我国东南沿岸海面对埃厄尼诺的响应

本文根据1960—1982年我国东南沿岸有关测站月平均水位资料,研究了EI Nino年度东山水位波动异常,计算了我国东南沿岸各年度水位波动的年标准差,比较了1965和1972年EN期间Truk Island的海面波动及我国东南沿岸的水位异常。     

由数据同化产品导出南海海表面高度的变化

根据47年月平均的海表面高度序列(SODA-Simple Ocean Data Assimilation数据同化产品),运用经验正交函数(Empirical Orthogoual Function-EOF)的方法,分析了南海海面高度的季节与年际变化.在季节变化尺度上,第一模态体现了对南海上层环流季节变化的传统认识,占有绝对比重(84%):第二模态解析了14%的方差,越南中部沿岸约11°～12°N向东的急流和上升流出现在该模态中.经13个月滑动平均过滤年变化信号后,南海海表面高度变化的前2个模态都表明与ENSO关系密切.年际变化的第一模态说明,厄尔尼诺年整个海面高度出现负异常,特别是南海暖池附近区域.研究结果似乎表明广东沿岸附近海面变化也与ENSO有关.     

ENSO期间中国沿岸海区月平均水位和月平均表面水温的变化特征

本文根据1960—1987年我国沿岸有关测站月平均水位和海面水温资料,分析和讨论了它们的年际变化以及近期7次ENSO事件对我国沿岸表面水温和水位的影响及其机制。     

黄海月平均风、气压、气温场季节与年际变化时空模态

根据1973年至2016年黄海沿岸风、平均海平面气压与气温观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,研究了黄海月平均风应力、风速、平均海平面气压、气温场季节与年际变化时空模态.月平均风应力、风速场主要有4种时空模态,风应力模态空间分量分布与风速模态不完全相同,风应力、风速模态季节周期分量多数为不稳定,风应力、风速场强度年际变化显著线性减弱,对黄海环流以及物理、化学要素场季节与年际变化有显著影响.月平均气压、气温场季节循环与年际变化主要有2种时空模态,气压、气温模态季节周期分量的位相均为准稳定季节变化;振幅为不稳定季节变化.气压模态为准平衡态年际变化,大尺度气压系统季节与年际变化是黄海气压场模态的主要影响因素.气温模态为显著线性升温趋势年际变化,海气、陆气热交换作用对黄海气温场模态季节与年际变化有显著影响.     

西北太平洋不同区域海平面变化特征分析

重点研究西北太平洋长期验潮站海平面变化的季节、年际和年代际变化特征。所选站点多年平均变化速率为1.71mm/a。结果表明,近岸区、大洋沿岸区、大洋区主要周期均为12个月;近岸区、大洋沿岸区、大洋区部分低纬度站点存在6个月周期;所有站点都存在明显的年际和年代际周期信号;中高纬度地区年代际信号强于年际信号,热带地区年际信号强于年代际信号;近岸区、大洋沿岸区、大洋区站点年际和年代际变化具有明显的地域性;热带地区受ENSO影响强于中高纬度地区,热带大洋区受ENSO影响强于大洋沿岸区,热带大洋沿岸区受ENSO影响强于近岸区;受PDO影响较明显的站点位于25°N～40°N的中纬度地区。1993—2010年间,近岸区、大洋沿岸区、大洋区验潮站、大洋区T/P的主要周期均为12个月,但变化速率和季节变化振幅各不同,大洋区验潮站滞后其他区近1个月达到极值。     

太平洋东南海域海面高度的季节及年际变化特征

利用1992～2001年Topex/Poseidon卫星高度计遥感资料分析了太平洋东南海域 (5°～55°S ,70°～110°W)海面高度的季节及年际变化特征。研究结果表明 ,海区海面高度的季节变化总体上受太阳辐射季节变化的影响 ,南半球夏季 (1～3月 )和秋季 (4～6月 )大致为正距平 ,而冬季 (7～9月 )和春季 (10～12月 )大致为负距平 ,1996～1998年除外 ;同时 ,受季节性风场、海区罗斯贝波等的影响 ,海面高度变化的区域特征性很强。海面高度的年际变化在低纬处和沿岸还受ElNino影响。     

