原始热通量资料的海陆分布对近海SST模拟的影响

对于海洋数值模式用以计算海表温度(SST)的热通量资料,本文在插值的过程中引入了1个权重因子f,以探讨由于原始资料和数值模式的分辨率以及相应的海陆分布的不同所导致的近海SST模拟误差。对于原始资料中坐标位于海洋的点,f_O=1.0;而对于坐标位于陆地的点,f_L～[0,1]。数值实验对比了渤海和北黄海的原始数据插值结果和SST模拟结果。通过对比数值模式和原始资料的海陆分布,发现在模拟海区有相当多的模式水点被原始资料的陆点半围绕,在这些点上的插值结果受f_L的取值影响较大。本文的对比数值实验表明,当f_L分别取0.5和1.0时,对SST的模拟差异在部分海域达到了O(0.1℃)的量级,与数值模式本身的误差量级相当,是海洋数值研究中应当给予重视的误差因素。     

海陆差异对一次强暴发性气旋影响的数值模拟研究

本文利用多种观测资料、再分析资料及WRF（Weather Research and Forecasting Model）模式,对2017年12月23—25日发生于中国东部沿海入海加强的一个强暴发性气旋进行了研究,并探讨了海陆地形和热力差异对暴发性气旋发展的影响。该暴发性气旋的最大加深率为1.7Bergerons,其下垫面经历的“海洋-陆地-海洋”的复杂变化对其发展过程产生了显著影响。该气旋登陆朝鲜半岛时,气温降低,水平风速减小,上升运动增强,降水增加;而离开朝鲜半岛后,气温升高,上升运动减弱,降水减少。海陆差异的敏感性试验表明,陆地下垫面对气旋发展的动力作用主要是通过地面摩擦和地形抬升来实现的,而海洋对气旋发展的作用则主要表现在海表面热量和水汽传输方面。当气旋经过陆地时,由于陆地表面摩擦较大,气旋中心近地面水平风速减小。而较高的地形则会产生较强的上升运动,形成较强降水,促进类CISK（Conditional Instability of Second Kind）机制,使气旋加强。当气旋位于海面上时,冬季海面温度高于陆地,海洋向气旋输送更多的热量和水汽,从而更有利于气旋的发展。     

北极冰异常对亚洲夏季风影响的数值模拟

本文利用菱形截断15波的9层全球大气环流谱模式研究了北极关键区域海冰面积异常对亚洲夏季风环流、降雨量及我国夏季天气气候的影响,结果表明,格陵兰海-巴伦支海极冰偏多,导致亚洲夏季风环流特别是东亚季风环流的增强、我国东南部降水偏多;东西伯利亚海-波弗特海极冰偏多,导致东亚夏季风环流减弱、我国东南部降水偏少,而印度半岛季风增强;该区极冰偏少引起相反的效应。文中对上述效应的可能动力学机制也进行了讨论。因此,北极冰是引起亚洲夏季风年际气候异常的重要原因之一。     

夏季赤道中东太平洋海温和北极海冰异常对大气环流影响的数值模拟

利用菱形截断15波的9层全球大气环流谱模式设计了若干数值试验,分别研究了赤道中东太平洋海温偏暖、北极不同区域海冰偏多以及海温偏暖同时海冰偏多对夏季北半球大气环流的影响,结果表明北极海冰偏多和赤道中东太平洋海温偏暖,对夏季北半球大气环流具有同等效应,海冰和赤道海温任何一方的变异均可显着影响大气环流,其中亚洲-北美型和欧亚型遥相关是极冰和赤道海温影响北半球夏季大气环流异常的主要动力学途径。本文结果再一次证实了赤道和极地之间的热力差是决定大气环流的最基本因子。     

东亚冬季风异常对西北太平洋海温的影响

利用1950—1998年的月平均海温资料和NCEP/NCAR月平均大气环流再分析资料,研究了东亚冬季风的异常对西北太平洋海温的作用过程。结果表明,南海—台湾附近海域—日本南部以南海域(简称东亚邻海)是海-气热通量异常的显著区。弱东亚冬季风在东亚邻海有偏南风距平,抑制相应海域海-气界面上由海表向大气释放的热通量,从而使得海表温度出现正距平。强冬季风则反之。这种大气-热通量-海温的异常影响过程所需的响应时间约为1个月。东亚邻海冬季发生的海温异常可持续到下一年的夏季。     

