南海近海面风场变化特征及其与ENSO的相关性研究

利用1979—2017年共39 a欧洲中期天气预报中心(ECMWF)海表面10 m风场资料,采用经验正交函数方法(EOF)、小波时频特征分析等方法分析了南海近海面风场变化特征及其对ENSO的响应。结果表明:南海近海面风场第一模态海表面平均风速呈减小趋势,呈现年代际变化,且与ENSO相关,但相关性在1990年后趋于减小;第二模态中南海北部和南部平均风速呈减小趋势,中部增大;第三模态中南海中部海表面平均风速趋于减小,北部和南部增大,第二和第三模态均表现为年际变化,且均与ENSO显著相关,近年来ENSO与第三模态的相关性逐渐增强。春季南海表面平均风速从南到北逐渐增加;夏季在越南沿岸部分海域仍有一个风速极大值中心,从该海域向四周逐渐减小,整片海域风向均是西南风;秋季由南向北依次增加;冬季南海整片海域风速都较大,越南沿岸和我国东沙群岛海域存在两个极大值中心。     

WRF、EC和T639模式在福建沿海冬半年大风预报中的检验与应用

基于福建省冬半年沿海和港湾岛屿自动站的逐时极大风观测资料和WRF(Weather Research and Forecast)、EC(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)细网格以及T639(TL639L60)三种模式预报的10 m 风场资料, 将模式预报的风向风速与观测资料进行对比检验, 结果表明: 福建省沿海冬半年大风的盛行风向以东北风为主, 大风的时空分布极为不均, 沿海风力的脉动性、跳跃性、局地性突出。从三种模式对风速风向的模拟效果来看, WRF 和EC 细网格的预报效果较好, 有可参考性, T639可参考性不高。对于风速, 模式预报结果相比实况极大风速偏小, 港湾岛屿代表站风速的平均绝对误差均小于沿海代表站, 预报平均误差由沿海向内陆逐渐减小, 由中部向南北逐渐减小。风向相比风速的预报效果要差, WRF 和EC 细网格的风向预报误差在45°～50°, 有一定的参考意义; 港湾岛屿代表站风向的平均绝对误差大于沿海代表站, 以浮标站的误差最大。当观测风速出现7 级及以上风速时, 若对大风进行分级检验, 则较低风速的预报平均绝对误差小于较高风速; 风向预报的平均绝对误差也大大降低, 且误差都在45°以内, 具有良好的参考性。     

2008年冬季台湾海峡及其邻近海域QuikSCAT卫星遥感风场的检验及应用分析

采用布放在台湾海峡及其邻近海域的2个浮标对2008年冬季（2008年12月至2009年2月）QuikSCAT卫星遥感观测的风场资料进行了检验.结果表明,这两者风速的相关系数为0.93,平均偏差为-0.03 m/s,均方根误差为1.10 m/s,平均绝对误差为1.54 m/s;风向平均偏差为-9.53°,均方根误差为22.83°,平均绝对误差为33.84.°这表明QuikSCAT卫星遥感风场资料在台湾海峡及其邻近海域冬季风观测中具有很高的适用性.本文利用2008年冬季QuikSCAT卫星遥感的平均风速场,分析了在＂狭管效应＂影响下台湾海峡及其邻近海域的风速特征.结果显示其平均风速具有3个基本特征：（1）台湾海峡中部存在着明显高于附近其他海域的高风速区,平均风速高出1~4m/s,风速高值区更贴近海峡东岸.（2）台湾海峡南部平均风速大于北部.（3）台湾岛东北角和西南角各有一个风速低值区.结合对2009年2月15~18日一次冷空气大风过程的分析发现,风速越大台湾海峡＂狭管效应＂越明显.     

泰山大风气候特征统计分析

利用泰山气象站1971-2010年近40a逐日风向风速观测资料,统计分析泰山大风天气的气候特征。结果表明：近40a泰山平均风速为7．0m／s,冬季风速最大,春季次之,夏季最小;近40a最大风速为37．7m／s,出现在1977年;年平均大风日数为160．3d,月平均大风日数最多为4月,9月最少,从季节分布：看,春季最多,...     