东中国海及毗邻海域海面风场季节及年际变化特征分析

本文基于美国Remote Sensing Systems公司提供的QuickScat海面风场产品,空间分辨率为0.25°×0.25°的月平均资料,进行了两种经验正交函数分解(EOF),以此分析研究中国近海(渤海、黄海、东海)以及台湾以东、以南洋面海面风场的季节变化和年际变化特征。研究发现:(1)季节变化是东中国海海表面风速变化的最主要特征,其变化占总变化方差的70.9%,黑潮的季节变化,通过海气交换影响其流经海域局地风场;(2)东中国海及毗邻海域海表面风速变化与太平洋年际变化以及热带风暴爆发有关,东中国海海表面风速年际变化显著的周期为1.5年和3.1年;(3)东中国海海域近年来整体上海表风速处于增大的趋势中,风速增大最大的区域出现在台湾东侧海域黑潮流经区域,最大增速在0.025 m/s/a以上。     

台湾海峡及其邻近海域海面温度锋的卫星遥感观测

使用1989~2001年的NOAA AVHRR图像,研究了我国台湾海峡及其邻近海域的海面温度锋.卫星遥感观测表明,该海域海面温度锋终年存在,锋面沿50~100 m等深线分布,西段呈西南西-东北东走向,东段以舌状向北突出,长约470 km.给出了该海域海面温度锋的多年月平均、季平均和年平均特征值.统计结果显示,锋的平均强度、平均最大强度和平均宽度分别为0.147,0.281℃/km和15.15 km.锋的各种特征存在明显的季节和年际变化.锋的不稳定性普遍存在,沿锋面常形成半环状的锋波,使锋面呈半环状波动分布.锋波形成的时间尺度约为1~7 d,锋的波长约为35~133 km,年平均波长为63 km,波幅为25~70 km.锋面的波动向北东北方向传播,并存在锋面整体向北东北的平移现象.     

印尼贯穿流出流海域海表高度时空变化

采用经验正交分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)分析方法对印尼贯穿流出流海域卫星测高海面高度异常资料进行了分析,分析结果显示研究海域海面高度异常存在多时间尺度变化特征。1993—2013年期间,研究海域海面高度异常场存在明显的升高趋势,其升高速率为0.6 cm/a;研究海域海面高度异常存在显著的年际变化,其与Niño3.4指数的相关系数超前滞后相关最大可达0.65,且厄尔尼诺年偏高,拉尼娜年偏低;海面高度异常年周期变化显著海域主要受印尼贯穿流、印度洋南赤道流和Eastern Gyral Current(EGC)季节变化的影响,半年周期变化则对应于爪哇沿岸流与南赤道流共同作用下形成的涡旋的半年周期变化;另外,研究海域海面高度异常还存在显著的季节内变化特征。     

中国海和泰国湾海域海平面的经向涛动

卫星高度计遥感海面高度距平资料(1992-2012年)的分析结果证实中国海(渤、黄、东海及南海)和泰国湾作为一个半封闭的狭长水域,其海平面存在显著的南北经向涛动。涛动呈现明显的季节性,冬季南高北低,夏季北高南低,以渤海和泰国湾的海平面高差作为涛动的测度,其多年平均波动幅度达63cm,较差超过80cm。时间序列分析显示,在季节尺度上这一涛动几乎完全受东亚季风的支配,表明东亚季风的局地强迫是造成季节涛动的主要原因。进一步的分析发现,除季节波动之外研究海域海平面的经向涛动还存在明显的年际变化。不过,与季节尺度的波动有所不同,经向涛动的年际变化不仅是东亚季风区局地作用的结果,而且与太平洋海盆尺度的大气强迫有关,其作用与季风在同一数量级。涛动的年际变化大致滞后各气候因子两个月。采用多输入线性模型做偏相关分析筛选的结果显示,除东亚季风指数之外,研究海域的海平面涛动指数主要与太平洋的南方涛动指数(SOI)和西太平洋遥相关指数(WP)相关。这表明外部强迫既来自热带,也来自中纬度。南方涛动所导致的赤道海域海平面的东西向年际涛动,以及中纬度西风急流年际波动对西北太平洋海平面的作用,都有可能导致研究海域海平面经向涛动的年际变化,其机制有待进一步探讨。     

