近岸强海流切变锋作用下悬浮沉积物的输送和沉积--以山东半岛东端外海为例

利用2007年国家908专项ST02区块（渤海海峡及北黄海）水体专项夏季和冬季两个航次调查的温度、浊度和悬浮体浓度数据,选取了跨越山东半岛东端外海泥质沉积体的B1和B2两个断面,结合该区浅地层剖面资料,辅以研究海域的冬季环流数值模拟,着重分析了山东半岛东端外海强海流切变锋作用下的悬浮体输送和沉积特征。结果表明山东半岛东端外海悬浮体向外海输送存在类似“夏储冬输”的规律:夏季,北黄海海水浊度普遍小,不仅北黄海温跃层抑制了底层悬浮体向中上层水体扩散,而且北黄海冷水团在中底层与山东半岛东部沿岸水也形成了显著的温度和悬浮体锋面,阻碍了悬浮物的纬向输送,故夏季应是悬浮体沉积的主要时节;冬季,温跃层消亡,在强风的作用下,山东半岛东部悬浮体浓度高且垂向混合较好,然而在泥质沉积体顶积层两侧,山东半岛东部沿岸中下层北上的逆风补偿流和北上的黄海暖流与位于顶积层上方表中层南下的沿岸流构成了两道显著的强海流切变锋,使得底积层上大量的再悬浮沉积物不能越过山东半岛东部陆架末梢,从而有助于形成山东半岛东端外海特有的Ω状泥质沉积体。     

山东半岛东部海域悬浮体分布季节变化及其冬季输送通量研究

山东半岛东部近岸海域流系和水团要素季节变化显著,沉积动力环境特殊,发育有剖面形状独特的泥质沉积体。基于两个年度的夏、冬季山东半岛东部近岸海域水体温度、浊度、悬浮体浓度和海流等调查资料,分析了水团要素分布季节变化特征,并结合研究区域冬季海流和余流分布特征,计算了冬季经山东半岛东部近岸海域向南输送的悬浮体净通量。结果表明:山东半岛东部近岸海域悬浮体分布受沿岸流、黄海冷水团和黄海暖流等流系季节变化的影响存在显著季节变化。夏季,水体垂向层结和黄海冷水团均可抑制悬浮体垂向和东西向扩散。与以往的研究有所不同的是,冬季大量悬浮体可穿越沿岸流与黄海暖流形成的海流切变锋面,进入黄海暖流向北输送,海流切变锋的屏障作用会随着黄海暖流的减弱或东移而削弱。每年冬季经山东半岛东部近岸海域输送的悬浮体占渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的3.22%~9.10%,冬季的悬浮体输送量较大,占冬季渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的6.84%~19.38%。     

海河流域暴雨的气候特征与环流分型

选用海河流域1961~2012年132站逐日降水资料,通过趋势分析、M-K检验、EOF和REOF等方法分析了50余年海河流域暴雨的气候统计特征。利用NCEP/NCAR再分析资料和历史天气图资料,研究了海河流域14个典型强致灾暴雨过程的大气环流特征。结果表明:(1)海河流域夏季暴雨日站数和暴雨量的时空分布相近,暴雨日站数下降趋势较为显著;(2)海河流域夏季暴雨的空间分布可划分为3个分布型态:西南型、东北型和东南型;(3)海河流域暴雨在20世纪70年代末至80年代初存在一次突变现象;(4)海河流域强致灾暴雨过程可归纳为5类主要环流型,即高空低槽型、高空冷涡型、副高外围切变线型、低空低涡型和台风北上型。     

新疆夏季变湿的大气环流异常特征

利用1961-2003年NCEP/NCAR再分析资料和中国气象局整编的新疆夏季(6~8月)月降水量资料,分析了新疆夏季1971-1986年干旱期和1987-2003年湿润期的大气环流变化异常特征.结果表明:在平均环流场上,中亚-巴尔喀什湖槽及上下游地区脊的增强是新疆地区夏季变湿的环流场特征之一,且中亚-巴尔喀什湖槽随高度增加强度明显增强,200 hPa达到最强;源于低纬阿拉伯海向北直至中亚对流层低层偏南的强气流是湿润期环流异常、降水增多的又一特征,也是水汽重要来源之一;中亚上空高空急流轴南压是新疆夏季湿润期与干旱期高空急流最重要的差异特征.     

