南海表层水温信息熵的分析

本文采用COADS资料(1958～1987年)对南海表层水温(SST)及其异常(SSTA)信息熵进行了计算和分析并与以往关于南海水温异常的研究成果相比较,取得颇为一致的结果.海洋表层水温信息熵可以有效地反应SST气候形成的复杂(混乱)程度在空间的分布及其年变化;水温异常信息熵能很好地反映SSTA形成的复杂(混乱)程度在空间的分布及其振荡特征.因此,水温信息熵可以用于研究海洋宏观热力状态的分布及其变化特征.     

船载表层水温观测研究

通过研究国家相关海洋观测标准对海水温度观测的规约,结合当前船载水温观测的现状,提出了基于总线的船载磁吸附温度链式观测方法,并对其在结构设计、理论模型、算法等多方面进行了阐述。本方法通过多个竖直分布的温度传感器实时观测,采用自适应参数化算法,有效减少了风浪、海流、热辐射等方面的影响,具有观测层深相对固定、精度高等特点,可实现船载全航次的自动观测。同时,设计制造了相关的模拟实验装置进行现场实验,验证了船载磁吸附温度链式观测方法的可行性和有效性。     

黑潮地区表层水温的月趋势预报

表层水温长期预报问题的研究已有多年历史。早期的学者主要用相关分析和水温长期变化的规律来制作月、季或更长期的预报,如Hatanka(1948),Watanabe和Hirao(1955), Kolesnikov(1947,1953)以及Milar(1952)等。六十年代以来,不少学者采用数值计算方法,预报北太平洋及全球范围内的月际温度变异,如Adem(1969,1970),J.Jacobs(1967)和Shigeo Moriyasu (1969,1970)等,他们在数值模式中,考虑了海洋与大气之间的热量交换,洋流与风海流的热量输送及其搅拌作用,以及水平与垂直方向上的涡动扩散;从大范围看,得到了较好的预报效果。Namias(1972)在分析北太平洋海面温度的时空分布及其与海平面气压场的关系时,发现可以根据水温变化的时间持续性和空间相关性及其与海平面气压场的关系,预报月平均水温及相应的海平面气压。以上所述及其他许多研究成果,目前能用于常规预报的,主要仍然是经验方法。本文通过分析黑潮地区表层水温与前期大气环流的相关,选取相关系数高的站点,用阶段回归方法,建立了本海区各月的水温月趋势预报方程。文中采用的水温资料(1951-1974年)取自日本及美国发表的北太平洋海面水温资料,计算过程中对前后12年资料的系统误差进行了校正,500亳巴高度场资料取自上海中心气象台。黑潮地区的表层水温用20°N,125°E;20°N,130°E;25°N,125°E;25°N,130°E;30°N,130°E;30°N,135°E等六个站的平均资料来代表。     

南海表层水温和海面热收支的年循环特征

本文利用30年逐月COADS资料得到的全年各月海洋气象诸要素气候平均资料,计算了各要素场和海面热收支4个分量年平均场和年振幅的空间分布;分析了南海表层水温和海面热量净收支在年循环中的关系;通过调和分析揭示了南海季节变化中年周期(1波)和半年周期(2波)信号的空间结构;从而初步解释了南海SST年循环中的增温、平衡和降温不同时期的变化规律.     

青岛近海表皮温度和表层温度之差的观测及模糊数学分析

１９９３．１１．２３．９：００－１１．２８．９：００随“东方红”号海洋考察船,采用“走航式海面遥感参数自动观测系统”在青岛近海进行了５个昼夜的连续观测。根据所得资料,首先对表皮水曙和表层水温之差与各因子之间的关系进行了分析,然后利用数学方法对所获数据进行了计算。结果表明,海洋表皮水温与表层水温之差和海面风速,气温与水温之差及太阳辐射等均有明显关系。但此关系难以用传统数学方法准确表述。应用模糊推理方     

