海面表层水温与表皮水温的相关研究

海洋水温是海洋研究的重要参数之一.本文介绍了"表皮温度"和"表层温度"的不同概念,分析了表皮和表层温度不同的产生机理,初步建立了两个温度之间的关系式,分析了回归方程产生的误差.     

Spatial Structure and Recurrence of Large-Scale Temperature Anomalies of the Sea Surface Temperature in the Black Sea

Composites of warm and cold temperature anomalies were constructed, and the distribution of the recurrence frequency of days with temperature anomalies in the four seasons of the year was evaluated based on satellite measurements data on sea surface temperature. Regions of the formation of cold anomalies in the northwestern part of the sea and warm anomalies in the northern and northeastern parts of sea were distinguished, related to advection by the Black Sea Rim Current. The distribution functions of temperature anomalies and the lifetime of the cold and warm anomalies were estimated. A plausible physical mechanism of the generation of cold anomaly in the southeastern marginal part of the sea related to Ekman pumping of cold water from the thermocline was considered.     

Recent Sea Level and Sea Surface Temperature Changes Along the Maldives Coast

Maldives, a South Asian small island nation in the northern part of the Indian Ocean is extremely vulnerable to the impacts of Sea Level Rise (SLR) due to its low altitude from the mean sea level. This artricle attempts to estimate the recent rates of SLR in Maldives during different seasons of the year with the help of existing tidal data recorded in the Maldives coast. Corresponding Sea Surface Temperature (SST) trends, utilizing reliable satellite climatology, have also been obtained. The relationships between the SST and mean sea level have been comprehensively investigated. Results show that recent sea level trends in the Maldives coast are very high. At Male, the capital of the Republic of Maldives, the rising rates of Mean Tidal Level (MTL) are: 8.5, 7.6, and 5.8 mm/year during the postmonsoon (October-December), Premonsoon (March-May) and southwest monsoon (June-September) seasons respectively. At Gan, a station very close to the equator, the increasing rate of MTL is maximum during the period from June to September (which is 6.2 mm/year). These rising trends in MTL along the Maldives coast are certainly alarming for this small developing island nation, which is hardly one meter above the mean sea level. Thus there is a need for careful monitoring of future sea level changes in the Maldives coast. The trends presented are based on the available time-series of MTL for the Maldives coast, which are rather short. These trends need not necessarily reflect the long-term scenario. SST in the Maldives coast has also registered significant increasing trend during the period from June to September. There are large seasonal variations in the SST trends at Gan but SST and MTL trends at Male are consistently increasing during all the seasons and the rising rates are very high. The interannual mode of variation is prominent both in SST as well as MTL. Annual profile of MTL along the Maldives coast is bimodal, having two maxima during April and July. The April Mode is by far the dominant one. The SST appears to be the main factor governing the sea level variations along the Maldives coast. The influence of SST and sea level is more near the equatorial region (i.e., at Gan). There is lag of about two months for the maximum influence of SST on the sea level. The correlation coefficient between the smoothed SST and mean tidal level at Gan with lag of two months is as high as ~ +0.8, which is highly significant. The corresponding correlation coefficients at Male with the lags of one and two months are +0.5 and +0.3, respectively. Thus, the important finding of the present work for the Maldives coast is the dominance of SST factor in sea level variation, especially near the region close to the equator.     

估计海表温度的1种简便方法

依据随机过程线性均方估计的正交原理,可由水文站获得的海洋要素估计工程点的海洋要素。利用1984~2003年的卫星海表温度(SST)数据将该方法用于估计海表温度,并对该方法产生的误差进行了分析,结果表明该方法比传统方法更能有效地减小误差;其意义在于可在陆地台站和工程点进行一段时间的同步观测,找出两者之间的相关系数,之后便可长期由台站气温估计工程点的海表温度。     

红外和微波辐射计反演海表面温度的比较

介绍了红外辐射计和微波辐射计测量海表面温度的原理,分析了它们各自在反演海表面温度时的差异。在全球范围的海表面温度的遥感监测中,红外辐射计和微波辐射计的遥感精度受到多种因素影响。传感器本身的噪音、算法反演精度、传感器分辨率、搭载卫星的全球覆盖率等自身因素使辐射计的探测资料产生差别;大气状况、海面风速、测量海洋不同深度海水的表征温度等外界因子也同时影响着红外辐射计和微波辐射计的遥感精度。了解红外波段和微波波段的辐射计在各方面的优劣,有助于发挥各自特长,有效提高卫星监测海表面温度的精度。     

两种卫星遥感海面温度数据的处理技术

论文首先通过从网上获取AVHRR的2001年海面温度月平均数据和WOA01的海面温度季度平均数据资料,然后利用fortran程序读取数据和初步处理数据,并利用matlab软件和surfer作图工具绘制了两组不同数据的等值线图,最后对图像进行了分析,对比两组海面温度分布图。     