南海海洋温度锋面时空特征遥感分析

使用2010–2020年微波和红外融合SST数据,利用温度梯度法计算总温度梯度,获取了南海海面温度的水平变化梯度,开展了锋面位置、锋面平均强度及中心线长度的研究。利用锋面信息结果,开展了南海锋面气候态分布特征和年际变化分析和锋面强度与海面风场的相关性分析。结果发现：南海区域探测到的8个锋面多为河口锋和陆架锋,均有明显的季节态变化。1–2月检测到的锋面数量最多,所有锋面均可被检测;3–4月有较小幅度地减少,主要体现在马来西亚–菲律宾西侧沿岸锋和泰国湾锋的消失;5–9月呈现持续减少的趋势,并在9月达到最小值,仅检测到台湾海峡及广东福建沿岸锋和越南沿岸锋;10–12月开始有所回升,南海北部沿岸锋面开始被检测到。台湾海峡及广东福建沿岸锋平均梯度全年与风速的相关程度都在0.48以上,越南沿岸锋与纬向风相关系数最低为0.021。相比较夏季来说,冬季平均梯度与风速的相关程度较高。     

南海海面风场、高度场和温度场近十年的变化趋势及年际变化特征

利用2002—2011年南海海面风场、高度场和温度场的月平均资料分析了这些要素的变化趋势及年际变化特征。计算得到区域平均海面风东分量的线性趋势为(-0.012±0.014)(m·s~(-1))·a~(-1),北分量的线性趋势为(-0.014±0.019)(m·s~(-1))·a~(-1),其年际变化与NINO3指数相关系数可达0.63,滞后1个月;区域平均海面风应力旋度的线性趋势为(0.099±0.330)×10~(-9)(N·m~(-3))·a~(-1),其年际变化与中太平洋厄尔尼诺(EMI)指数呈高度相关,达到-0.85,滞后3个月;区域平均海面高度的线性趋势为(0.665±0.200)cm·a~(-1),其年际变化与EMI指数相关系数可达-0.80,滞后2个月;区域平均海表温度的线性趋势为(-0.016±0.017)℃·a~(-1),其年际变化与NINO3指数相关系数可达0.68,滞后4个月。其中海表温度的负趋势与近期全球变暖的停滞相一致。采用经验正交函数分解方法分析了各要素的年际变化特征,结果显示海面风场的第一模态呈现海盆尺度的反气旋格局,其对应的时间序列与NINO3.4指数相关系数最大可达0.68,滞后5个月。海面高度场的第一模态沿南海东边界和越南东部出现较高值,其对应的时间序列的变化滞后于EMI指数3个月,呈负相关,但系数最大为-0.32。海面温度场的第一模态呈西高东低的分布状态,其对应的时间序列与NINO3指数的相关系数最大可达0.62,滞后4个月。     

中国沿岸近期多年月平均海面随机动态分析

本文以最大熵谱分析了中国沿岸15个站1971～1995年月平均海面序列,得出中国沿岸月平均海面的主要振动为年振动和半年振动,而主要低频周期在中国北方各站为18.6a,从长途至厦门各站为9a左右.然后以随机动态拟合分析方法计算出中国沿岸月平均海面相对上升速率范围为(1.07±0.83)mm/a,并同时指出该方法计算出的上升速率受时段长度及低频周期的影响.最后,给出了中国沿岸月平均海面变异的时空分布,并说明了厄尔尼诺现象主要影响中国南部沿海的月均海面.     

