加州沿岸变暖主要归因于热通量的贡献;在KOE区,垂直平流、热通量和水平平流三者都起了重要作用,其中水平平流异常对这一区域海温年代际跃变出现的时间起了至关重要的作用.     

基于多变量LSTM神经网络模型的PDO指数预测研究

利用1921–2020年的海平面气压、海平面高度、热含量数据以及海冰密集度作为太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation, PDO）指数的预报要素,建立了关于PDO指数时间序列预测的多变量长短期记忆（Long Short Term Memory, LSTM）神经网络模型,对比分析了2011–2020年不同时间序列预测模型的PDO指数预测结果,最后利用多变量LSTM神经网络模型实现了2021–2030年的PDO指数预测。结果显示,多变量LSTM神经网络模型的预测值与观测值经过交叉验证后的平均相关系数和均方根误差分别为0.70和0.62;PDO未来10年将一直处于冷位相,PDO神经网络指数出现两次波动,于2025年出现最小值。相比于其他时间序列预测模型,本文采用的多变量LSTM神经网络模型预测结果误差小、拟合效果好,可以作为一种新型的预测PDO指数的手段。     

台湾省以东副热带环流区大中型浮游桡足类的生态特征

根据1995-1997年期间在台湾岛以东副热带环流区进行4个季度月的综合调查资料，分析了该海域浮游桡足类的数量分布及其群落的生态特征，探讨其与环境因素的相关性．结果表明，本区大中型浮游桡足类呈低丰度（4个季度平均为6．75个／m^3）、低优势度（Y〈0．131）以及季节变化幅度小等特点．所记录的206种浮游桡足类中，5种生态类群共存．不同性质水系在测区间的动态制约着不同生态类群的配比，但丝毫左右不了热带大洋广布类群的主导地位．     

一次200hPa辐散环流演变与海洋天气系统变化关系的分析

本文分析了１９８０年７月１７～２８日逐日２００ｈＰａ辐散环流的变化过程。讨论了辐散环流变化与西太平洋副热带高压、台风活跃与中断、南海赤道反气旋形成与消失之间的关系，揭示了一些有意义的事实     

冬季北太平洋流场异常主要模态与PDO及NPGO的关系

采用复经验正交函数(EOF)分解和小波分析,对冬季北太平洋上层海流异常进行了统计动力诊断,并讨论了主要模态与北太平洋年代际振荡(PDO)模态和北太平洋环流振荡(NPGO)模态的关系。结果显示,冬季北太平洋上层洋流异常复EOF分解的第一模态是PDO在流场异常上的反映,第二模态则包含了NPGO的明显信息。主要依据有:(1)第一和第二模态的实时间系数序列分别有准20a和准13a的年代际变化周期,与PDO和NPGO模态的年代际变化周期相同;(2)第一和第二模态实时间系数与北太平洋海表面温度异常(SSTA)的回归系数场的空间分布分别与PDO和NPGO模态的空间结构相近。根据第一和第二模态上层洋流异常计算得到的垂直运动异常的分布,与SSTA的PDO和NPGO模态的空间分布类似,表明海盆尺度流场异常造成的垂直运动是形成PDO和NPGO模态的重要原因。     

西太平洋暖池海温异常年夏季东亚大气环流特征

利用NCEP/NCAR逐月再分析资料对西太平洋暖池区海表水温冷、暖异常年夏季东亚大气环流作了合成分析,与气候平均比较后发现:夏季暖池区暖异常时,在西太平洋上空的对流层低层产生一个强的反气旋偏差环流,因而不利于南海南部和赤道太平洋地区的西风发展,使热带夏季风强度减弱;在南海西部和中南半岛东部有偏差气流转向大陆,因而增强了偏南风,使副热带夏季风强度增强;在对流层中、下层副高脊线位置偏南,大约以400hPa为分界线,低层副高强度增强,高层副高强度减弱。西太平洋暖池冷异常年夏季东亚大气环流特征大致与上述情况相反,且强度或变化幅度小于暖异常年夏季。另外,与气候平均比较,暖异常年纬向Walker环流上升支大幅西移,而冷异常年该环流上升支则东移。     

热带印度洋偶极子发生和演变机制的数值研究

对中国科学院大气物理研究所(IAP)大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)发展的第三代海洋模式(L30T63 OGCM)进行了改进。分析了该模式1959年1月—1998年12月的40a积分结果，以此研究热带印度洋偶极子发生、发展和消亡的物理机制。对数值模拟结果的分析表明，赤道印度洋表面异常东风引起的异常环流结构是偶极子发生、发展的主要动力学原因，其表面异常东风转换为异常西风所引起的异常环流结构调整是偶极子消亡的主要动力学原因；海气界面热通量异常的交换对热带印度洋海表温度距平偶极子模态的形成和演变起着重要的作用；垂直输送作用是热带印度洋次表层海温偶极子模态发生和演变的主要物理机制。     

