热带印度洋上层热含量异常场的年际变率分析

利用1950-2006年间日本气象局月平均温、盐度资料,分析了热带印度洋热含量异常场的年际时空变化特征,并分别探讨了热含量年际变异与ENSO、印度洋偶极子(IOD)、南印度洋偶极子(SIOD)和热带印度洋纬向风异常的关系.结果表明,热带印度洋热含量异常场的年际振荡是由空间结构不同但变化周期相近的两个主要模态构成的,这两...     

热带太平洋-印度洋上层热含量年际变化的主模态

利用多种海洋资料,采用经验正交函数分解(EOF)与合成分析等方法研究了热带太平洋-印度洋热含量年际变化的主要模态及其对应的转换过程。结果表明其第一模态对应El Nino事件成熟位相时的空间分布,即热带西太平洋和东印度洋为一冷中心,西南印度洋和赤道东太平洋为暖中心;第二模态对应着El Nino事件过渡期的空间分布,太平洋10°N附近以及赤道带为变化中心,而印度洋的变化中心主要在苏门答腊岛西部的赤道东印度洋海区。这2个模态基本刻画了ENSO循环过程中热带两大洋热含量变化的关键海区。利用合成分析结果与EOF分解结果的相似性,探讨了EOF分解前两个模态之间的转换过程,发现第一模态可能主要是通过海洋波动的传播过程调整到第二模态的,而第二模态还可以作为El Nino或La Nina事件的预报因子。此外,分析结果还表明,El Nino事件与La Nina事件对应的热含量变化并不是反对称的。     

印度洋热含量在南海夏季风爆发中的作用

利用Scripps海洋研究所0—400m上层海洋热含量资料和美国环境监测中心/国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)的再分析资料,运用经验正交分解(empirical orthogonal function,EOF)等统计方法,研究在有ENSO影响和去除ENSO影响的情况下,前期春季印度洋热含量如何影响南海夏季风爆发。结果表明,在没有扣除ENSO信号的情况下,热带印度洋热含量EOF分解第一模态呈东西相反变化的空间分布。印度洋东部热含量为正(负)异常、西部为负(正)异常时,南海夏季风爆发较早(晚),印度洋上层热含量主要通过影响热带印度洋上空大气的垂直运动和高低层辐散辐合,进而影响季风纬向环流的强弱,来影响南海夏季风爆发的早晚。在扣除ENSO信号的情况下,印度洋热含量CEOF(conditional EOF)第一模态的空间分布类似于EOF第一模态的空间分布;第二模态表现为除小部分海区外,热带印度洋热含量呈一致变化的海盆模态。这两个模态对南海夏...     

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。     

北印度洋的经向热输送与热收支的季节与年际变化

探讨赤道以北印度洋的热量收支及变化机制。根据积分10年(1987～1996)的全球海洋模式(MOM 2 )资料,利用积分形式的热量平衡方程,系统地研究了北印度洋的经向热输送和热量收支的季节与年际变化。主要结论为:在季节尺度上,越赤道的经向热输送和赤道以北印度洋热含量变化有年循环特征,而海面净热通量呈现半年周期变化特点;在年际尺度上,热含量的变化主要由经向热输送的变化引起,其它项的影响较小;经向热输送集中在上5 0 0m ,尤其在15 0m以上;在总的经向热输送中,经向翻转环流的贡献起主要作用,涡动项的贡献比较小;某一纬度上经向热输送异常以及此纬度以北印度洋总的海面净热通量异常与此纬度上纬向积分的纬向风应力异常有很好的相关关系;还分析了10°N阿拉伯海和10°N孟加拉湾的经向热输送与越赤道的经向热输送的关系,以及海面净热通量各分量的变化特点。     

赤道中印度洋上层环流结构与季节变化特征分析

本文通过分析RAMA印度洋观测浮标系统锚系ADCP实测资料,对赤道中印度洋上层海流季节变化进行了研究。研究结果表明,0°,80.5°E纬向流垂向剖面呈现上150m层一致的东向流,而经向流在100m以浅呈现表层向北次表层向南的翻转流结构。赤道中印度洋上层纬向流季节信号被半年周期的东向射流Wyrtki Jets(WJs)所控制。WJs发生于季风方向转换的季节,4—5月份较弱,10—11月份较强。赤道中印度洋上层经向流年周期信号显著。北半球夏季与冬季分别出现风应力旋度驱动的Sverdrup南向流与北向流。本文结论为赤道中印度洋上层环流季节变化特征的研究提供了观测角度的支持。     

