斯里兰卡冷涡及其成因分析

利用卫星遥感资料结合历史水文资料分析了斯里兰卡冷涡的季节演变及其形成机制.分析表明,斯里兰卡冷涡发生于每年的6-10月之间,其中心位于8°N、83°E,垂直深度可至250m.西南季风受斯里兰卡岛地形的阻挡而在其东侧海域形成气旋式风应力旋度引起的向上Ekman抽吸是冷涡产生的主要原因.冷涡随季节的发展先朝东北、后朝西北方向移动,造成冷涡的季节平均位置比气旋式风应力旋度偏北1-2个纬度.西南季风漂流的平流作用以及基于β平面的简单涡旋传播理论可分别用于解释涡旋的东北向和西北向运动.     

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.     

吕宋冷涡的年际变化及影响机制分析

基于吕宋岛附近海域1985-2020年的海表温度、风应力和海面高度等卫星资料,分析吕宋冷涡(Luzon Cold Eddy,LCE)强度及中心位置的年际及长期变化趋势,探讨风场和黑潮入侵在LCE变化过程中的作用.结果 表明:35 a来,LCE整体呈现减弱趋势,其中心位置最大概率出现在(117°54′E,18°06′N)...     

用TOPEX/POSEIDON高度计数据分析热带大西洋海面高度距平的低频变化

利用1992年10月~2002年7月的TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计月平均格点数据分析了热带大西洋(15°S~25°N,5°~50°W)海面高度距平的低频变化。由热带大西洋大约10 a海面高度距平变化的标准差分析得到:在赤道附近海区(2°~5°N,25°~45°W)、非洲沿岸海区(11°~16°N,16°~18°W)海面高度波动剧烈。对海面高度距平进行经验正交函数(EOF)分析,得到EOF的3个模态分别占有方差比例为51.5%,13.2%和7.9%。第一模态揭示的是热带辐合带(ITCZ)的季节性迁移导致海面高度距平沿着ITCZ平均位置经向倾斜的1 a周期变化,第一模态还显示了太阳辐射的季节差异引起南北两个海盆海面高度的整体升降。第二模态描述了中心分别位于(3°N,40°W)和(7°N,45°W)附近两个涡漩的变化。第三模态表征的是几内亚海湾上升流和赤道北部下降流在6~7月强度达到最大。对EOF时间系数曲线的经验模态分解(EMD),结果表明热带大西洋低频变化包含的成分主要有:0.5,1,2,4和6 a。其中1 a周期是热带大西洋海面高度变化最主要的周期成分,0.5 a周期和2 a周期也是热带大西洋海面高度变化的重要形式;而4 a和6 a周期所占的比例较小。另外EMD方法还分解出1997~1998年太平洋El Nino事件对热带大西洋海面高度的影响。     

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。     

南海海面风、浪场时空变化特征及其关系分析

利用长时间序列的卫星观测数据,对南海海域的风、浪场时空分布及其相互关系进行了分析。结果显示,海面风距平场VEOF分解后得到的第一模态具有明显的季节变化,即季风特征,说明季风是影响整个南海风速的主要因素;第二模态具有较强的区域变化特征,是季风转换时期的距平场特征;第三模态反映的是海面风距平场受陆地地形影响所表现的分布特征。有效波高距平场EOF分解后得到的第一模态、第二模态与风距平场的前2个模态的空间分布较为相似,并且,风、浪距平场第一模态间的相关系数达0.76,均说明南海作为边缘海其波浪场与风场变化有很好的相关性。有效波高第三模态的分布与风场的第三模态相关性较弱,反映的是受海底地形影响所表现的分布特征。     

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.     

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。     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

东海海面辐射特征及影响因子分析

利用2006-2007年东海海区(120°E～128°E,26°N～31°N)的太阳辐射、常规气象和皮温等观测资料,分析太阳辐射季节变化特征,并讨论其与相关因子的关系;分析大气透过率与太阳高度角、总云量和相对湿度的关系,并进一步讨论海而反照率与太阳高度角、大气透过率和风的相关性.结果表明:东海海区辐射分量除向上短波辐射外,都表现出夏季最大,冬季最小的季节变化特征;大气透过率秋季最大,夏季最小;海面反照率秋季最大,春季最小.向下(上)短波辐射主要受太阳高度角和云量影响,向下长波辐射与气温、相对湿度的相关性较好,向上长波辐射与皮温的关系非常密切;大气透过率在少云时主要受太阳高度角影响,多云时主要受总云量影响,空气湿度的影响较弱;大气透过率变大时海面反照率减小;太阳高度角是影响海面反照率最主要的因素,且影响作用随着大气透过率的变大而增强,太阳高度角越大,海面反照率越小;风引起的海而粗糙度影响最弱,在太阳高度角较高、大气透过率较大时,风增大海面反照,卒的作用增强.     