副高对黄渤海夏季异常海温影响的数值试验

副热带高压是黄、渤海夏季异常海温的重要成因之一。根据该海区夏季的气候特点 ,构造了一个典型的副高天气过程 ,利用“近海异常海温数值预报模式”对海表层温度进行了数值试验。对该形势下引起黄、渤海夏季异常高温的各因子进行了定量分析 ,给出了副高中心及其附近两点由各因子引起的增温率变化。试验表明 ,副热带高压控制的天气情况下 ,短波辐射对该海区夏季异常高温的形成起主要作用 ,暖水辐聚的贡献占第二位。     

ENSO期热带太平洋和印度洋海温异常对亚洲夏季风变异影响的数值研究

本文采用ＡＧＣＭ研究了ＥＮＳＯ期间热带太在和印度洋ＳＳＴＡ对亚洲夏季风变异影响的特点和相对重要性。     

风急流对吕宋海峡黑潮路径变异的影响及其动力机制

为研究风急流对吕宋海峡处黑潮路径的影响,本文使用1.5层约化重力浅水模式,设置了与吕宋海峡跨度相接近的缺口宽度,考虑西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径受风急流影响的动力机制,并初步探讨了在实际海陆边界条件下,实际风急流对黑潮路径的影响。结果显示,理想情况下,当西边界流处在由入侵流态到跨隙流态转变的临界状态时,西风、南风以及西南风风急流可以激发西边界流由入侵流态转变为跨隙流态。当西边界流处在由跨隙流态向入侵流态转变的临界状态时,北风、东风以及东北风风急流可以激发西边界流由跨隙流态转变为入侵流态,并且在风急流消失后西边界流不能再恢复到初始流态。实际情况下,冬季风急流有利于黑潮入侵南海,夏季风急流有利于黑潮跨越吕宋海峡,这和理想情况下的模拟结果以及实际观测结果相一致,这对进一步研究南海北部的上层环流以及南海的质量、能量输送有重要意义。     

局地风急流对缺口处西边界流流径的影响

基于缺口处的西边界流流态存在迟滞回归现象, 使用1.5 层约化重力浅水模式, 研究了受山脉与地形影响的局地风急流对西边界流流径的影响。结果显示, 在西边界流从跨越态向入侵态转变的临界状态, 局地的西向和南向风应力能够使西边界流向入侵态转变, 局地的东向和北向风应力不能使其发生转变; 在西边界流从入侵态向跨越态转变的临界状态, 除西风以外的风应力都能使西边界流向跨越态转变。此外数值实验还表明风应力旋度的作用强于风应力大小的作用。     

西太平洋暖池热含量变化与东亚冬季风关系

利用 1955-2003 年 NCEPNCAR 再分析资料和美国 Scripps 海洋研究所环境数据分析中心 ( JEDAC ) 提供的冬季热含量资料,采用小波分析、相关及合成分析等方法, 分析了西太平洋暖池热含量变化特征及其与东亚冬季风关系.结果表明,西太平洋暖池热含量与东亚冬季风有着非常密切的联系,当西太平洋暖池热含量异常偏高时,对流层低层在菲律宾及以东洋面形成一个异常的气旋性环流,中国大陆上空形成一个异常的反气旋性环流,从而使得东亚冬季风在东南区加强,西北区减弱.     

近2000年来福建南部海岸沙丘记录的风沙活动序列

对福建南部漳浦地区赤湖海岸沙丘(CH)和大澳海岸沙丘(CDS)近2 000年以来海岸风沙活动历史及其东亚冬季风(EAWM)的关系进行研究。在野外沙丘剖面沉积构造考察基础上, 通过光释光(OSL)测年技术重建研究区海岸风沙活动序列。结果表明: (1)漳浦海岸有近2 000年来发育的多期海岸风沙沉积, 其中, CH沙丘记录的风沙活动期分别为BC100–AD300年、AD500–AD870年、AD1050–AD1380年; CDS沙丘记录了AD200年左右、AD1040–AD1280年以及AD1410–AD1710年3个风沙活动期。(2)研究区海岸风沙活动期与我国东部海岸、东北亚及西北欧海岸风沙活动期大体一致。可能反映了近2 000年以来北半球气候环境发生了大范围的阶段性变化, 各个区域海岸风沙活动起止时间的不同, 反映了各地所处大气环流系统位置的分异或是地方性因素的差异。(3)东亚冬季风对福建南部沿海的风沙活动有明显影响。一般来讲, EAWM强盛时, 海岸风沙沉积比较活跃。虽然在最近2000年的冷暖期都有海岸风沙沉积, 但在暖期仅限于EAWM相对强盛的时期。EAWM影响范围广阔, 是东亚海岸风沙活动周期具有准同时性的基本驱动因素。此外, 北大西洋涛动(NAO)通过影响EAWM的强度驱动海岸风沙活动的阶段性发生, 因而对研究区海岸沙丘发育产生间接影响。本文讨论近2 000年以来季风区海岸沙丘演变序列及驱动机制, 可提取百年尺度上的海岸沉积古环境信息, 探讨东亚冬季风演化特征。     