西北太平洋上层热含量的时空变化

基于全球月平均海温资料、137°E断面海温观测资料、同化水位资料和太平洋850 hPa纬向风资料,利用EOF、功率谱和最大熵谱等分析方法,分析了西北太平洋上层热含量的时空变化,并讨论了热含量变化与水位和赤道太平洋纬向风异常的关系.结果表明,西北太平洋上层热含量具有明显的年际和年代际变化;热含量的年际变化与热带太平洋大尺度海气系统异常相联系,即在El Ni(n)o期间,热含量减少,而在La Ni(n)a期间热含量增多;热含量在20世纪70年代末发生了一次气候跃变,在跃变前热含量偏多,而在跃变后则偏少;热含量与水位间存在着非常一致的同位相年际变化,而这种变化与赤道西、中太平洋的纬向风异常有关.     

北印度洋净热通量的季节、年际和年代际变化

根据月平均热通量(TropFlux)资料,使用相关分析和线性倾向估计以及经验正交分解(EOF)等方法,标记5个特征海区,以反映北印度洋净热通量的季节、年际和年代际变化特征。结果显示：冬季阿拉伯海失热区比孟加拉湾失热区失热多;夏季只有亚丁湾海域失热,斯科特拉区得热量值和赤道区相当。北印度洋净热通量季节分布呈现春季峰值大于秋季的双峰分布。近些年来,阿拉伯海和亚丁湾海域失热减小,孟加拉湾失热增多,赤道得热有下降的趋势。阿拉伯海、孟加拉湾和亚丁湾失热区净热通量的季节、年际和年代际变化主要由潜热和感热决定,亚丁湾夏季失热还与长波辐射有关。冬季净热通量异常场分解出3个独立模态,累计贡献率可达53.87%,第一模态为主模态,阿拉伯海失热区失热减少、孟加拉湾失热区失热增多的年代际变化特征。夏季净热通量异常场前3个模态的累计贡献率为57.42%,第一模态为主模态,北印度洋全场一致性得热,且以热带印度洋西部为最强的年代际变化。     

基于SODA数据的印度洋表层和次表层热含量变化及其与ENSO的关系

采用1950年1月至1999年12月SODA海洋上层温度的月平均资料及同期的NCEP月平均风场资料,研究了印度洋表层和次表层热含量年际变化的特征以及与海面风场的关系.通过对热带印度洋海区上层热含量异常的经验正交函数分解,发现表层与次表层热含量主要模态的分布不同,表层热含量主要模态的时、空分布与前人对海表温度(SST)异常的研究结果基本一致,第一模的空间分布为全海盆一致型,春季(夏季) 表层热含量第一模的时间序列与前一年的秋季(冬季)Ni(n)o3区SST异常的时间序列有密切的关系;第二模的空间分布为东西偶极子型,并在秋季与4-8个月前的Ni(n)o3区SST异常有密切的关系;次表层热含量异常第一模为东西偶极子型,冬季热带太平洋异常通过影响印度洋的海面风导致的海洋动力调整,进而影响印度洋次年春季次表层热含量东西偶极子型异常; 次表层热含量异常第二模在10°S以北是全海盆一致型,但却与Ni(n)o3区SST异常在统计学上无关.     

热带太平洋-印度洋上层海温、热含量和混合层深度的年变化特征

根据1955~2003年次表层海温、海洋上层400m热含量和混合层深度资料,采用EOF分析方法,研究热带太平洋-印度洋上层海温、热含量和混合层深度的年变化特征及其与厄尔尼诺、印度洋偶极子、热带辐合带分布和活动的关系。结果表明:海表温度SST的分布和变化不能代表海洋上层热含量的分布和变化,热含量HST的分布与混合层MLD分布比较相似,尤其在热带印度洋和东太平洋,MLD季节变化比HST和SST提前2~3个月左右。太平洋10°N附近HST带状强扰动区和赤道地区HST反相变化是热带太平洋上层海水温度扰动最主要特征。HST的强扰动区主要由60~300m次表层海温距平的扰动引起,80m左右扰动最强,这种扰动沿着斜温层由上向下,自东向西传递,上半年增温,下半年降温,具有明显的年周期变化。这种变化对ENSO循环期间热含量异常信号传播的影响值得关注。热带太平洋HST的扰动变化和太平洋的ITCZ和SPCZ的移动和变化也有一定的关联。印度洋的西北部和东南部次表层海温距平呈年周期的反相振荡,但这种固有振荡和印度洋偶极子DMI振荡反相,这可能是导致印度洋大部分偶极子生命史都很短的原因之一。     