全球海温变化的方差及其相关性分析

为了研究全球变暖背景下不同海域海温的变化特征,利用1854-2008年共155 a的全球海温数据资料——ERSST V2,通过对全球年平均海温方差的空间分布进行分析,发现全球海温变化较大的海域主要分布在赤道东太平洋海域,北半球太平洋中纬度海域,北半球大西洋中纬度海域,非洲西南端海域;赤道与中纬度地区海温变化较剧烈,太平洋较大西洋和印度洋海温变化更剧烈.海温变化方差值较大的区域多为具有较明显海温变化模态的区域.在不同的时期,全球海温方差的空间分布也是不同的.随着全球气候变暖,海温方差值较大的区域越来越多,而且海温的振荡模式也发生了改变,其高频振荡部分有所增强.通过观察方差值较大区域其海温振荡模式在全球的分布情况,可以发现:在低纬度地区高频振荡模式占主要地位,而在中高纬度地区则主要是低频振荡模式.     

利用卫星资料分析黄海海表温度的年际与年代际变化

海表温度长期变化在一定程度上反映了海域的气候变化信号,卫星遥感资料是获取高时空分辨率水温长期变化的有效手段。基于国家海洋局1982—1999年黄海断面监测器测数据的2 954组水温数据对时空匹配的卫星(NOAA/AVHRR)反演海表温度(SST)进行校验,计算得到卫星反演SST系统偏差为(0.18±1.00)℃。卫星反演的水温空间分布以及长期变化趋势与器测趋势较为一致,可以用来研究海域SST长期变化规律。利用校验后1982-01～2011-08NOAA/AVHRR的SST数据,分析了该时段黄海冬夏季代表月2、8月海表水温的变化规律。结果显示:(1)近30a,黄海冬季水温有2次跃迁:1989—1990年由冷至暖的状态跃迁,2000-2001年出现由暖至冷的状态转变;1990年代冬季水温达最高,相比1880年代,水温升高1.07℃,新世纪水温稍有降低,水温较1990年代下降了0.53℃,温度变化较大区域位于北黄海、山东半岛沿岸,苏北浅滩毗邻海区,该区SST与局地经向风场存在显著正相关,且北极涛动通过影响冬季风间接影响黄海水温变化;(2)夏季海表水温在1994—1995年呈现由冷至暖的状态跃迁,冷、暖期水温相差0.57℃,水温变化较显著的区域为黄东海分界处,其具体变化机制需深入研究。     

The sea surface temperature product algorithm of the Ocean Color and Temperature Scanner (OCTS) and its accuracy

The Ocean Color and Temperature Scanner (OCTS) aboard the Advanced Earth Observing Satellite (ADEOS) can observe ocean color and sea surface temperature (SST) simultaneously. This paper explains the algorithm for the OCTS SST product in the NASDA OCTS mission. In the development of the latest, third version (V3) algorithm, the OCTS match-up dataset plays an important role, especially when the coefficients required in the MCSST equation are derived and the equation form is adjusted. As a result of the validation using the OCTS match-up dataset, the algorithm has improved the root mean square (rms) error of the OCTS SST up to 0.698°C although some problems remain in the match-up dataset used in the present study.     

2017 年中国近海海温和气温气候特征分析

2017 年,全球平均海表温度较常年值偏高0.29~0.43 ℃,是自1960 年以来第三热的年份,仅次于2015 和2016 年,同时是没有厄尔尼诺事件影响的全球海洋最热年。1960-2017 年,中国近海年平均海表温度呈显著波动上升趋势,每十年升高0.16 ℃。2017 年中国近海年平均海表温度较常年值偏高0.64 ℃,是自1960 年以来的中国近海第二最热年份,仅次于1998 年。基于国家海洋局沿海海洋观测台站资料分析,1960-2017 年,中国沿海年平均海表温度以每十年0.15 ℃的速率上升（高于全球平均海表温度的升温速率每十年0.11 ℃）。2017 年中国沿海海表温度较常年值偏高0.8 ℃,是1960 年有记录以来的最高值,比2015 年所创的最高纪录高0.2 ℃。1965-2017 年,中国沿海年平均气温以每十年0.30 ℃的速率上升。2017年中国沿海气温较常年值偏高1.1 ℃,也是1965 年有记录以来的最高值,比2016 年高0.2 ℃。     

