中国近海环流数值模拟研究综述

按照研究时间由早期到现代,研究方法由简单到复杂的顺序,综述了近几十年来海洋数值模拟工作在中国近海所取得的研究成果.目前,通过数值模式已经能够基本合理地模拟中国近海的海洋环流,黑潮、台湾暖流、黄海暖流等的路径、流量,对马暖流源区等问题的特征在数值模拟结果中也逐渐清晰.通过分析已有的工作,认为还存在多项关键技术问题,并受对中国近海环流认知程度的限制,中国近海环流的数值模拟研究还需要进一步的发展和完善.在未来的数值模拟研究中,通过变网格或多重网格嵌套技术,实现中国近海高分辨率的数值模式;应用更加符合实际情况的海洋参数化方案,发展风-浪-流-潮耦合模式;结合资料同化技术,发展预报模式等都应是中国近海环流数值模拟研究的重点发展方向.     

北赤道流分岔点与印尼贯穿流的相关分析

Based on monthly mean Simple Ocean Data Assimilation(SODA) products from 1958 to 2007,this study analyzes the seasonal and interannual variability of the North Equatorial Current(NEC) bifurcation latitude and the Indonesian Throughflow(ITF) volume transport. Further,Empirical Mode Decomposition(EMD) method and lag-correlation analysis are employed to reveal the relationships between the NEC bifurcation location,NEC and ITF volume transport and ENSO events. The analysis results of the seasonal variability show that the annual mean location of NEC bifurcation in upper layer occurs at 14.33°N and ITF volume transport has a maximum value in summer,a minimum value in winter and an annual mean transport of 7.75×106 m3/s. The interannual variability analysis indicates that the variability of NEC bifurcation location can be treated as a precursor of El Ni?o. The correlation coefficient between the two reaches the maximum of 0.53 with a time lag of 2 months. The ITF volume transport is positively related with El Ni?o events with a maximum coefficient of 0.60 by 3 months. The NEC bifurcation location is positively correlated with the ITF volume transport with a correlation coefficient of 0.43.     

丽江黑龙潭地下水系统温度场特征研究

研究旨在通过地下水温度场的特征来推导岩溶泉域的地下水活动,并验证岩溶地下水系统划分的合理性,文章以黑龙潭岩溶泉域为例,采用对比分析等手段,对泉域地下水温度的时空变化特征进行研究,并探讨各变化特征的指示意义。结果表明：在空间分布上,泉域内地下水温与高程呈反比关系;在时间分布上,降雨作为引起地下水温度变化的主导因子,汛期补给区入渗增加后引起地下水温升高,同时大量的补给加快了地下水径流速度,致使排泄区地下水温降低。此外,还根据不同岩溶系统地下水温度场的差异性特征及其指示意义,验证了黑龙潭泉域系统划分具有合理性。     

北印度洋半日潮波的数值模拟研究

基于FVCOM(Finite Volume Coast and Ocean Model)模型,建立北印度洋海域(31^°~102^°E,16^°S~31^°N)的M₂和S₂分潮潮波数值模式,研究北印度洋半日潮潮汐、潮流分布特征。对底摩擦系数进行数值试验,利用代价函数梯度下降法,得到分潮调和常数向量均方根偏差(RMSE)的变化曲线,逼近并确定最优的底摩擦系数。将采用该系数的模拟结果与TOPEX/Poseidon卫星高度计交叉点的调和常数数据、国际海道测量组织(IHO)及部分文献中的验潮站数据进行比较与验证,一致性较好。其中对比卫星数据的振幅偏差为2~4 cm、迟角偏差为7^°~8^°,与验潮站数据的振幅偏差为3~6 cm、迟角偏差为8^°~9^°。根据模拟结果,分析了北印度洋海域M₂和S₂分潮潮波传播特征和潮流椭圆的空间分布特征等。M₂分潮潮波在阿拉伯海南部有1个无潮点,在波斯湾内有2个无潮点,最大振幅超过80 cm;潮流在西北印度洋和孟加拉湾中部大多为顺时针旋转,其余海域大多为逆时针旋转;流速在阿拉伯海东北部、安达曼海、波斯湾和孟加拉湾北部较大,最大流速为160 cm/s,其他海域较小。S₂分潮的潮波传播特征、无潮点的位置和潮流椭圆的空间分布特征等都与M₂分潮类似,但潮波振幅和潮流流速等都相对M₂分潮较小。研究完善了北印度洋海域2个主要半日分潮M₂和S₂的整体特征。     