黄海秋季典型站位沉降颗粒物的垂直通量

2002年9月,在海州湾外侧(E1站)、黄海冷水团(E2站)和黄、东海毗邻水域(E3站)分别放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物,研究其垂直通量.结果显示,E1、E2和E3站底层颗粒物沉降通量分别为215.44 g/(m2·d)、165.51 g/(m2·d)、873.91 g/(m2·d),POC沉降通量分别为3.15 g/(m2·d)、2.22 g/(m2·d)、10.49 g/(m2·d).生源颗粒物是E1站位次表层POC的主要来源.E3站水体底层的大量悬浮颗粒物主要来自沉积物的再悬浮,再悬浮强烈程度及影响深度均高于E1站.通过模型计算出E2站底层颗粒物再悬浮比率平均(±SD)为95.65(±2.14)%,底表沉积物再悬浮通量占总再悬浮通量的百分比(X值)为89.53%,显示秋季底部平流对黄海冷水团区再悬浮通量影响不大,但这种影响在夏季相对较强.E2站POC净沉降通量为192 mg/(m2·d),生源颗粒物是此站位POC通量的主要贡献者.由于温跃层的长期存在,营养盐贫乏,生物生长受到抑制,导致黄海冷水团区秋季POC通量小于夏季.     

大气环流形势客观分型及其与中国降水的联系

大气环流异常是造成天气和气候变化的直接原因。以往对大气环流形势和中国降水关系的研究绝大部分是在对大气环流形势进行主观分型和进一步诊断的基础上来研究两者的联系。相对于对大气环流形势的主观分析,客观分型方法采用的指标更一致、标准更统一,能够得到较多的大气环流类型,目前得到了较为广泛的应用。利用欧洲中期数值天气预报中心提供的1979—2016年的再分析资料(ERA-Interim),通过选择逐日12UTC的海平面气压、可降水量和700 h Pa风速3个变量,应用倾斜旋转T模态主成分分析方法对中国区域内的大气环流进行了客观分型,并进一步分析了不同大气环流类型与中国区域降水之间的联系。结果表明,不同大气环流类型对中国区域降水趋势和降水量的影响不仅在空间上存在差异,而且在季节上也不尽相同。总体表现为大气环流类型对降水量大的区域和降水量多的月份影响较大,而对降水量小的区域和降水少的月份的影响较小。此外,与环流类型发生频次对中国降水的影响相比,大气环流类型发生频次不变的背景下降水强度变化对中国降水趋势的影响更加显著。     

南黄海北部DLC70-3孔沉积物磁化率特征及其对古冷水团的指示

对长71.2m的南黄海北部DLC70-3孔沉积物粒度、磁化率和总有机碳(TOC)进行了实验分析。结果显示,DLC70-3孔沉积物的磁化率值与平均粒径呈正相关关系,与w(TOC)呈负相关关系,表明以陆源碎屑输入为主的陆架海区沉积物中的磁性矿物以粗颗粒为主;由于w(TOC)均值非常低,因此不能将磁化率低值全部归结为有机质稀释作用的结果,主要可能是沉积速率大所致。此外,磁化率值受到沉积物所处氧化还原环境的控制,氧化环境下磁化率值高,还原条件下磁化率值低。冷水团沉积层位的沉积物是在较强的还原条件下形成的,因此,磁化率指标可以指示古黄海冷水团的形成演化,将磁化率指标与同一钻孔中微体古生物指标指示的古冷水团层位进行对比,得出了完全一致的结果,从而为今后研究区的古冷水团演化研究提供了新的指标。     