Simulated Heat Content Variability in the Upper Layers of the Tropical Indian Ocean

Ocean General Circulation Model (OGCM) simulations from 1970–2007 are used to study the upper ocean heat content variability in the Tropical Indian Ocean (TIO). Model computed heat contents up to 50 m (denoted by HC50 m hereafter) representing upper ocean heat content and 300 m (HC300 m) representing heat content up to thermocline depth are first compared with heat contents computed from observations of two buoys in the TIO. It is found that there is good agreement between the model and observations. Fourier analysis of heat content is carried out in different regions of TIO. The amplitudes of semi-annual variability for HC50 m and HC300 m are observed to be greater than those for the annual variability in the Bay of Bengal, while in the Arabian Sea there is a mixed result. Heat content tendency is known to be governed by net surface heat flux and horizontal as well as vertical heat transports. For understanding the relative importance of these processes, a detailed analysis of these terms in the tendency equation is carried out. Rossby wave is observed in the annual mode of heat transport while equatorial jet and Kelvin waves are observed in the semi-annual mode of heart transport. Finally, the correlation between heat content and sea surface temperature (SST) and sea level anomaly (SLA), taken one at a time, is computed. It is found that the correlation improves significantly when both these quantities are together taken into account.     

印尼贯穿流对印度洋的热量贡献

本文基于海洋环流模式模拟的高分辨率欧拉场,利用拉格朗日追踪方法,评估了印尼贯穿流（ITF）对印度洋的热量贡献。通过计算ITF水体在印度洋的传输路径及伴随的温度变化来获取ITF水体在印度洋的热量传输过程。模拟结果表明ITF进入印度洋后主要向西流动并在到达马达加斯加后分叉,进入南、北印度洋。热收支分析表明ITF在北印度洋吸收0.41 PW热量,在南印度洋释放0.56 PW热量;这两个过程相互补偿,导致ITF对整个印度洋的净加热贡献并不显著,只有0.15 PW。进一步的检查ITF离开印度洋的出口（跨过34°S）,结果表明ITF主要随着位于西边界的奥古拉斯流和位于东边界的利文流离开印度洋。约89%的ITF水体沿着西边界离开印度洋,其余的11%主要沿着东边界离开印度洋;前者对整个印度洋的净加热贡献为0.10 PW,后者的净加热贡献为0.05 PW。     

Effect of nonlinear advection on the Indian Ocean diploe asymmetry

The asymmetry of sea surface temperature anomaly(SSTA)amplitudes between the positive and negative phases of the Indian Ocean dipole(IOD)are studied.The dynamic effects on it are analyzed using a hybrid coordinate ocean model(HYCOM).It suggests that the IOD is still asymmetric even when forced by a symmetric wind stress,and the asymmetry of the SSTA in the eastern pole is strong while that in the western pole is almost insignificant during the mature phase(September–November(SON)).Thus,the IOD asymmetry is primarily caused by the asymmetry in the IODE.A heat budget analysis is also conducted for the mixedlayer temperature in the eastern Indian Ocean(IODE),which indicates that a nonlinear ocean advection cools both the positive and negative IOD events.Therefore,the nonlinear ocean advection is responsible for the asymmetry of the IOD.     