黄河三角洲近40年来气候变化趋势及异常特征

本文采用利津站1962－2000年的平均气温（T）、降水量（R）和平均风速（V）资料表征黄河三角洲的气候变化状态。分析显示，近40年来该地区的气候变化具有：气温的长期变化呈变暖趋势，40年来年平均气温约增高了1.4℃，同时，异常高温国年均出现在90年代，而异常低温年均出现在60年代；平均风速呈明显变小趋势，40年来年平均风速减小了约1.5m/s；降水量具有明显的13－15年周期。     

龙口海洋站风况特征分析

根据龙口海洋站观测得到的2007年逐时10分钟平均风速、风向资料,对平均风速风向、大风风速风向、大风日数等方面进行了分析,得出结论:龙口海洋站的风具有典型的季风性气候特征,冬夏季主风向有180°的变化,平均风速的月际变化出现两峰两谷的趋势;常风向为S向和NE向,强风向为偏北向;偏东风的平均风速和出现频率最小;大风风力以6级为主,大风的年平均风速为13.3 m/s,出现大风的月最高概率为63.3%;大风年主导风向为NW-NE以及S,风速以偏北大风较大,偏东风最小;秋冬季节以偏北大风为主,春季偏南大风与偏北大风交替出现,夏季是大风最少的季节。     

渤海海峡海岛站与沿岸站大风对比分析

统计了渤海海峡5个海岛站和3个沿岸站1年的大风资料,在每月大风日数、风速、年际和月际变化特征、主导风向等方面进行了对比分析,得出渤海海峡大风如下结论:大风的风力以6～7级为主,南部比北部更易出现大风,且风速也较大;出现大风的最高概率为57.5%,即平均不到2天就出现一次;海岛站与沿岸站大风风力极值相差最大为20.8 m/s;极大风风速43.2 m/s,创历史最高纪录;风速的月变化规律基本一致,呈现两峰两谷形势;大风年主导风向为NW-NNE,风速以偏北大风和偏南大风较大,而偏西风和偏东风较小;具有典型的季风性气候特征,冬季以偏北大风为主,夏季以偏南大风为主,春、秋季偏北大风和偏南大风交替出现;综合应用海岛站和沿岸站大风记录,能更加准确反映渤海海峡大风的气候特征。     

唐山湾精细化海区大风特征初步分析

根据唐山湾的特殊地理环境,将其分为西部、南部和东部3个海域,并选取3个沿岸站、2个海岛站和1个浮标站分别作为3个海域的代表站,对每个站点的大风日数、风速、年际和月际的变化特征进行对比分析。结果如下:南部海域出现≥6级的大风和极大风的天数最多,出现大风的概率与东部海域相当,均为西部海域的3倍左右;整个唐山湾海域大风具有典型的季节性变化特征,呈两峰两谷分布,5月和11月是出现大风最多的月份;3个海域的极大风速极值均在17.2 m/s以上(8级以上),7月16日急性型冷锋的出现使得嘴东站的极大风速达到31.2 m/s(11级);唐山湾3个海域的≥6级大风年主导风向为NE-ENE,≥6级极大风年主导风向为ENE-E,所有大风几乎没有偏南的风向,即唐山湾6级以上大风均以偏北风为主。综合分析3个海域代表站的大风资料,可以精确的反映唐山湾海域大风的气候特征,更为各个海域的天气预报提供辅助工作。     

东营港海洋站风要素特征分析

根据东营港海洋站2011年1月—2015年12月间每10 min的实测风速、风向资料,对平均风速风向、极大风和7级以上大风天数等风要素进行了特征分析。结果表明:东营港海洋站的风具有明显的季节特征和年际变化,平均风速月际变化呈"两峰两谷"型,在偏北风向上,平均风速最大并且月际变化最显著,在偏南风向上,平均风速最小并且月际变化最不明显;全年盛行偏南向风和偏北向风,春夏季盛行偏南向风,秋季以偏南向风为主偏北向风为辅,冬季则以偏北向风为主偏南向风为辅;偏北风向上最易出现极大风,偏南风向出现极大风的频率最低;出现7级以上大风的天数每年总体上呈增长趋势,秋季最多,春季最少。     