琼东和粤西海表温度锋的季节与年际变化特征分析

以2006—2013年卫星遥感海表温度资料(GHRSST SST)为基础,通过数字图像处理的边缘检测方法提取温度锋面的核心位置,分析了琼东、粤西海域海表温度锋位置及强度的季节变化和年际变化特征,并进一步结合海面高度异常资料和海面风场资料探讨了温度锋变化的可能机制。分析结果表明,琼东、粤西海域温度锋的空间分布及锋面强度存在显著的季节变化,沿岸风应力是影响该海域锋面变化的主要动力因素。夏季温度锋面主要分布于琼东沿岸的东部及南部海域近岸50m到100m等深线之间,而冬季则主要分布在琼东的东部海域和粤西沿岸20m到100m等深线之间,春秋两季为其过渡季节;锋面强度的季节变化表现为冬季最强,春季、夏季次之,秋季最弱,其冬季锋面强度平均值可达到3℃?100km–1,夏季为1.7℃?100km–1;同时,锋面核心位置及强度的分析结果表明,琼东和粤西海域温度锋也存在较强的年际变化。     

基于再分析数据的黄岩岛及邻近海域气象条件分析

采用美国NCEP-CFSR数据库资料,提取了1979—2010年的海平面大气要素场,在中国南海区域(0°～25°N、105°～125°E)和黄岩岛附近点(15°N、118°E),按日、月、年统计了32 a间海平面气压、海面2 m气温、海面2 m相对湿度、海面10 m风场基本气象要素特征。分析发现:黄岩岛及邻近中国南海区域属于赤道带、热带海洋性季风气候,其气候特征是:(1)海平面气压呈北高南低、冬季高夏季低的分布形势;黄岩岛日平均海平面气压冬季约为1 012 hPa,其他季节约为1 008 hPa,年平均海平面气压变化具有准5 a的周期;(2)全年平均气温较高,分布呈现北低南高,大陆低海面高,冬季低夏季高的特点;黄岩岛海面2 m气温日变化较小,年平均值约为27～28℃,年际变化上具有整体增加的趋势;(3)全年相对湿度较大,基本在60%以上,随季节变化明显,冬季较小,夏季较大;黄岩岛日平均相对湿度为80%,总体也具有略微增大的年际变化趋势;(4)受季风影响明显,冬季盛行东北季风,平均风速约为10～12 m/s,夏季盛行西南季风,平均风速约为4～8 m/s;黄岩岛海面风速的变化具有2.5～5 a的变化周期,年平均风速在5.3 m/s上下波动。     

格陵兰岛附近海域海平面变化的初步研究

利用17年5个月的卫星高度计资料,探讨格陵兰岛附近海域海平面的季节变化和年际变化特征,结果表明,该区域海平面变化存在显著的季节信号和年际信号。近20a来,格陵兰岛附近海域海平面的平均上升速率为1.7mm/a,小于全球海平面的平均上升速率。该海域的海平面变化存在很强的区域性,通常多年平均海面高度异常(SSHA)大的海区,海平面上升速率也大;多年平均SSHA低的海区,海平面上升速率则较小。EOF分析表明第一模态为季节模态,整个海域第一空间模态的位相相同,说明该海域海平面的季节变化趋势是相同的。该区域的SSHA与海冰面积指数呈负相关,海平面的季节变化受海冰面积大小的影响显著。SSHA与经向风应力距平的低频分量具有很好的正相关性,与纬向风应力距平的低频分量具有不显著的负相关,说明该海域海平面的年际变化受风应力的影响显著。     

