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。     

广西铁山港水体交换能力对填海和季风的响应研究

基于溶解态保守性物质的对流-扩散模型,计算了铁山港湾的水体停留时间,并对其空间分布及填海和季风的作用进行了分析,结果表明,铁山港全区的平均停留时间为64.0d,石头埠以北(北区)、港口区、山口红树林和合浦儒艮保护区的平均停留时间依次为97.2d、57.9d、45.1d和46.1d,丹兜海水体停留时间从湾顶向湾外递增,其余区域均从湾顶向湾外递减。填海主要导致铁山港西侧沿岸海域水体减缓,对北区、港口区、山口和儒艮保护区的水体平均停留时间的影响依次为-1.64%、0.14%、4.45%和0.76%;NNE和SSW季风对铁山港的水体交换分别起加速和减缓的作用,以合浦儒艮保护区受影响最大,NNE和SSW季风对其水体停留时间的影响分别为-3.89%和3.53%。     

浙南近岸海流季节变化特征

为了揭示浙南海流特征及其季节和垂向变化规律,于2006—2007年在浙南岸外一固定点(平均水深约32m)利用ADP潜标进行了春、夏、秋、冬季4次多个潮周期分层海流流速流向观测。结果表明:(1)测点最大流速为148.9cm/s,相应流向为75°,出现在春季表层大潮落潮阶段;垂向平均最大流速为106.2cm/s,平均流向为81°,出现在夏季大潮落潮落急阶段。(2)剖面各层流速垂向差异明显,表层流速(28m层以上)受海况影响明显,秋季平均流速最大(65.4cm/s),冬季最小(42.8cm/s),20~28m层冬季最强,春季最弱,20m层以下夏季最强,秋季最弱(仅小潮);垂线平均流速夏季最强(46.5cm/s),春季最小(33.7cm/s)。(3)夏季海流基本上为(偏)北向流;秋、冬则基本上为(偏)南向流;春季具往复流特点,但以北向流为主。(4)垂向上夏季和春季流向较一致,冬季和秋季流向分异明显(20m和10m层)。(5)垂线平均余流为12.8~29.8cm/s,夏季最强春季最弱;夏季和春季各层余流均为东北向,冬季为西南向,而秋季11m层(包括11m层)以下为E-NEE向,11m层以上为西南向。结论:测点海流受到潮汐、季风和台湾暖流的共同制约。季风的影响夏、冬两季大于春、秋两季;季风的影响自表层向底层减弱(主要限于表层以下10m)。     

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.     

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。     

南海低层季风环流对低云时空分布的影响

利用多源观测资料和再分析资料研究南海低层季风环流对冬夏季低云空间分布的影响.主要结论如下:(1)南海低云的空间分布具有显著的季节变化.冬季南海西北部低云量多且云层较薄,而东南区域低云量少且云层变厚.相应地,从南海西北部到东南部积云发生频率增加而层云发生率降低.夏季,南海以对流性云为主,其中积雨云发生率较冬季有所增加,低...     

2000年东海黑潮和琉球群岛以东海流的变异Ⅰ.东海黑潮及其附近中尺度涡的变异

基于日本“长风丸”调查船在2000年5个航次水文资料及同时期QuikSCAT风场资料,采用改进逆方法计算了东海黑潮的流速与流量等,获得了这5个航次期间的主要结果:(1)在东海海区风速1~2月比其他月份时大,风海流也最强.只在7月表层风海流为北向,加强了黑潮流速.(2)表层最低盐度值夏季时最小,1~2月时最大.这再次表明,夏季时长江冲淡水向东北方向扩散,冬季时基本上向南,其他季节在上述两者之间.(3)PN断面流速结构及其变化:黑潮流核在1~2,10和11月时有两个,在4和7月皆只有1个.黑潮主流核在1月位于计算点9,在4,7,10与11月都位于计算点8,即向陆架方向移动.(4)黑潮在TK断面出现多流核结构特性.11月主流核出现在TK断面中部,存在于水深大于1 200 m区域,其余月份主流核皆出现在TK断面北部,存在于深度400m以浅水层.(5)通过PN断面的净东北向流量在11月最大,为28.1×106m3/s,7月时其次,10月时最小,为24.6×106m3/s.通过PN断面的净东北向流量年平均值为26.4×106m3/s.(6)1~2,4,7与10月在PN断面以东都出现暖的、反气旋式涡,10月份时,反气旋式涡最强.只在11月时出现弱的、气旋式涡.黑潮以东反气旋涡加强时,黑潮流量似乎减小(例如10月);相反,当黑潮以东反气旋涡减弱(例如7月)或者代之出现气旋涡时(例如11月),黑潮流量似乎增大.10和11月在PN断面附近流态的比较,揭示了环流变化较大,这进一步表明,黑潮和其附近中尺度涡的相互作用是重要的.(7)通过TK断面的净东向流量,11月最大,7月其次,10与1~2月最小.通过TK断面净东向流量年平均值为21.9×106m3/s.(8)通过A断面的北向流量在1~2与4月较大,分别为3.5×106与3.1×106m3/s,7月最小.通过A断面的年平均北向流量约为2.7×106m3/s,这表明,在2000年1~2与4月通过对马暖流的流量最大,7月时最小.     