印度洋海底压强的季节和长期变化

利用2003—2015年的重力恢复和气候实验(Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE)卫星观测数据, 揭示了印度洋海底压强的变化特征, 并探讨了其变化机制。结果表明, 印度洋海底压强具有显著的季节变化特征, 北半球冬季在40°S以北(南), 海底压强呈负(正)异常, 夏季分布与冬季相反。印度洋区域的海底压强空间分布与Ekman输送空间分布有较好的对应关系。正压涡度方程诊断结果表明, 利用风场重构的海底压强能够较好地解释印度洋海底压强的季节和长期变化。此外, 海平面变化收支分析表明, 海底压强的变化在高纬度区域主导了海平面变化。     

印度洋偶极子及其可预报性研究进展

主要介绍印度洋偶极子(IOD)的时空特征、演变机制和可预报性的研究进展。IOD是东西热带印度洋反相的海温异常,是热带印度洋的年际海温变率最主要的两种异常结构之一。关于IOD的演变机制,特别是ENSO在其中所起作用,一直是学界争论的热点。一些学者认为,IOD是ENSO通过遥相关作用对热带印度洋造成的影响;另一些学者则认为,IOD是热带印度洋内部海气振荡的产物。本研究重点讨论这两种观点的相关证据以及IOD与ENSO的关系。此外,现有多数模式对IOD的预报时效小于3~4个月,潜在的预报时效则大于5个月,但这些对IOD的可预报性研究尚处于起步阶段,还有很大发展空间。     

Seasonal Variability of Near-Surface Heat Budget of Selected Oceanic Areas in the North Tropical Indian Ocean

The results obtained from an Ocean General Circulation Model (OGCM), the Modular Ocean Model 2.2, forced with the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research reanalysis data, and observational data have been utilized to document the climatological seasonal cycle of the upper ocean response in the Tropical Indian Ocean. We address the various roles played by the net surface heat flux and the local and remote ocean dynamics for the seasonal variation of near-surface heat budget in the Tropical Indian Ocean. The investigation is based in seven selected boxes in the Arabian Sea, Bay of Bengal and the Equatorial Indian Ocean. The changes of basin-wide heat budget of ocean process in the Arabian Sea and the Western Equatorial Indian Ocean show an annual cycle, whereas those in the Bay of Bengal and the Eastern Equatorial Indian Ocean show a semi-annual cycle. The time tendency of heat budget in the Arabian Sea depends on both the net surface heat flux and ocean dynamics while on the other hand, that in the Bay of Bengal depends mainly on the net surface flux. However, it has been found that the changes of heat budget are very different between western and eastern regional sea areas in the Arabian Sea and the Bay of Bengal, respectively. This difference depends on seasonal variations of the different local wind forcing and the different ocean dynamics associated with ocean eddies and Kelvin and Rossby waves in each regional sea areas. We also discuss the comparison and the connection for the seasonal variation of near-surface heat budget among their regional sea areas. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

赤道印度洋中部断面东西水交换的季节变化及其区域差异

采用海洋再分析资料和实测资料研究了热带印度洋中部东西水交换特征。结果表明存在两个相互独立的过程,即北印度洋过程(4°~6°N)和赤道过程(2°S-2°N)。北印度洋过程受季风影响显著,11月至翌年3月冬季风期间表现出很强的低盐水向西输送,5-9月夏季风期间则为高盐水向东输送;由于冬季风期间的输送较强,年平均表现为低盐水向西输送。赤道过程分为表层过程和次表层过程。表层赤道过程受局地风场驱动,有明显的半年周期;4-5月和10-11月的东向流将赤道西印度洋的高盐水向东输送,其余月份相反;向东的输送较强,年平均表现为净高盐水向东输送。在次表层赤道过程没有明显的季节变化,海流全年一致向东,将海盆西部的高盐水向东输送。     

太平洋海气界面净热通量的季节、年际和年代际变化

根据 COADS资料 ,使用经验正交分解 (EOF)等分析方法 ,研究了北太平洋海气热通量的季节、年际和年代际变化特征。分析结果表明 :北太平洋海洋夏季净得热 ,冬季净失热 ,且黑潮及其延伸体区失热最大。净热通量年际变化较明显 ,北太平洋西部模态水形成区冬季净热通量和副热带失热区春季净热通量的年际变化都主要依赖于潜热和感热通量的年际变化。夏季净热通量的低频变化中心在热带 ,冬季低频变化中心在黑潮及其延伸体区。冬季赤道东、西太平洋净热通量异常的年际变化相反 ;在热带北太平洋中部年际变化达到最大。夏季热带太平洋是净热通量异常的年际变化最大的海域 ,沿赤道两侧在 16 5°E处呈偶极子型分布。