Decadal-to-interdecadal response and adjustment of the North Pacific to prescribed surface forcing in an oceanic general circulation model

1IntroductionAvariety of observational evidences have shownthe existence of decadal-to-interdecadal variabilitiesin the Pacific Ocean.The phase transition for thosevariabilities could be gradual or abrupt.A strikingexample for abrupt change is the so-call…     

南海海表面温度年代际异常变化特征及其与PDO的联系

利用奇异谱分析和小波分析的方法,分析了南海海表面温度异常(SSTA)在年代际尺度上的变化特征及其与太平洋年代际涛动(PDO)之间的关系.发现南海 SSTA 年代际振荡与年循环之间存在一定程度上的锁相:在冬、春季较强,而夏、秋季则较弱.此外,在过去的140多年,南海 SSTA 年代际振荡显著衰弱.通过与 PDO 指数进行相关分析发现,在年代际尺度上 PDO 与南海 SSTA 具有一定的相关性.一方面这种相关性只在20世纪前50年比较显著,这在一定程度上解释了为何南海 SSTA 的年代际振荡表现出衰减的趋势;另一方面,当 PDO 位相超前南海 SSTA 位相3到6个月时,两者表现出较强的相关性.进一步分析表明,PDO 可能通过调控赤道东太平洋 SST,从而影响南海 SSTA 的年代际变化.     

基于热含量探究PDO的三维结构及信号传播特征

基于1815—2013年SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据不同深度的温度数据资料,进行了热含量的计算,并通过EOF分解、功率谱分析等统计方法探究太平洋年代际振荡(Pacific decadal oscillation,PDO)的三维结构和周期性特征。结果表明,太平洋的年代际变化不仅仅存在于海洋表层,海洋300 m以浅均存在年代际变化特征,其中次表层(70 m左右)的年代际变化特征最为显著。功率谱分析的结果显示,北太平洋的年代际变化周期约为18 a。利用SODA数据的温度和盐度资料对北太平洋的Rossby(罗斯贝)波波速进行了计算,计算结果显示,Rossby波向西传播,其波速随着纬度的增大而减小。对300 m以浅水体的热含量时间序列与PDO指数做了超前滞后相关,在热含量序列滞后9 a时相关系数分布与同期相关反相。对不同层次的热含量与PDO指数进行了超前滞后相关,分析PDO的演变特征,结果表明,PDO在低纬度通过Rossby波向西传播,在传播过程中深度逐渐加深。     

三维溢油预报模型

根据浅海流体动力学方程组,利用ADI方法求解海域的瞬时流场,并应用拉格朗日方法预报溢油质心的运动轨迹,通过实测与计算比较,指出此模式有较高的精度。     

河口三维流动数学模型研究进展

回顾了近年来国内外河口与海岸三维水动力学数学模型研究的新进展,着重讨论了三维水动力学数学模型研究中的若干基本问题。对河口三维潮流和密度流问题而言,其基本方程已经基本解决,但是在风暴侵袭期间,多种尺度的动力因素同时存在,建立其合理的流动模型是一项重要的基础性工作;尽管已有一些成功的河口三维流动数学模型,但是寻求基于并行计算技术的数值模拟系统将是值得努力的方向。此外,河口大规模动边界和漫滩水流的模拟仍有待作进一步研究。     

Specific features of temporal and spatial distributions of light hydrocarbons in the Sea of Azov

New data from recent surveys investigating the geochemistry of light hydrocarbons over a 4-year period in the Chernomorneftegaz petroleum license area in the central Sea of Azov are presented in this paper. The distributions of light hydrocarbons in both marine sediments and seawater were studied, and stable anomalies of hydrocarbons detected. Based on complex interpretations of geochemical and geophysical data, it has been shown that migration from the deep part of the sediment cover to the surface (seabed) is the main factor which determines the spatial distribution of hydrocarbons in the modern seabed sediments and seawater. The contribution of microbial and anthropogenic processes is insignificant.     

桶形基础平台三维有限元稳定性分析

以我国第一座桶形基础采油平台工程实例为原型，采用三维有限元计算方法对桶形基础稳定性分析。平台在波浪、风等荷载作用下，其稳定性不仅与平台的整体结构有关，而且与桶形基础及其周围土体相互作用相关。在计算中，利用薄层摩擦单元模拟土与结构间的相互作用，取得了很好的效果。分析结果表明桶形基础采油平台在设计条件下运行是较为稳定的。