VIIRS和AVHRR海表温度场空间精细度估算

对上层海洋次中尺度过程研究至关重要的卫星海表温度(Sea Surface Temperature,SST)场的空间精细度一直未受到足够重视。由于卫星SST产品反演噪声的影响和实测数据的缺乏等原因,目前对卫星SST场空间精细度的研究受到较大限制。本研究开发了一套估算卫星SST场空间精细度的方法,将Suomi National Polar-orbiting Partnership卫星Visible Infrared Imager Radiometer Suite(Suomi-NPP/VIIRS)和NOAA-15卫星Advanced Very High Resolution Radiometer(NOAA-15/AVHRR)Level-2 SST场的空间能量谱与长时间在同一航线反复观测的高空间分辨率实测海温数据的空间能量谱进行了比较。研究发现VIIRS SST场夜间沿扫描方向在1.5~50 km尺度对海表温度空间能量的分布特征和变化趋势描述准确,日变化导致VIIRS白天场次中尺度空间谱能量相对夜晚有所增加。AVHRR SST场空间谱能量在次中尺度相比VIIRS有较大升高。     

远海测量重力仪漂移量估测方法研究

在海洋重力测量中,需要获知重力仪漂移量,作业规程中对漂移量确定方法已有详细规定,但对于测量周期长、测量期间中断作业的情况,作业规程还缺少这方面的规定,因此针对这些情况研究重力仪漂移量测量方法是必要的。据此提出定点复测和重复测线比对两种方法,以达到估算测量期内重力仪漂移量的目的,给出适用于远海长周期重力测量的重力仪漂移量估测方法。根据某航次实测数据的对比分析,发现两种方法均取得了较好的效果,可有效提高数据精度,但每种方法各有应用限制,需要根据实际情况选择使用。     

中国南海海表面温度与对流关系初探

利用1985年1月～2009年7月月平均海表面温度(SST)和代表局地对流的对外长波辐射(OLR)资料,讨论中国南海海表面温度与局地对流之间的关系。结果显示,在气候平均意义下,南海对流增强所需的SST阈值为27℃,即当SST低于27℃时,南海OLR值高于240 W/m2,并且随SST的升高变化不大;SST超过27℃后,随着SST的升高,OLR迅速减小,对流强度不断增强。与一般热带海洋不同之处在于SST超过29.5℃后对流仍加强。冬季风阶段(10月～次年4月)SST值较低,对流受到抑制,即使在3、4月SST高于27℃时对流强度仍较弱;5月为南海夏季风爆发月,SST较4月仅升高1℃,但对流强度显著增强;夏季风阶段(6～9月)南海的高温暖水使对流在平均意义上维持高值,但对流的变化与局地SST变化之间的关系不明显。     

东亚冬季气温的年际变化特征及其与海温和海冰异常的关系

通过谐波分析的方法,对东亚31个冬季(1980—2010年)的气温提取年际变化分量(周期小于8a部分)进行EOF分析。结果发现:在年际变化的时间尺度上,东亚冬季气温表现为高纬模态和低纬模态2个主要模态,它们一起可以解释总方差73%的变化。进一步分析表明,在年际变化尺度上,与气温变化的高纬模态相联系的大气环流表现为显著的北极涛动(AO)负位相分布,海平面气压场上西伯利亚高压和阿留申低压北移,对流层中层东亚大槽西移,高层西风急流向西北方向移动;副热带北太平洋和阿拉斯加湾的海表面温度(SST)变化呈偶极子振荡分布,这种准两年的周期振荡对这一模态的出现有一定的预示意义。而与气温变化的低纬模态相联系的大气环流表现为类AO正位相分布,与之相关的西伯利亚高压和阿留申低压南移,对流层中层东亚大槽东移,高层的西风急流则是向东南方向移动;赤道东太平洋的SST异常可能对这一模态的形成有一定的作用,而东亚近海的SST则更多是被动地改变。此外,海冰异常变化与东亚冬季气温变化的联系主要体现在:在前夏和前秋,东西伯利亚海-波弗特海海冰异常减少(增加)对应着随后东亚冬季气温变化的高纬模态(低纬模态),而冬季东亚气温变化的高纬模态(低纬模态)又与后期春季北极东半球的海冰异常增加(减少)具有较好的相关性,此外白令海和鄂霍次克海的海冰异常变化是伴随东亚冬季气温变化产生的。     