连云港温盐井水温资料对比分析

随着海洋自动观测系统的推广应用,温盐井也在海洋系统普及开来,对温盐井性能的研究,即所测得的水文数据的有效性进行研究有现实意义。对连云港海洋环境监测站温盐井内外表层海水温度的数据运用传统的统计对比分析,指出该温盐井测得的数据中有96.2%的水温数据符合海滨观测规范规定的三级标准是有效的。从而表明温盐井满足了测量表层海上温度的技术要求。     

南海表层水温的季节内振荡

采用谱估计和相关分析等方法分析了１９８５年夏半年的水文气象资料，证实南海表层水温存在季节内振荡，这种振荡在深水区与浅海区有着明显的差异。分析表明：南海水温季节内振荡与南海纬向风分量ｕ的振荡密切相关。     

南海表层水温甚低频振荡的动力学机制

用一个简单的海洋模式，研究了东亚季风异常对南海表层水温（ＳＳＴ）的影响，发现南海表层水温的甚低频振荡是东亚季风异常风应力强迫所致．这种甚低频振荡主要反映在深水区，其空间分布呈椭圆形，几乎与南海海盆形状一致。从海盆中央到边缘振幅逐渐减少，ＳＳＴ的甚低频振荡是非行进波，无明显传播特征。     

南海表层水温场的时空特征与长期变化趋势

本文利用月平均表层水温（SST）、850hPa经向风和西太平洋副热带高压等资料分析了南海表层水温距平（SSTA）场的时空特征和长期变化趋势,并探讨了SST的年际和长期变化原因．结果表明,南海SSTA场分别存在着以全域同位相振荡和东南一西北向反位相振荡的两个主要模态．其中,前者是主要模态,以年际振荡为主,而后者则是次要模态,以季节振荡为主．进一步分析发现,南海中部的SST存在着显著的年际和年代际变化,并在1981年前后发生了一次由低到高的气候转变,而且南海中部SST的长期变化趋势非常明显,在1950—2006年间增温0．92℃．相关和合成分析表明,南海SST的年际和长期变化可能是由南海上空的经向风异常和西太平洋副热带高压的纬向变动引起的．     

东山岛外海表层水温的亚潮频波动初步研究

本研究通过对东山岛外海浮标观测的表层水温(SST)数据进行分析,发现2016、2017年夏季东山岛外海表层水温均存在周期为5~8 d的亚潮频波动信号,最大振幅分别为3.1 ℃和2.1 ℃。结合卫星遥感SST数据以及风场数据,采用小波分析、交叉小波分析等方法对该现象进行研究分析,结果表明：2016年夏季表层水温中出现的亚潮频波动信号源自短波辐射,表层水温变化滞后短波辐射1天左右;2017年夏季的亚潮频波动源自沿岸风应力,表层水温变化滞后沿岸风应力2天左右。2016年和2017年表层水温出现的亚潮频波动均与台风有关,但信号的来源出现差异是因为2017年台风过境引起了较强的沿岸风松弛现象,在沿岸风中出现了亚潮频波动信号,沿岸风影响上升流变化,进而引起表层水温的变化;2016年由于台风过境引起的沿岸风松弛现象较弱,沿岸风中并未出现亚潮频波动信号,而表层水温中的亚潮频波动信号源自短波辐射,这可能与台风引起局地天气系统的变化有关。     

有限尺度李雅普诺夫指数与海表温度梯度相关性的初步分析

为了探究海表温度和海面高度之间的瞬时相关性,介绍了一种卫星测高数据的拉格朗日分析指数--有限尺度李雅普诺夫指数(Finite Size Lyapunov Exponent,FSLE),以黑潮延伸体区域的涡旋和南大西洋的亚南极锋为例,通过对观测、模式结果和融合产品结果的分析,探讨了该指数与海表温度梯度(Sea Surface Temperature Gradient,SSTG)之间的相关性。比较FSLE图像和SSTG图像发现,FSLE与SSTG均呈丝状结构,对海洋表层水体结构描述具有一致性,尤其在温度梯度大和地转流强的区域更为一致。二者的一致性要远好于其他常用方式,比如全流速、OW参数涡旋识别方法和Winding-Angle涡旋识别方法。不同区域FSLE与SSTG之间的相关性表现不同,黑潮延伸体区域相关系数存在显著的季节变化,而南大西洋亚南极锋区域季节内变化突出。     