冬季吕宋岛西温度锋的年际变化

Interannual variability of thermal front west of Luzon Island during the winter of 1993–2013 is examined with the method of singular value decomposition(SVD) and a suite of satellite measurements in this paper. It is found that both the area and intensity of the thermal front west of Luzon Island show apparent interannual variability.Further study based on SVD shows that the interannual variability of the thermal front is highly associated with El Ni?o and Southern Oscillation(ENSO), and the correlation coefficient between Ni?o3.4 index and the first Principal Component(PC1) of thermal front can reach –0.65. The mechanism can be described as follows. In El Ni?o(La Ni?a) years, the East Asian winter monsoon(EAWM) is weakened(enhanced), inducing weaker(stronger) local wind stress curl(WSC) west of Luzon Island, and resulting in weakened(enhanced) Luzon cold eddy, which finally leads to the weakening(enhancement) of the thermal front.     

Seasonal variability of turbulent heat fluxes in the tropical Atlantic Ocean based on WHOI flux product

The mean seasonal variability of turbulent heat fluxes in the tropical Atlantic Ocean is examined using the Woods Hole Oceanographic Institution(WHOI) flux product.The most turbulent heat fluxes occur during winter seasons in the two hemispheres,whose centers are located at 10°~20°N and 5°～15°S respectively.In climatological ITCZ,the turbulent heat fluxes are the greatest from June to August,and in equatorial cold tongue the turbulent heat fluxes are the greatest from March to May.Seasonal variability of sensible heat flux is smaller than that of latent heat flux and mainly is dominated by the variations of air-sea temperature difference.In the region with larger climatological mean wind speed(air-sea humidity difference),the variations of air-sea humidity difference(wind speed) dominate the variability of latent heat flux.The characteristics of turbulent heat flux yielded from theory analysis and WHOI dataset is consistent in physics which turns out that WHOI's flux data are pretty reliable in the tropical Atlantic Ocean.     

吕宋和台湾岛以东黑潮季节与年际变化规律的对比分析

黑潮是北太平洋副热带环流系统的一支重要的西边界流。前人对不同流段黑潮的季节和年际变化进行了诸多研究,然而基于不同数据所得结论仍存在差异,尤其是不同模式计算所得流量差别很大,而且以往研究往往着眼于某一流段,对不同流段黑潮变化之间的异同及其原因涉及较少。本文基于卫星高度计数据,评估了OFES(Ocean generalcir culation model For the Earth Simulator)和HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)两个模式对吕宋岛和台湾岛以东黑潮季节与年际变化的模拟能力,进而对两个海域黑潮变化的异同及其物理机制进行了分析。结果表明:HYCOM模式对黑潮季节变化的模拟较好,而OFES模式对黑潮年际变化的模拟较好。吕宋岛以东黑潮和台湾岛以东黑潮在季节与年际尺度上的变化规律均不相同,且受不同动力过程控制。吕宋岛以东黑潮呈现冬春季强而秋季弱的变化规律,主要受北赤道流分叉南北移动的影响;而台湾岛以东黑潮呈现夏季强冬季弱的变化特点,主要受该海区反气旋涡与气旋涡相对数目的季节变化影响。在年际尺度上,吕宋岛以东黑潮与北赤道流分叉及风应力旋度呈负相关,当风应力旋度超前于流量4个月时相关系数达到了-0.56;而台湾岛以东黑潮的流量变化则受制于副热带逆流区涡动能的变化,且滞后于涡动能9个月时达到最大正相关,相关系数为0.44。本研究对于深入理解不同流段黑潮的多尺度变异规律及其对邻近海区环流与气候的影响具有重要意义,同时对于黑潮研究的数值模式选取具有重要参考价值。     

黑潮源区次表层的低频季节内变化

根据黑潮源区吕宋岛附近(18°N,122.5°E)投放的ADCP测得的流速,发现次表层流动与海表黑潮(Kuroshio,KC)流动并不一致,除了流动方向不同外,次表层吕宋潜流(Luzon Undercurrent,LUC)在500~1000 m深度存在一个低频季节内周期变化(120 d),这一变化并非由海表黑潮的季节性变化引起。针对这一现象,结合混合坐标海洋模式(Hybrid Coordinate Ocean Model,HYCOM)数据,使用涡动能(Eddy Kinetic Energy,EKE)分析并追踪100~200 d周期温盐和流速变化异常,最终得出结论:吕宋潜流季节内变化存在两个频率的周期,较高频季节内变化(80 d)是由表层黑潮区的中尺度涡传递到次表层产生的,而低频季节内变化(100 d以上)由136°E附近的中尺度涡旋经过6~7个月的运动到达吕宋岛沿岸产生的。     

冬季吕宋岛西北海域叶绿素时空变化特征

冬季吕宋岛西北海域频繁出现藻华现象,本文使用吕宋岛西北部海域1999年11月至2015年2月共16 a冬季多卫星融合水色遥感资料,利用经验正交函数(EOF)分解方法对长时间序列的Chl-a质量浓度的时空变化进行分析讨论,并结合海表温度(SST)、风速(WS)、海面高度异常(SLA)等数据以及上述数据计算获得的相关物理环境参数,分析其与海表Chl-a质量浓度之间的关系,探讨吕宋岛西北海域海表Chl-a质量浓度的时空分布规律以及Chl-a质量浓度与周边环境的响应关系。研究结果表明通常冬季吕宋岛西北海域海表均会出现大约以(19°N,119°E)为中心的高Chl-a质量浓度现象,平行海岸的风应力以及风应力涡旋引起冬季上升流,增加了营养盐的输入,很可能是该区域藻华形成的主要机制。同时背景流场的平流效应很可能诱发上升流区域与叶绿素藻华区中心不一致,可能引起了藻华中心的北移。     