威海-大连航线实测风与沿岸站、海岛站对比分析

对威海-大连航线"生生-1"号船舶站测风资料进行了普查、优选和预处理,首先考察了船舶站测风资料所代表的航线风的变化规律;在此基础上结合目前海上航线保障服务和现行参考站点,对比统计分析了2011年1—12月船舶站、刘公岛、成山头的风向、风速偏差,以期为海上航线的风预报提供一些参考。结果表明:(1)船舶站主导风向的变化呈现明显的季节规律,且与季节特征相符。风力以4—5级为主,夏季3级以下风频率最多,秋冬季6—7级大风明显增多;(2)除了样本量较小的1月份,其余11个月船舶站和成山头/刘公岛的风向平均偏差不大。在不同的季节,海岛站和沿岸站对航线风的代表性有所不同。在春季(尤其4月),刘公岛和船舶站风向较接近;而在冬季(尤其12月),成山头和船舶站风向更接近。在1—6月,船舶站风向较成山头有逆时针偏差,在8—12月则为顺时针偏差;而4—12月,船舶站较刘公岛有顺时针偏差;(3)船舶站和成山头/刘公岛风速相关显著,尤其在4—12月,最大风和极大风显著相关。船舶站风速往往大于成山头和刘公岛,且1月、2月偏差最大,4—9月相对较小,极大风速偏差大于最大风速偏差。总体而言,成山头与船舶站的风速差异较刘公岛小一些。     

1988—2009年中国海波候、风候统计分析

利用高精度、高时空分辨率、长时间序列的CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场,驱动国际先进的第三代海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ(WW3),得到中国海1988年1月～2009年12月的海浪场。对中国海的波候(风候)进行精细化的统计分析,分析了海表风场和浪场的季节特征、极值风速与极值波高、风力等级频率和浪级频率、海表风速和波高的逐年变化趋势,结果显示:(1)中国海的海浪场与海表风场具有较好的一致性,尤其是在DJF(December,January,February)期间;海表风速和波高在MAM(March,April,May)期间为全年最低,在DJF期间达到全年最大;MAM和JJA(June,July,August)期间,中国海大部分海域的波周期在3～5.5s,SON(September,October,November)和DJF期间为4.5～6.5s。(2)中国海极值风速、极值波高的大值区分布于渤海中部海域、琉球群岛附近海域和台湾以东广阔洋面、台湾海峡、东沙群岛附近海域、北部湾海域、中沙群岛南部海域。(3)吕宋海峡在MAM、SON、DJF期间均为6级以上大风和4m以上大浪的相对高频海域,JJA期间,6级以上大风的高频海域位于中国南半岛东南部海域,4m以上大浪主要出现在10°N以北。(4)在近22a期间,中国海大部分海域的海表风速、有效波高呈显著性逐年线性递增趋势,风速递增趋势约0.06～0.15m.s-1.a-1,波高递增趋势约0.005～0.03m.a-1。     

QuikSCAT卫星遥感风场可靠性分析及其揭示的中国近海风速分布

利用2000—2009年美国国家航空航天局(NASA)在中国近海海域(0°~45°N,105°~135°E)的QuikSCAT卫星遥感风场资料与近海测风塔(位于上海近海)、海上石油平台(位于东海和渤海)、岛屿站(南海珊瑚岛和西沙海边观测塔)的实测风场资料进行对比分析,检验了QuikSCAT卫星遥感风场资料在中国近海海域的可靠性。研究结果如下:各站点实测风速与站点位置以及站点附近的QuikSCAT卫星遥感风场资料相关系数均在0.7以上;QuikSCAT卫星遥感风场资料与海上石油平台的风速均方根误差较小(约1.5 m/s);其年均值均大于实测值,差值范围是0.1~1.3 m/s;其Weibull形状参数K与海上石油平台以及近海测风塔的K值较为接近,表明QuikSCAT卫星遥感风场资料各风速段的频次分布形态与观测站的实测值基本吻合,QuikSCAT卫星遥感风场资料能基本合理地反映出中国近海风速的分布状况。利用QuikSCAT卫星遥感风场资料分析了中国近海及其邻近水域风速的空间分布特征:(1)台湾海峡是中国近海风速最大的区域,从台湾海峡向东北至日本海,往西南至南海北部115°E附近和巴林塘海峡为风速的次大值区;(2)28°N到长江入海口的东海海域年均风速为7.0~7.5 m/s,在黄海和渤海为5.5~7.0 m/s,在南海北部自东向西由8.5 m/s递减为6.0 m/s,北部湾最大风速区位于东方附近海域。     