南黄海表层沉积物中微体化石的沉积特点及物源分析

借助于对南黄海表层沉积物中微体化石的分析,探讨了不同的微体化石数量及组合的分布特点、沉积特征、微体化石浮有孔虫、钙质超微化石与黑湖、黄海暖流、黄海冷水团、黄海沿岸流之间的关系。同时根据本区的粒度分析资料,把表层沉积物划归为下类型。南黄海中、西部、１粘土沉积。２．粉砂质粘土沉积,３．细砂与粉砂沉积,４．砂砾告示浊杂沉积;东侧;从北至南依次排列为砂１泥质沙１、沙质泥和泥质沉积。此 南黄海表层沉积物的物     

海洋环流解释南极增暖滞后的原因

正2016年5月30日,Nature Geoscience发表题为《南大洋增暖被环极上升流和赤道输送所延迟》(Southern Ocean Warming Delayed by Circumpolar Upwelling and Equatorward Transport)的文章,揭示了近几十年来,南极增暖速度缓慢,原因在于南极绕极上升流和赤道输送的作用。在全球变暖背景下,近几十年来,南极只显示出些许变暖迹象,与北极地区的迅速升温形成了鲜明对比。以前的研究错误地认为,南极海洋增暖滞后是由     

1961-2005年新疆地区夏季气温的时空变化特征及其与大气环流的关系

利用1961—2005年新疆地区最为齐全的整编台站观测资料集,分析了新疆地区夏季气温的时空变化特征,并探讨了引起这种时空变化的大气环流因子.结果表明:新疆地区的夏季气温首先表现出整体一致性的变化,在过去的45a中全疆气温持续上升,这与全球变暖的大背景相一致.影响新疆全疆夏季气温变化的主要大气环流因子为贝加尔湖附近高压脊的异常,当其偏强时,新疆地区夏季气温偏高,反之则偏低.新疆地区夏季气温第二类变化模态为南、北两疆反向的特征,这种变化模态主要表现在气温的年际时间尺度上.新疆南、北两疆气温反相变化主要是由伊朗高压和乌拉尔地区高压脊的变化所控制.当这两个大气环流系统在新疆地区造成中高层位势高度南北向正负异常时,新疆地区以天山为界夏季气温表现出反向的变化特征.     

南海西部夏季冷涡的季节变化特征

基于美国海军的空间分辨率为0.5°×0.5°月平均的GDEM(Generalized Digital Environmental Model )三维温盐资料,采用P Vector方法,计算了南海西部夏季冷涡及附近海域的三维环流,分析了此冷涡的水平结构和垂向结构及其季节变化规律。结果表明南海西部夏季冷涡所占据的海域为一上升流区,对应的是低温区和气旋式环流,其温度场具有明显的垂向层化结构,冷涡随深度增加而减弱。冷涡中心在上层靠近越南沿岸,在温跃层以下有离岸的趋势。此冷涡具有明显的季节性变化：在5、6月份冷涡开始形成,其范围达到110.75°E,最大切向流速为8 cm/s;在7、8月份冷涡达到强盛,其范围向东扩展至112.50°E,冷涡中心也向东移至(110.50°E,13.25°N),最大切向流速增加为30 cm/s;在9、10月份冷涡开始衰减。     

苏北盆地中—古生界海相烃源岩发育规律及其意义

苏北盆地与南黄海盆地属于同一构造单元,苏北盆地的烃源岩发育规律的研究对南黄海油气勘探具有重要启示意义。在野外地质研究和69个烃源岩实测数据的基础上,结合已有分析化验数据及油气勘探资料,对苏北盆地的中—古生界海相烃源岩厚度分布和地球化学特征进行了分析,结果表明烃源岩整体沿北东向展布,在中—古生界均存在多个烃源岩发育中心,并明显有向南黄海海域延伸的趋势;下古生界普遍比上古生界的热演化程度高,并具有区域不均一性,二叠系的热演化程度相对较低,存在二次生烃的潜力。苏北盆地在中—古生界海相地层烃源岩特征的研究,进一步揭示了南黄海盆地具有良好的油气勘探潜力。     