HYCOM模式对赤道及北太平洋海表温度的模拟

本文使用HYCOM数值模式,根据两种海气通量数据集(COADS、ECMWF)和两种海气通量块体参数化方案(常数块体参数化方案和非常数块体参数化方案)的不同结合,构成4组数值实验,分别模拟了赤道及北太平洋的气候态海表温度.实验结果表明:1)在本文的实验中,非常数块体参数化方案优于常数块体参数化方案;在太平洋40°N-20°S区域内,采用前者得到的年平均海表温度比Pathfinder卫星资料高约0.21 °C,而采用后者得到的年平均海表温度比Pathfinder卫星资料高约0.63 °C.2)HYCOM数值模式很好的模拟了赤道及北太平洋的气候态海表温度变化及西太平洋暖池空间分布的月变化.特别是实验2(采用COADS数据集和非常数块体参数化方案),在太平洋40°N - 20°S区域内,冬春两季平均SST仅比Pathfinder卫星数据集高0.02 °C.3)不同的海气通量数据会对模式结果产生明显的影响.对比采用COADS数据集的实验2结果与采用ECMWF数据集的实验4结果可以发现,在模拟区域的西北部,实验2比实验4的年平均SST高约1 °C;在模拟区域的东南部,实验4比实验2的年平均SST高约1 °C.两者差的最大值出现在58°N、140°E附近及中国渤海,约为4 °C(实验2比实验4的年平均SST高约4 °C).     

中国南海海表面温度与对流关系初探

利用1985年1月～2009年7月月平均海表面温度(SST)和代表局地对流的对外长波辐射(OLR)资料,讨论中国南海海表面温度与局地对流之间的关系.结果显示,在气候平均意义下,南海对流增强所需的SST阈值为27℃,即当SST低于27℃时,南海OLR值高于240 W/m2,并且随SST的升高变化不大;SST超过27℃后,随着SST的升高,OLR迅速减小,对流强度不断增强.与一般热带海洋不同之处在于SST超过29.5℃后对流仍加强.冬季风阶段(10月～次年4月)SST值较低,对流受到抑制,即使在3、4月SST高于27℃时对流强度仍较弱;5月为南海夏季风爆发月,SST较4月仅升高1℃,但对流强度显著增强;夏季风阶段(6～9月)南海的高温暖水使对流在平均意义上维持高值,但对流的变化与局地SST变化之间的关系不明显.     

东海表层水温年变化规律及其海洋学机理

利用卫星遥感站2006年NOAA系列3A-SST(Sea Surface Temperature)产品资料,选取东海海域界于26°N至32°N和120°E至128°E范围内代表不同区域特征的11个点作为分析对象,通过对年变化趋势进行单点分析与多点对比,加深对东海辖区海洋温度场的认识,进一步弄清其时间变化规律及形成机理.     

热带气旋各个要素对于海表面降温的影响

热带气旋的经过会引起海洋内部强烈的剪切,由剪切不稳定触发的强混合可以将温跃层的冷水卷挟上来,导致海洋混合层加深和海表面温度的下降。本文利用3-Dimensional Price Weller and Pinkel(3DPWP)模式模拟了不同热带气旋下的海表面降温,分别研究了热带气旋各个要素(气旋的强度,最大风速半径和移动速度)对于海表面降温的影响。模拟结果表明,海表面降温的空间分布主要受到气旋移动速度的影响,移动速度越快的降温,右偏现象越明显。海表面降温的幅度以及降温的区域随着气旋强度和最大风速半径的增大而单调递增,随移动速度增加而单调递减。海表面降温与热带气旋3个要素的拟合结果表明,气旋各个要素对于海表面降温影响作用的大小不同:在气旋移动速度较慢(小于4.5m/s)时,海表面降温主要受到气旋级别和移动速度的影响,在气旋移动速度较快(大于4.5m/s)时,气旋移动速度的影响作用减弱,海表面降温主要受气旋级别的影响。气旋最大风速半径的影响作用始终较小。     

中国极端高温事件的年代际突变及其与海温的关系

基于中国730个气象台站1961—2010年50年间的日平均地面气温观测资料,研究了中国极端高温事件频数的年代际时空分布及其突变特征,并探索了其与海表面温度之间的关系。结果表明,中国极端高温事件频数有明显的线性增加趋势,但空间上呈不均匀分布,北方和西南地区增加快而南方地区增加慢,甚至个别地区出现减小的趋势,时间上在1990年代中后期到21世纪初期存在显著的年代际突变。中国极端高温频数的时空变化主要表现在主成分分析的前两个模态上:全国一致型(第一模态)和南北振荡型(第二模态),方差贡献率分别分18.8%和17.2%,且分别反映了1990年代中后期和21世纪初期两次年代际转型特征。第一模态主要与北大西洋多年代振荡(AMO)和印-太暖池的变化有关,第二模态则主要与AMO和ENSO正负位相转换有关。     

热红外测量海表面温度中的ε修正

提出了一种简单的用红外辐射计获得海表面温度的方法。该方法应用了一个快速、均匀搅拌的水浴与一支精密的水银温度计，获取海表面温度的反演系数(又称等效比辐射率)，避开了海水辐射率、大气温度和红外辐射计的响应函数等问题。在未知辐射率、大气温度、响应函数的情况下，仍可得到高于0.2℃的精度。