南海QuikSCAT海面风场变化特征分析

基于QuikSCAT海面风场产品,对海面风场资料进行了EOF分析和随机动态分析,以此分析南海海面风场的变化特征。研究发现:海面原始风场风速季节变化最为明显,其变化占总变化方差的59.1%,黑潮的季节变化通过海气相互作用对南海局地风场有较明显的影响;原始风场第三模态及异常风场第二模态时间变化函数与SOI和PDO弱相关,且异常风场第二模态时间变化函数谱分析结果主要呈现5年的周期变化,南海海面风场变化与年际振荡有关;南海大部分海区风速呈现增长的趋势,但增长速率较小;风速增大最快的区域是台湾海峡以南海域和北部湾,增长速度达到0.05 ms-1a-1。     

夏季粤西沿岸流特征及其产生机制

根据粤西海域漂流瓶的运动轨迹、海流周日定点连续观测结果、温盐大面站调查的资料、船测ADCP的流矢量和卫星遥感SST的综合分析结果发现,夏季珠江口以西的近岸流大部分时间向西运动,它构成琼州海峡东部气旋涡的北翼;向西的沿岸流还有一部分海水通过琼州海峡向西进入北部湾.并不像传统观点认为的那样,琼州海峡冬季余流向西,夏季余流向东.如果西南风强盛,向西的沿岸流方向可以暂时转而向东北.还揭示了粤西海域、琼州海峡和北部湾北部海域夏季沿岸流的重要特征并进行了机制分析.     

3种海面风场资料在台湾海峡的比较和评估

本文对3种海面风场资料(CCMP、NCEP、ERA)在台湾海峡风场的平面分布和时间变化特征进行了相互比较,并应用2011年浮标观测的风速和风向资料分别对3种风场的误差进行了分析及评估。主要结论如下:(1)3种资料风场的平面分布、季节变化和年际变化特征基本一致,差异主要表现在冬季NCEP资料在海峡中部和南部的风速相对CCMP和ERA资料较大;(2)CCMP资料的风速偏差、风速均方根误差和风向均方根误差分别为-0.62m/s、1.67m/s和31°,NCEP分别为0.15m/s、1.64m/s和31°,ERA分别为-1.36m/s、2.4m/s和33°;NCEP资料的风速整体略偏大、CCMP略偏小、ERA偏小明显,CCMP和NCEP资料比ERA资料更接近观测;(3)在西南季风影响期以及风速较小时(风速不大于10m/s)CCMP资料的风速可信度较高、NCEP资料的风速偏大;在东北季风影响期以及风速较大时(大于10m/s)NCEP资料的风速可信度较高、CCMP资料的风速偏小;(4)3种资料的风向误差接近,均在低风速时(风速小于5m/s)误差较大。本文的结论可以为台湾海峡的海洋和大气科学研究选择合适的海面风场资料提供借鉴和参考。     

东海陆架表层水温年际变化时空特征分析

结合东海沿岸嵊山(北)和厦门(南)站1960—2001年海表温度(SST)监测数据与东中国海1982—2011年AVHRR水温资料,讨论了台站监测的空间代表范围,分析了东海陆架SST年际变化的时空特征。结果表明,嵊山和厦门站SST变化分别代表内陆架和台湾海峡。东海陆架52年来SST总体呈升温趋势,冬季最为显著;内陆架的升幅远大于台湾海峡。内陆架水温冬季分别在1977年和1995年发生两次跃升,共升温2.34℃;春、夏、秋季均在1994年发生冷暖转折,分别升高1.19℃、1.43℃和1.16℃。台湾海峡水温冬季在1989年跃升0.91℃,夏季在1987年跃升0.38℃,春、秋季则在1996—1997年间分别升温0.80℃和0.58℃。全年水温变化最大处在长江口附近内陆架海区,可能的主导因素是低盐水与外海水混合:随季风、降水、径流变化的沿岸流、长江冲淡水和台湾暖流给该区域带来不同水团,使得热量向下层输运减少,从而导致东海内陆架升温快于其它海区。     