冲绳海槽中部17 000 a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示

基于加速器质谱仪AMS14C高精度定年,以及应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对S10孔岩芯沉积物进行微量元素测试,对冲绳海槽中部沉积物的微量元素组成及其记录的物源和古环境信息展开研究。研究结果显示,稀土元素、Th、Nb和Ta元素反映陆源碎屑混合矿物的化学组成特征,Zr和Hf元素指示锆石矿物的化学组成,锆石主要为火山来源,Sc元素可能与铁镁物质有关。稀土元素分析表明沉积物主要由陆源和火山源物质组成,陆源物质主要来自长江和黄河,不同时期,各源区物质贡献量不同:16 500~11 600 a,长江、黄河为沉积物的主要物质来源;11 600~7 750 a,长江物质贡献减少,黄河物质为主;7 750~6 450 a,K-Ah火山物质为主,长江、黄河物质供给骤减;6 450~3 900 a,长江、黄河陆源物质输入增加,4 000 a左右受火山作用影响;3 900~1 900 a,长江、黄河陆源物质输入持续增多;1 900 a以来长江、黄河物质仍有增加,且以黄河物质为主。此外,物源判别公式研究显示台湾物质输入量不能有效反映黑潮演变,而长江、黄河物质输入量对17 000 a以来东亚冬季风的强弱变化有很好的指示,可作为东亚冬季风演变的新证据。这些研究结果表明,冲绳海槽中部微量元素研究可得到海槽17 000 a以来物源及东亚冬季风的演化情况,有助于重建全新世以来沉积物物源及古环境的演变历史。     

海洋在亚洲夏季风对全球变暖响应中的作用

前人的模式研究表明全球变暖之后亚洲夏季风降水和环流的改变存在着一种自相矛盾的现象。本文利用最新的IPCC-AR4模式模拟资料和FOAM模式来研究亚洲夏季风对全球增暖的响应机制。大多数IPCC-AR4模式以及FOAM模式重现了亚洲夏季风降雨与环流变化的自相矛盾性。利用FOAM模式,本文通过系统改变海洋增暖信号来理解海洋变暖在季风响应中的作用机理。结果表明亚洲夏季风降雨和环流对全球变暖的不同响应主要是由于印度洋的变暖加强了中上层大气的变暖(从而降低了经向的热梯度)和水汽输送。全球增暖导致海陆温差的增大使得大气对流中心北移从而减弱了北印度洋的底层大气季风风速。这些敏感性实验还表明了太平洋的变暖增强了亚洲夏季风环流但减少了降雨量,从而削弱了印度洋增暖对亚洲夏季风的颖响。模式研究还表明了海洋的增暖能够增强亚洲夏季风自身的内在变率。     

El Niño对东亚气候年际异常影响的数值模拟

根据1949~1998年期间8次显著El Niño事件合成的24个月年际海温异常(SSTAs)和气候平均的海温(SST),利用CCM3分别进行了3个包含10次积分的集合试验,即控制试验(CTRL),热带太平洋海洋全球大气试验(TOGA)以及整个太平洋海洋全球大气试验(TOGA-NP),通过对比分析这3个试验之间的集合模拟结果,揭示了在El Niño不同演变阶段东亚气候年际异常响应结构以及北太平洋年际SSTAs在此过程中的调制作用.结果表明:El Niño发展阶段夏季,东亚地区大气环流异常呈显著的负PJ波列,副热带高压减弱、偏东,东亚夏季风增强,东北和江淮流域降水偏多,华北和长江流域及其以南地区降水偏少;El Niño成熟阶段冬季,东亚大槽加强,东亚北部冬季风加强,西太平洋副热带地区低层有显著的反气旋式异常风场,华南地区降水显著增多;El Niño衰亡阶段夏季东亚气候年际异常型与其发展阶段夏季几乎相反.同时,北太平洋年际SSTAs对El Niño影响东亚气候年际异常有一定的调制作用,使模拟的我国降水异常分布更符合观测.     