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。     

东海海表面温度长期变化趋势研究

通过对卫星海表面温度资料的分析,研究了东海表面温度的长期变化趋势。发现东海存在41个月左右的变化周期,并与ENSO有一定的关系。海表面温度变异最大的区域在东海北部由长江口至济州岛南部区域。     

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。     

海面温度变化影响台风"海棠"强度的数值研究

通过对台风"海棠"5 d的数值模拟,研究海表温度(SST)变化对台风强度的影响。与NCEP月平均海表温度相对比,在中尺度大气模式中引入热带测雨卫星(TRMM)微波成像仪(TMI)/先进微波扫描辐射计(AMSR-E)来考察SST对台风"海棠"路径和强度的影响。研究结果表明,每天变化SST的试验模拟的台风强度和路径整体效果不错;模拟的台风路径不敏感于SST的变化,而台风强度的变化不仅取决于由于台风移动引发的SST冷却的幅度大小,而且取决于SST冷却区域的相对位置。在台风"海棠"强烈发展过程中,台风中心右侧冷却区对台风中心气压影响很小;台风强烈发展过后,SST冷却区开始影响台风强度,但造成台风中心气压下降幅度不大,6 h内台风中心气压减弱约3.9 hPa。海面热量通量和海面风速与SST的分布都有良好的相关性:在SST变化为正值的暖水区,感热通量和潜热通量都是一个正的通量分布的极值区,并有风速极大值区域存在;在台风右侧相应的冷却区,则存在着负的通量异常和风速极小值区域。     

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。     

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。     

Study of 19-year Satellite Sea Surface Temperature Variability along the West Coast of India

The seasonal and interannual variation of upwelling along the west coast of India between 8°N and 24°N was studied for the period 1985 through 2003 using NOAA-AVHRR sea surface temperature data. The seasonal migration of pronounced upwelling, which follows the seasonal shift of the winds in southwest monsoon period and northeast monsoon, was confined. The temporal mean sea surface temperature images clearly show the upwelling season, as does the seasonal sea surface temperature anomaly. These dominate features of the upwelling system are also the most variable, with most of the variance being explained by the seasonal cycle. Quasi-cyclic behavior of seas surface temperature on interannual scales has also been observed.     

基于最优插值和贝叶斯最大熵的海表温度融合方法研究

海表温度(sea surface temperature,SST)是影响全球气候的重要因素,在海洋科学研究中占有关键位置。论文基于MODIS红外、AMSR-2和HY-2A微波辐射计数据,分别利用最优插值和贝叶斯最大熵方法对SST数据进行融合,并用i Quam实测数据和Argo浮标数据对2015年SST融合数据进行检验。MODIS、AMSR-2、HY-2A辐射计SST的年平均空间覆盖率分别为15.0%,21.6%,22.0%,最优插值和贝叶斯最大熵融合SST产品的年平均空间覆盖率提高到98.6%和99.4%,融合产品空间覆盖率明显提高。与i Quam实测数据对比,最优插值和贝叶斯最大熵融合产品年平均偏差分别为0.07℃,0.04℃,均方根误差皆为0.78℃,其中3-7月最优插值融合产品的精度略优于贝叶斯最大熵融合产品,其它月份则相反;与Argo浮标数据对比,两种融合产品的均值偏差分别为0.06℃,0.01℃,均方根误差分别为0.77℃,0.75℃。整体上,贝叶斯最大熵融合产品的精度略优于最优插值融合产品,但计算成本较高。     

HY-1卫星海温反演的误差分析

分别利用GTS船舶报海温数据和NOAA卫星海温数据分析了HY-1卫星海温反演误差。结果显示,对于GTS海温数据,RMS为1.26℃;对于NOAA卫星海温数据,RMS为0.94℃。影响HY-1卫星海温反演精度的主要因素为大气中的水汽吸收和云覆盖。另外,对HY-1卫星海温反演中的大气校正和云检测技术的改进进行了探讨。