北部湾海浪季节变化和驱动因素的数值模拟研究

基于NCEP CFSV2再分析风场驱动SWAN模型,对南海至北部湾为期1年的海浪逐时过程进行了数值模拟,利用Jason-2卫星和近岸浮标整年观测数据检验了模拟效果。在此基础上,评估了模型空间网格尺度对北部湾内波浪模拟的影响,分析了波浪的季节变化特征,辨析了局地风和南海传入浪对海湾波浪的驱动贡献。研究显示：（1）较Jason-2卫星观测值,有效波高模拟值的均方根误差和分散系数分别约为0.4 m和0.2;较北部湾湾顶近岸浮标逐时观测值,有效波高的均方根误差和分散系数分别约为0.2 m和0.4,平均波周期的均方根误差和分散系数分别约为0.6 s和0.2,平均波向的均方根误差约为30°;（2）空间网格分辨率为12’×12’的模型对北部湾20 m以深开敞海域波浪的模拟效果良好,模拟值较2’×2’模型的平均相对偏差在10%以下;（3）北部湾冬季盛行东北向波,夏季盛行偏南向浪,季风转换期盛行东南向浪,全年波浪在季风期强于季风转换期,冬季最强、冬夏转换期最弱;（4）局地风对北部湾波浪的驱动贡献自湾口向湾内增强,季风期强于季风转换期;南海传入浪的驱动贡献自湾口向湾内减弱,季风转换期强于季风期;海湾中部和...     

海州湾及邻近海域口虾蛄群体结构及资源分布特征

口虾蛄(Oratosquilla oratoria)是海州湾的优势渔业生物之一,在海州湾生态系统中发挥着重要作用。本文根据2011年3、5、7、9和12月在海州湾及邻近海域进行的底拖网调查数据,对口虾蛄的群体结构、资源密度特征、空间分布和环境因子对其分布的影响等方面进行了研究。研究表明,口虾蛄的全年平均体长为(102.20±0.65)mm,5月平均体长最大(105.56±0.95)mm,7月平均体长最小(96.48±2.37)mm;幼体比例5月份最低(8.90%),12月份最高(28.67%);口虾蛄的性比5月和7月小于1,其余月份均大于1.80;渔获量变化趋势为5月12月9月7月3月,渔获尾数为5月12月9月3月7月。Pearson相关分析表明,3、5月相对渔获量与叶绿素a、底层水温均呈显著正相关(P0.05);其他月份口虾蛄的相对渔获量与各影响因子之间的相关性均不显著(P0.05)。研究还发现,口虾蛄的空间分布与底质类型密切相关,口虾蛄主要栖息在砂、砂-粉砂-黏土和黏土质砂类型的底质中。     

应用WAVEWATCH-Ⅲ模式对南海的波浪场进行数值计算、统计分析和研究

以30a再分析风场数据为输入,采用WAVEWATCH-Ⅲ波浪模式,对南海海域1976—2005年的波浪场进行了数值计算。与大量的T/P高度计波浪资料和部分台风资料进行对比验证后发现,波浪计算结果较好。将计算结果进行统计和推算,得出南海海域波浪如下的主要特征:1)南海海域的常浪向基本为NE,出现频率占各向总数的40%;北部海域的强浪向主要为E,中部和南部海域的强浪向主要为NE;2)夏季的波高为全年最小,冬季受东北季风的影响,波高达到全年最大;3)100a一遇极值波高分布:海南岛东南附近海域最大,有效波高最大超过18m,中部海域的有效波高平均为14m左右,南部海域的有效波高平均约为9m。     