北部湾沿海最大风速分布特征及工程设计风速推算

利用北部湾沿海7个气象站建站至2008年的年最大风速资料,采用指数律风速廓线公式和＂时次换算＂方法对年最大风速进行订正,得到长年代10m高度10min平均年最大风速序列;采用离差系数Cv分析最大风速的年际变化,应用极值Ⅰ型分布推算北部湾沿海距地10m高50a一遇和100a一遇风速的极大值.结果表明,北部湾沿海年最大风速多出现在7～9月,年最大风速离差系数Cv为0.22～0.35,与沿海城市上海、福州、广州相近;北部湾沿海50a一遇、100a一遇风速的极大值分别为22.9～42.6和24.8～46.5m/s,其空间分布特征是：越靠近海的地方多年一遇风速的极大值就越大.     

“21世纪海上丝绸之路”风能资源时空变化评估

利用1979—2021 年的 ERA5 再分析资料,采用经验正交函数分解法、Mann-Kendall 趋势检验法等统计方法,对“21 世纪海上丝绸之路”相关海区的海表风场与风能密度的空间分布特征、季节变化特征以及长期变化趋势进行分析。结果表明：(1)研究海域风能密度在不同季节表现出很大的空间差异,夏季的阿拉伯海和孟加拉湾,冬季的中国南海,以及全年的热带南印度洋风能资源都极为丰富。(2)研究时段内,中国南海北部及附近海域、阿拉伯海西部、孟加拉湾西部以及热带西北印度洋风能密度等级整体较高。(3)研究海域的风能密度以年变化特征为主,其中中国南海风能密度的季节变幅最大且在春、秋两季表现出明显的转换特征。(4)在研究海区中,结合水深条件与风能密度时空变化特征的评估结果,可以重点关注台湾海峡、吕宋海峡、中南半岛东南沿海、阿拉伯海西部近岸海域及热带西北印度洋近岸大陆架海域风能资源的开发利用,加强其他海域风能资源的储备。此研究可为“21 世纪海上丝绸之路”风能资源的中长期开发规划提供依据。     

台湾海峡表层沉积物中重矿物特征及其物质来源

台湾海峡重矿物平均分布0.95%,其分布由西岸向东岸递减;由北部经台湾浅滩朝粤东方向缓慢递减。碎屑矿物46种,以角闪石、绿帘石、磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿和片状矿物为主,它们占重矿物含量的67%。据主要重矿物含量将海峡分成8个矿物组合区。碎屑矿物来自海峡两岸基岩,通过河流搬运入海,有部分片状矿物为海峡以北的物质随浙闽沿岸流进入海峡而沉积。其海绿石是台湾西岸、澎湖岛第三系或第四系含海绿石岩层剥蚀后搬运入海沉积而成的。台湾浅滩的残留沉积物为晚更新世低海面时期的河口滨海相沉积物。由于处在开放的海洋环境,至今没有接受现代沉积。残留沉积物中的磁铁矿、钛铁矿、锆石等重矿物相对富集,含量高于近源海域,有可能赋存浅海砂矿。     

Analysis of characteristics and mechanism of current system on the west coast of Guangdong of China in summer

On the basis of data of drifting bottles＇ tracks and the current measured in anchored stations, as well as temperature and salinity observed in cruise investigations and coastal stations, ADCP current data and AVHRR surface sea temperature （SST） data on the western coast of Guangdong, synthetic results of analysis showed that the coastal currents in the west of the mouth of the Zhujiang River were mainly westward in summer, which constituted the north branch of cyclonic gyre in the east of the Qiongzhou Straits. Part of its water flowed westward into the Beibu Gulf through the Qiongzhou Straits. The coastal current pattern was not identical with the traditional current system which flowed westward in the Qiongzhou Straits in winter and eastward in summer. The summertime＇s coastal current was always westward, maybe temporarily turning northeast only when the southwest wind was strong. The important characteristics of coastal current on the western coast of Guangdong, in the Qiongzhou Straits and in the north of the Beibu Gulf were analyzed and their mechanisms also were explained.