8 ka来东海内陆架泥质区高分辨率沉积记录对东亚冬季风的响应

依据东海内陆架泥质区D03钻孔岩芯沉积物高分辨率粒度分析结果,筛选了对东亚冬季风有良好显示的敏感粒级,结合高精度年代框架,揭示了近8 ka以来东亚冬季风波动在泥质区的沉积记录,包括11个千年尺度的气候波动事件和5.4~4.9、1.8 kaBP以来的百年尺度的快速气候波动。与石笋、冰芯和泥炭的氧同位素曲线对比发现,东亚冬季风增强与世界范围的“8.2 ka”、“4.9 ka”、“3.8 ka”、“1.4 ka”和小冰期事件均有良好的对应关系,建立了全新世东亚冬季风增强与气候变冷事件的内在联系。8 ka以来东亚冬季风的演化大致可以分为3个阶段,即8.2~4.8 kaBP中高频波动期、4.8~1.8 kaBP波动较弱稳定期和1.8 kaBP以来的高频波动期。     

2019年11月西北太平洋热带气旋生成频数异常偏多的成因分析

基于1979-2019年NCEP-DOE再分析资料、中国气象局发布的热带气旋(TC)最佳路径数据集和HadISST全球海温资料等,研究了2019年11月西北太平洋TC生成频数异常偏多的可能原因.结果表明:2019年11月西太平洋副热带高压(WPSH)强度偏强、脊线偏北,其南侧偏东气流与越赤道气流交汇形成的西北太平洋热带...     

东海黑潮强度与东亚冬季风关系的分析研究

利用卫星高度计资料和再分析资料,本文分析研究了东海黑潮强度与东亚冬季风的关系,并初步探讨了二者相互作用的可能机制。结果表明,位置相近的断面,其流强变化具有相似的特征;在年际尺度上,冬季风与东海黑潮存在相互作用。当冬季风偏强,将削弱次年2-4月SC、SD断面的流强,弱冬季风年的情况相反。冬季风对流强影响的动力过程主要通过改变Ekman输送来实现;热力过程则表现为强（弱）冬季风增大（减少）了黑潮向大气释放的热通量,从而削弱（增强）流强,这一过程主要为冬季风对黑潮的影响。当冬季风偏强时,次年10-12月黑潮中下游流强偏弱,弱冬季风年的情况相反。这一过程与2-4月情况不同,其热力过程主要表现为黑潮对冬季风的影响。强冬季风通过准两年振荡对次年冬季的黑潮流强产生影响,由此构成了一个包含海洋和大气耦合过程的正反馈机制。黑潮流域的海气相互作用过程可能受冬季风和黑潮流强相对强弱的调制,海洋过程和大气过程主导一方的转换中存在一个“临界值”。     

对近183年我国南海冬季风变率的探讨： 来自珊瑚氧同位素的证据*

以西沙群岛现代澄黄滨珊瑚的冬季氧同位素记录为代用指标,重建了1818—2000年的南海冬季风风速。重建序列显示1818—1954年冬季风速以每年0.009m·s^-1的速率下降,而1955—2000年下降速率明显增强为每年0.021m·s^-1,46年间风速下降达20%。整个183年中冬季风速变化具有两个完整的强—弱波动特征,其中1830s和1940s为过去近两个世纪当中冬季风速最强和最弱的时期。20世纪的冬季风速变化与南海海表温度和中国陆地气温极为相似,相位相反,并揭示了1940s和1980s年代两个特征暖期。通过对冬季风速异常和ENSO暖、冷事件的统计分析,发现大多数ENSO事件发生时与冬季风减弱相对应。     

中国东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

本文运用粒级一标准偏差方法对FJ04孔146cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱。获得了东海北部泥质区3ka以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段：①3．1．15kaB．P．为东亚冬季风较弱,...