Hydrometeor structure of a composite monsoon depression using the TRMM radar

This paper addresses the use of a satellite-based radar for obtaining the composite structure (from several monsoon depressions) of the distribution of precipitation elements in the horizontal and the vertical. This composting is based on the use of a simple elliptical layout of coordinates along the major and minor axes of each storm as it passed over north central India. This satellite, called the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), carries onboard a microwave instrument known as the Precipitation Radar (PR). The vertical structure of hydrometeors provided by the radar is somewhat of the same quality as the ground-based Doppler radar units. The PR could identify many features such as the melting layers, height of convection, extent of anvils and types of precipitation over different sections of the composited monsoon depression. Furthermore, the asymmetric nature of surface rainfall that intensifies around the composited monsoon depression has also been mapped, which could provide several more details than was possible from other satellite-based estimates. It is found that the most intense precipitation occurs in the south-southwest region of the monsoon depression. The preponderance of stratiform rain and the coverage of fewer deep convective elements, especially over the orographic upslope region, are some other noticeable features obtained using the TRMM PR. The stratiform rain was noted to arise where the melting layers (in the radar reflectivity signatures) were located near 5 km. In those few occasions where tall rain clouds were discernible, the cloud tops were seen to extend all the way from 12 to 15 km. Rainfall amounts across the composite monsoon depression range from 10 to 100 mm d⁻¹. The 3–4 d passage time of one of those disturbances resulted in local rainfall totals of the order of 200–300 min d⁻¹.     

Post-convection spreading phase in the Northwestern Mediterranean Sea

This is a study about the spreading of newly formed deep waters following open ocean deep convection in the Northwestern Mediterranean Sea. The main results are from the SOFARGOS large scale float experiment initiated in 1994–1995. During the SOFARGOS project, CTD stations and Lagrangian observations of ocean currents were carried out in the Gulf of Lion from December 1994 to July 1995. Hydrological observations confirmed that deep water formation occurred very early during winter 1994–1995 (late December, early January) in conjunction with atmospheric cooling, deep convection penetrating down to 2000 m in the so-called Medoc area. Numerous eddies (both anticyclonic and cyclonic) drifted away from the convection area and advected newly formed deep waters far away from the source region. In particular, compact anticyclones appeared to be the most coherent (long-lived) eddies and capable of transporting newly formed Western Mediterranean Deep Waters several hundreds of kilometers away from the convection area. Characterized by an inner core of about 5 km in radius, these eddies are submesoscale features in the outer domain and appear as key elements of the open ocean convection processes. During their long journeys, these eddies interacted with larger scale features such as the Northern Boundary Current, the North Balearic Front, topographic Rossby waves, and Sardinian eddies. These interactions influenced the long-term behavior of the eddies (mean drift, composition) and represented an important part of (1) the spreading phase following deep convection and (2) the large scale thermohaline circulation.     

2008/2009年冬季南海冷涌天气过程的海-气热通量交换及热量收支

冬季风期(11月—翌年3月)南海显著的气候特点是盛行东北季风并频繁地发生冷涌天气过程。使用2008年10月到2009年4月在西沙群岛永兴岛近海进行的海-气通量观测试验资料,分析了西沙海域冬季风期,尤其是冷涌时段的海-气通量交换和热量收支特征。结果表明:冬季风前期由于海-气温差增大,感热通量比西南季风期稍增加;潜热通量平均值与西南季风期接近;太阳总辐射明显降低,大气长波辐射减小,海洋热量净收入成为负值,使得秋季之后海面温度不断降低。冷涌期间海-气之间的感热通量高于冬季风期平均值,潜热通量大部分(1月份之前)也高于冬季风期平均值;由于潜热通量增大和太阳短波辐射减小,1月份之前的冷涌过程海洋热量净收支普遍出现较大负值,海洋失热量强于冬季风期,甚至强于2008年台风过程平均值。到了冬季后期太阳总辐射增强,海洋热量净收入转为正值,海水温度又逐渐升高。季节之间比较,观测区感热通量以冬季风期间最大,秋季次之,春季最小;而潜热通量夏季风期出现最大值,冬季次之,秋季最小。     