南海在1997/1998年El Nio事件后的异常变化

基于NOAA OISST.V2月平均SST资料和FSU月平均风应力资料对南海的SST和风场异常进行了分析,发现：南海对1997/1998年El Nio事件响应最为强烈,并在1997/1998年冬季和次年的夏季SST存在2个异常高峰值,风速存在2个异常减小的极值。为研究南海环流在1997/1998年的异常变化,利用ECOM水动力模型计算了1995—2000年的南海环流场,分析了1998年1月和8月南海水位和环流的异常分布,二者均存在显著的异常：①1月,整个南海海盆为正的水位异常,流场为反气旋异常环流,冬季控制整个南海海盆的气旋式环流减弱;②8月,南海海盆水位为正异常,特别是越南东部海区出现较强的正水位异常,南海南部的高水位中心扩大北移;异常流场表现为南部为气旋式异常环流,北部为反气旋的异常环流,且在越南东部海区形成非常强的反气旋异常环流中心,使得控制南海南部的反气旋环流和北部的气旋环流均减弱。风应力的分析表明,风应力旋度的异常变化是南海环流年际异常变化的主要因素。     

欧亚大陆春季植被对同年中国西北夏季大气环流和气候的影响研究

利用1982—2006年欧亚大陆月归一化植被指数（NDVI）,NCAR/NCEP月高度场和风场以及中国西北地区248个气象台站的逐日降水、温度资料,通过SVD及合成分析等方法,分析了欧亚大陆春季植被同同年中国西北夏季大气环流乃至干湿特征的关系.结果表明：欧亚大陆春季植被覆盖状况对预测我国西北地区同年夏季的干湿特征具有较...     

南海在1997/1998年El Ni(~n)o事件后的异常变化

基于NOAA OISST.V2月平均SST资料和FSU月平均风应力资料对南海的SST和风场异常进行了分析,发现:南海对1997/1998年El Nino事件响应最为强烈,并在1997/1998年冬季和次年的夏季SST存在2个异常高峰值,风速存在2个异常减小的极值.为研究南海环流在1997/1998年的异常变化,利用ECOM水动力模型计算了1995-2000年的南海环流场,分析了1998年1月和8月南海水位和环流的异常分布,二者均存在显著的异常:①1月,整个南海海盆为正的水位异常,流场为反气旋异常环流,冬季控制整个南海海盆的气旋式环流减弱;②8月,南海海盆水位为正异常,特别是越南东部海区出现较强的正水位异常,南海南部的高水位中心扩大北移;异常流场表现为南部为气旋式异常环流,北部为反气旋的异常环流,且在越南东部海区形成非常强的反气旋异常环流中心,使得控制南海南部的反气旋环流和北部的气旋环流均减弱.风应力的分析表明,风应力旋度的异常变化是南海环流年际异常变化的主要因素.     