Formation of an anticyclonic eddy and the mechanism involved: a case study using cruise data from the northern South China Sea

Data from satellite altimetry and in situ observations together with the Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) reanalysis data were used to investigate the mechanism and formation of an anticyclonic eddy in the northeastern South China Sea (SCS). Analysis of water mass using cruise data indicated that the water captured in the eddy diff ers from those in the SCS, the Kuroshio intrusion, and the eddy-forming region. Data from sea surface height (SSH) and sea level anomaly (SLA) indicate that the eddy formed due both to the Kuroshio intrusion and the local circulation in the SCS. The Kuroshio intrusion is present at the start of the eddy growth (March 5-9) before Kuroshio leaps the Luzon Strait. The eddy then becomes larger and stronger in the absence of the Kuroshio intrusion. From the eddy budget of the HYCOM reanalysis data, the formation of the eddy goes in three steps. By the third step, the eddy had become aff ected by variations of local SCS circulation, which is more strongly than in the fi rst step in which it is aff ected more by the Kuroshio intrusion. The variability of the temperature and salinity inside the eddy provide a support to this conclusion. The water in the SCS intruded into the eddy from the southeast, which decrease the salinity gradually in the southern part of the eddy during the growth period.     

卫星高度计资料揭示的冬季南海吕宋冷涡的双涡结构

吕宋冷涡是南海海洋环流系中最重要的涡旋之一。利用卫星高度计资料时空较高分辨率的优势,发现冬季吕宋冷涡有可能是由2个气旋式涡旋所组成的,一个气旋式涡旋位于吕宋岛的西侧(LCE1),另一个位于吕宋岛的西北(LCE2)。利用相关分析、功率谱分析等,估计了局地风应力和黑潮在形成吕宋冷涡过程中各自的贡献。研究结果表明,LCE1只存在于冬季,与吕宋岛西侧局地的风应力旋度有关;LCE2位于进入吕宋海峡的黑潮的西侧,全年存在,可能是由黑潮所诱生的气旋式涡旋,其变化主要周期为季节内振荡。     

南海北部海面高度的季节内变异及其传播特征 *

利用25年(1993—2017)的卫星高度计资料, 采用复经验正交函数(complex empirical orthogonal function, CEOF)方法, 分析南海北部海区海面高度季节内变异的时空分布及传播特征。标准差分析表明, 南海北部海面高度的季节内变异(intra-seasonal variability of sea level anomalies, SLA-ISV)在沿陆坡外侧区较强, 且SLA-ISV表现出明显的季节性变化, 冬半年强于夏半年。CEOF前两个主要模态能较好地揭示研究海区SLA-ISV的时空分布及其传播特征, 并表明SLA-ISV的强度受到季节性变化和年际变化的调制。全年CEOF的第一模态揭示SLA-ISV从台湾岛西南至西沙群岛以东区域的冬半年西南向传播特征; 而全年CEOF的第二模态则表现了SLA-ISV分别在台湾岛西南和东沙群岛西南的西南向传播特征。南海北部中尺度涡季节变化统计分析表明, CEOF的分解结果与南海北部的涡旋活动一致。     

Three dimensional diagnostic study of the circulation in the South China Sea during winter 1998

On the basis of hydrographic data obtained from 28 November to 27 December, 1998, the three-dimensional structure of circulation in the South China Sea (SCS) is computed using a three-dimensional diagnostic model. The combination of sea surface height anomaly from altimeter data and numerical results provides a consistent circulation pattern for the SCS, and main circulation features can be summarized as follows: in the northern SCS there are a cold and cyclonic circulation C1 with two cores C1-1 and C1-2 northwest of Luzon and an anticyclonic eddy (W1) near Dongsha Islands. In the central SCS there is a stronger cyclonic circulation C2 with two cores C2-1 and C2-2 east of Vietnam and a weaker anticyclonic eddy W2 northwest of Palawan Island. A stronger coastal southward jet presents west of the eddy C2 and turns to the southeast in the region southwest of eddy C2-2, and it then turns to flow eastward in the region south of eddy C2-2. In the southern SCS there are a weak cyclonic eddy C3 northwest of Borneo and an anti-cyclonic circulation W3 in the subsurface layer. The net westward volume transport through section CD at 119.125°E from 18.975° to 21.725°N is about 10.3 × 10⁶ m³s⁻¹ in the layer above 400 m level. The most important dynamic mechanism generating the circulation in the SCS is a joint effect of the baroclinicity and relief (JEBAR), and the second dynamical mechanism is an interaction between the wind stress and relief (IBWSR). The strong upwelling occurs off northwest Luzon.