基于实测数据的台湾海峡中部波浪特征分析 *

利用台湾海峡中部2号大浮标2017年全年的实测波浪资料, 对海浪的基本波要素及其与风的相关性、波谱特性进行统计分析, 得出了重要特征波参数之间的回归关系和适合台湾海峡中部的海浪谱形式。研究结果显示: 1) 台湾海峡中部的常浪向是NE向, 强浪向是NNE向, 月均有效波高的变化范围为0.87~2.98m, 7月波高最小, 12月波高最大, 波周期与波高有着相似的月际变化趋势; 2) 主要波浪类型是以风浪为主的混合浪, 谱型上以单峰为主, 波高与风速整体上呈正相关关系, 大浪主要由台风和强劲的东北季风引起; 3) 波浪的平均周期与大部分特征波周期之间具有良好的线性相关性, NNE、NE方向的波浪有效波高和有效波周期线性相关性较强; 4) 相比于Jonswap谱, 规范谱一是更符合本区域的海浪谱模式, 给出了基于有效波高和谱峰周期拟合的规范谱一形式。这些研究成果可为海洋工程设计和波浪数值模拟提供参考。     

山东荣成天鹅湖大叶藻形态和生长的季节性变化研究

2012年8月至2013年7月,作者逐月对天鹅湖大叶藻(Zostera marina L.)的形态特征、植株密度、生物量和生产力进行了监测。结果表明,大叶藻周年株高最高值和最低值分别出现在7月和1月;叶鞘高度、叶鞘宽度和叶宽的最高值均出现在7月,叶鞘高度最低值出现在1月,叶鞘宽度和叶宽最低值均出现在2月;大叶藻顶枝、侧枝和花枝的周年密度最大值分别出现在6月、4月和5月,最小值分别出现在1月、8月和7月;单株生物量和地上部分生物量最大值均出现在7月,地下部分出现在10月,而单株生物量和地上部分生物量最小值均出现在1月,地下部分生物量最小值出现在3月;单株地上和地下生产力最大值均出现在6月,最小值则分别出现在1月和2月。分析显示,大叶藻在冬季由于水温较低导致生长缓慢,且植株较小,在春季随水温上升,生长开始加快。水温在夏初达到大叶藻的最适生长水温,大叶藻的生物量和初级生产力达到最高值,而夏末和初秋由于水温过高导致大叶藻个体生物量、密度和初级生产力开始降低。这种季节性变化与水温的季节性变化密切相关。     

哈马黑拉涡旋的季节变异研究

利用1992年1月～2006年11月期间的ECCO2海洋同化数据资料,研究了海洋上层50m平均的哈马黑拉涡旋的季节变异特征。结果表明,哈马黑拉涡旋在5月开始出现,7月达到最强,3月和4月消失,这主要取决于新几内亚沿岸流的季节变化。新几内亚沿岸流4～11月为西北向,从12月到次年的2月为东南向。随着西北向新几内亚沿岸流的增强,哈马黑拉涡旋开始出现并增强。而随着西北向新几内亚沿岸流的减弱和反向,哈马黑拉涡旋减弱并消失。同时棉兰老海流在夏季的增强也有利于哈马黑拉涡旋增强。旨在研究哈马黑拉涡旋的季节变异特征及其影响因子,为进一步探讨其垂向结构、年际变异等时空变化特征和该区域的环流特征提供研究基础。     