末次冰消期以来东黄海暖流系统的演化

以黑潮为主干的东黄海暖流系统,所携带的高温高盐水对我国近海的海洋环境和大气环流格局产生了重大影响.为系统重建由黑潮暖流、对马暖流和黄海暖流组成的东黄海暖流系统在末次冰消期以来的演化过程,建立末次冰消期以来东黄海暖流系统的演化模式,对取自黑潮主流轴附近的DGKS9603孔、现代对马暖流边缘的CSH1孔和与黄海暖流相伴生的冷水体下面的泥质沉积区YSDP102孔的古海洋记录进行综合分析研究.结果表明,现代东黄海暖流系统是伴随着末次冰消期以来黑潮的演化和海平面的脉冲式上升而形成与演化的,地理边界条件是非常重要的控制因素.16kaB.P.黑潮对冲绳海槽的影响开始加强,之后随着海平面的上升,对马暖流开始发育,到8.5kaB.P.左右,现代对马暖流正式形成,期间黑潮暖流经历了Heinrich 1和Younger Dryas事件的两次减弱过程.7～6 kaB.P.是黑潮暖流和对马暖流末次冰消期以来最强盛的时期;约6.4kaB.P.左右黄海暖流开始出现,至此东黄海暖流系统的基本格局已完全形成;在5.3～2.8 kaB.P.期间,冲绳海槽发生了以"Pulleniatina低值事件"为标志的黑潮变弱过程,导致对马暖流主流轴在3kaB.P.左右发生了一次向太平洋方向的偏转事件,低温、高营养物质含量的陆架冷水团对冲绳海槽北部影响加强,期间在黄海暖流附近冷水体下面堆积了巨厚的泥质沉积体系.此后,由黑潮暖流、对马暖流和黄海暖流组成的东黄海暖流系统显著加强,直至达到现代的态势.     

火星大气环流模型研究进展

火星尘暴是火星上特有的大气运动,也是人类登陆火星的主要障碍.考虑到火星的具体情况,早期针对火星大气的研究主要集中在实验室的物理模拟实验,建立火星大气实验室,研究在火星大气条件下火星尘埃扬起的机制等方面.同时根据地球大气物理的运动方程、能量方程和质量守恒方程,并与早期的火星观测数据进行比较,从而建立起火星大气环流的一般模型(GCMs).GCMs模型对大中尺度的模拟计算能够取得好的效果,但对小尺度的计算很困难,为研究火星大量中等尺度和小尺度的大气环流现象(如尘暴的发生机制等),近来已经建立起了适合火星区域大气环流系统的模型(MRAMS).MRAMS同时也是MarsG1obal Surveyor(MGS)用来处理高分辨率资料的理想工具.     

南海海洋环流研究综述

综述了近二十年来南海海洋环流的主要研究成果,指出太阳辐射、季风和地形是影响南海环流的主要因素;提出了南海环流研究中应特别注意的几个关键问题,即南海环流的平均状态、南海暖流、南海中的局地涡旋、南海暖池、黑潮与南海水的交换、地形对南海环流的作用以及南海水温变化与ENSO的关系等;最后就目前研究中存在的困难提出了相应的对策。     

夏季青藏高原加热和环流场的日变化

通过使用NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季青藏高原地区非绝热加热场的日变化特征以及高原上空环流场的日变化特点。分析发现青藏高原及其邻近地区上空环流的日变化在欧亚地区大气环流系统中表现最为显著。环流日变化是被非绝热加热的日变化所驱动的,特别是被太阳辐射日变化所驱动。由于高原上空大气柱质量远小于低海拔的平原地区,故太阳辐射日变化引起的加热日变化可在高原地区产生更为显著的环流日变化。通过位涡方程的诊断证实,白天高原加热增强,可在大气上层制造大量负位涡并向周边地区辐散,使高原地区大气高层成为负涡源。而低层则是加热制造正位涡,并使周边地区向高原的辐合增强,摩擦耗散是低层抑制正位涡增长的主要因素。而夜间加热减弱使高原对局地环流的影响作用大为减弱。故而高原及其周边地区的局地环流也具有明显的日变化特征。     

罗索夫斯基弯道环流公式的统一

在弯道环流理论和工程应用研究中,罗索夫斯基公式具有重要意义,但对于光滑和粗糙床面,该公式分别用两个式子来表示,通用性不强,且卡门常数取值0 5也显得不合理。对此进行了分析,并针对公式推导中存在的问题,采用底床不可滑动条件,对公式重新进行了推导,得到了统一的弯道环流流速垂线分布公式,同时得到了统一的水面横比降表达式。通过对光滑和粗糙床面条件下弯道环流实验资料的验证,并和原罗索夫斯基公式及修正式比较,结果表明得到的公式不仅与实际值最为符合,而且适合不同粗糙度的床面,是计算弯道环流流速垂线分布的通用公式。