基于卫星测高资料的班达海海平面季节及年际变化研究

本文基于法国空间局AVISO提供的格点化绝对动力地形(MADT:maps of absolute dynamic topography)资料,分析了1993年1月—2013年12月班达海(Banda Sea)海平面的季节和年际变化特征。班达海海面高度的季节变化主要表现为12月到翌年4月西北季风盛行时较高,7月到10月东南季风盛行时较低,全年变化幅度为16.5cm;班达海东部近阿拉弗拉海(Arafuru Sea)与西南部近弗洛勒斯海(Flores Sea)海平面随季风转换表现出"跷跷板"形态。海平面的变化受比容海平面变化和海水质量变化共同调制,其中比容海面高度季节变化振幅为14cm左右,约占海平面变化的84%,并且班达海比容海平面的季节性空间分布与总体海平面具有明显的一致性,因此比容海平面的变化是造成班达海海平面季节变化的主要原因;而风生Ekman流引起的海水堆积会影响班达海东北部的海平面高度。年际尺度上,班达海海平面与ENSO事件密切相关,月平均海面高度异常EOF分解第一模态方差贡献率高达96%,第一模态时间序列(PC1)滞后Ni?o3.4指数1个月左右时相关系数达到–0.76,远超过95%置信度水平;相比之下,IOD事件对班达海海平面的影响较小,PC1与印度洋偶极子指数(DMI)之间的最大相关系数仅为–0.3,低于95%置信度水平。并且月平均比容海平面异常和动力地形异常之间的差异在ENSO事件期间显著增大,表明ENSO事件引起的平流输送在班达海海平面高度年际变化中起到重要作用。     

中国东部近海沿岸平均海面变化的分析

本文利用渤海、黄海、东海中国沿岸22个验潮站的月平均水位资料,着重分析了周期在两个月以上的振动和月平均海平面的变化。分析结果表明:(1)18.61年周期的潮汐振动的振幅在2.5cm左右,位相比较一致(约120°左右);(2)月平均海面的季节变化明显,年变幅度北部大,南部小。最高值和最低值北部出现在夏季和冬季,南部出现在秋季和春季;(3)月平均海面以年周期振动为主,其次是半年周期。北部5年周期和南部4个月周期的振动也比较明显;(4)由于静压效应,使北部海平均年变幅度增加13—20cm,而在台湾海峡西岸反而减小11cm;(5)El Nino现象使平均海面出现程度不等的下降趋势。     

南海海面高度年际变化的S-EOF分析

应用依赖于季节的经验正交甬数(S-EOF)分析,探讨了最近15a南海海面高度随季节演变的年际变化.S-EOF分析得出南海海面高度异常各模态不同季节的空间结构以及时间演变过程,证实了季风强盛期冬季和夏季基本模态的结构,还分离出了季风转换期(春季和秋季)海面高度的分布格局.结果表明,南海海面高度随季节演变的年际变化与厄尔尼诺和拉尼娜事件密切相关.S-EOF1的结果表明,南海海面高度的变化具有明显而稳定的季节振荡,但在ENSO年海面高度的季节振荡相对减弱;S-EOF2模态显示了1998-2001年间冬季吕宋岛西侧存在一个较强的正异常,且能一直持续到春季;S-EOF3模态主要体现了南海西部一系列中尺度涡状结构的年际差异,包含1997/1998年厄尔尼诺对南海环流的影响.     

南海中尺度涡强度的季节和年际变化分析

为了研究南海中尺度涡强度的季节和年际变化规律,利用Matlab提取50 a(1958~2007年)简单海洋资料同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA)月平均数据集中流场和海表面高度场数据,应用一个涡旋自动探测算法对南海中尺度涡初始生成位置进行分析,并分析了海表面高度异常均方根值的季节变化和年际变化。结果表明:50 a里南海中尺度涡主要分布在吕宋岛西北海域、吕宋岛西南海域和越南以东广大海域,秋、冬季中尺度涡能量较高,春季中尺度涡最弱,中尺度涡强度高值区年际变化明显。从季节变化上看,海面高度异常均方根春、夏季最小,秋冬季最大;从年际变化上看,与同时期Nino3指数有显著负相关,周期大约为3 a。