南海北部海域叶绿素a浓度时空特征遥感分析

利用2007-2010年MODIS的L2级叶绿素a浓度产品作为数据基础, 对叶绿素a浓度年平均和月平均数据进行分级分区处理, 研究南海北部海域叶绿素a浓度时空分布特征及其与海洋环境因素的关系。初步研究结果表明:2007-2010年在南海北部海域叶绿素a浓度的高值区(>5.0 mg/m3)主要分布在广东省沿岸河流的入海口, 分布范围在夏季最大, 在春秋次之, 在冬季最小;叶绿素a浓度的次高值区(1.0～5.0 mg/m3)主要分布在海岸线到50 m等深线之间的海域, 分布范围夏冬较大, 能扩展到50 m等深线附近, 而春秋较小, 会退缩到50 m等深线以内;叶绿素a浓度的中值区(0.3～1.0 mg/m3)主要分布在50 m到100 m等深线之间的海域, 时空变化复杂;叶绿素a浓度的低值区(<0.3 mg/m3)主要分布在100 m等深线以外的海域, 其区域平均值夏季最低, 春秋次之, 冬季最高, 同时该区域叶绿素a浓度在春夏秋三季空间分布较均匀, 而冬季受季风和黑潮入侵影响空间分布较为复杂。南海北部海域海表叶绿素a浓度的时空变化特征与季风、沿岸河流、海流、海表温度等海洋环境因素的变化有关。     

基于多源融合卫星高度计观测数据的南海海浪有效波高的季节变化研究

The seasonal variability of the significant wave height(SWH) in the South China Sea(SCS) is investigated using the most up-to-date gridded daily altimeter data for the period of September 2009 to August 2015. The results indicate that the SWH shows a uniform seasonal variation in the whole SCS, with its maxima occurring in December/January and minima in May. Throughout the year, the SWH in the SCS is the largest around Luzon Strait(LS) and then gradually decreases southward across the basin. The surface wind speed has a similar seasonal variation, but with different spatial distributions in most months of the year. Further analysis indicates that the observed SWH variations are dominated by swell. The wind sea height, however, is much smaller. It is the the largest in two regions southwest of Taiwan Island and southeast of Vietnam Coast during the northeasterly monsoon, while the largest in the central/southern SCS during the southwesterly monsoon. The extreme wave condition also experiences a significant seasonal variation. In most regions of the northern and central SCS, the maxima of the 99 th percentile SWH that are larger than the SWH theoretically calculated with the wind speed for the fully developed seas mainly appear in August–November, closely related to strong tropical cyclone activities.Compared with previous studies, it is also implied that the wave climate in the Pacific Ocean plays an important role in the wave climate variations in the SCS.     

太平洋波高成份研究

利用Topex／Poseidon卫星高度计1992年10月到1998年12月连续75个月，230个重复周期的有效波高资料对南北太平洋的波高成份进行了分析，结果显示所有的月份，频数密度峰值对应的波高成份因子为1．4，以赤道太平洋海域最高为1．6，南北太平洋海域为1．2左右。7、8、9、10月份太平洋涌浪成份占频数密度累积率的比例大于95％，其余各月占90%左右，表明太平洋海域波高成份以涌浪为主。     

夏季巴拉望岛西北部海域净热通量的时空变化特征和形成机理初析

利用OAFLUX气候态月平均热通量资料及TMI云量、降雨、SST和QuikScat风场资料,对南海、特别是巴拉望岛西北海域净热通量的时空特征进行了深入分析.研究发现,夏季在巴拉望岛西北海域存在一局域净热通量极小值区,在7月份该海域海洋甚至呈现失热达20 W/m2情况.分析认为该局地净热通量异常可能与南海暖水的发生、发展有关,即由于西南季风爆发,巴拉望岛西北海域对流加强,一方面,蒸发增大使得潜热增大、云量增多,导致入射太阳短波辐射的减少;另一方面,降水的增大使得该海域出现障碍层现象,障碍层导致的局地海温正反馈进一步增强了局地对流,从而加剧海洋失热过程,促成了巴拉望岛西北海域净热通量局地异常的出现.进一步的经验正交模态（EOF）分析表明,在季节变化尺度上,南海净热通量的第一模态（89.1%）呈同位相变化,反映了南海受冬、夏季风的交替驱动特征;其中南海北部（海南岛至台湾海峡南段的带状海域）为振幅最大区,这与该海域存在年平均最大风速有关;第二模态（10.0%）以吕宋岛至雷州半岛一线为界,南北两侧反相,并具有显著的局域特征;不仅反映了黑潮入侵与南海环流的季节变化,而且还发现巴拉望岛西北海域存在一局地极值域,对应夏季净热通量异常区.