海洋模式中潮致混合调和分析参数化方案的建立

潮致混合对海洋环流的调整起着重要作用。陆架环流的数值模拟中如果不考虑潮汐作用,往往不能得到与观测相符的垂向温盐结构。本文基于调和分析方法,建立了一套潮致混合参数化方案。该方案通过对垂向混合系数进行调和分析,从而得到随时间变化的潮致混合系数。将该方案用于黄海冷水团数值模拟的结果显示,其能够得到与在数值模式开边界直接加入潮汐强迫相当的冷水团温盐结构。和直接引入潮汐强迫相比,这一潮致混合参数化方案的优势在于,它能够大大节省数值模拟计算机时,因此有望显著提高大规模高分辨率的海洋环流及气候模式的模拟能力和计算效率。     

南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统研制

本文主要介绍了南海及邻近海域大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的研制概况。预报区域为99°E~135°E,15°S~45°N,包括渤海、黄海、东海和南海及其周边海域。为了给耦合预报模式提供较准确的预报初始场,在预报开始之前,分别进行了海浪模式和海洋模式的前24小时同化后报模拟。海浪模式和海洋模式都采用了集合调整Kalman滤波同化方法,海浪模式同化了Jason-2有效波高数据;海洋模式同化了SST数据、MADT数据和ARGO剖面数据。为了改进海洋温度和盐度的模拟,我们在海洋模式的垂向混合方案中引入波致混合和内波致混合的作用。预报系统的运行主要包括两个阶段,首先海浪模式和海洋模式进行了2014年1月至2015年10月底的同化后报模拟,强迫场源自欧洲气象中心的六小时的再分析数据产品。然后耦合预报系统将同化后报模拟的结果作为初始场进行了14个月的耦合预报。预报产品包括大气产品（气温、风速风向、气压等）、海浪产品（有效波高和波向等）、海流产品（温度、盐度和海流等）。一系列观测资料的检验比较表明该大气-海浪-海洋耦合精细化数值预报系统的预报结果较为可靠,可以为南海及周边海洋资源开发和安全保障提供数据和信息产品服务。     

Forecasts of South China Sea surface temperature anomalies using the Nio indices and dipole mode index as predictors

Based on an empirical orthogonal function (EOF) analysis of the monthly NCEP Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (OISST) data in the South China Sea (SCS) after removing the climatological mean and trends of SST,over the period of January 1982 to October 2003,the corresponding TCF correlates best with the Dipole Mode Index (DMI),Nio1+2,Nio3.4,Nio3,and Nio4 indices with time lags of 10,3,6,5,and 6 months,respectively.Thus,a statistical hindcasts in the prediction model are based on a canonical correlation analysis (CCA) model using the above indices as predictors spanning from 1993/1994 to 2003/2004 with a 1-12 month lead time after the canonical variants are calculated,using data from the training periods from January 1982 to December1992.The forecast model is successful and steady when the lead times are 1-12 months.The SCS warm event in 1998 was successfully predicted with lead times from 1-12 months irrespective of the strength or time extent.The prediction ability for SSTA is lower during weak ENSO years,in which other local factors should be also considered as local effects play a relatively important role in these years.We designed the two forecast models:one using both DMI and Nio indices and the other using only Nio indices without DMI,and compared the forecast accuracies of the two cases.The spatial distributions of forecast accuracies show different confidence areas.By turning off the DMI,the forecast accuracy is lower in the coastal areas off the Philippines in the SCS,suggesting some teleconnection may occur with the Indian Ocean in this area.The highest forecast accuracies occur when the forecast interval is five months long without using the DMI,while using both of Nio indices and DMI,the highest accuracies occur when the forecast interval time is eight months,suggesting that the Nio indices dominate the interannual variability of SST anomalies in the SCS.Meanwhile the forecast accuracy is evaluated over an independent test period of more than 11 years (1993/94 to October 2004) by comparing the model performance with a simple prediction strategy involving the persistence of sea surface temperature anomalies over a 1-12 month lead time (the persisted prediction).Predictions based on the CCA model show a significant improvement over the persisted prediction,especially with an increased lead time (longer than 3 months).The forecast model performs steadily and the forecast accuracy,i.e.,the correlation coefficients between the observed and predicted SSTA in the SCS are about 0.5 in most middle and southern SCS areas,when the thresholds are greater than the 95% confidence level.For all 1 to 12 month lead time forecasts,the root mean square errors have a standard deviation of about 0.2.The seasonal differences in the prediction performance for the 1-12 month lead time are also examined.     

内蒙大青山早前寒武纪变质岩和早期陆壳的演化

将大青山地区早前寒武纪变质岩石分成三个岩性构造组合.即(1)麻粒岩—紫苏花岗岩组合;(2)角闪片麻岩—英云闪长岩组合;(3)富铝片麻岩—钾质花岗岩组合.其中,组合(1)是区内最古老的物质组成,其形成时代至少应在晚太古代以前(>2800Ma).组合(2)是具花岗—绿岩带特征的晚太古代中、低级变质岩系.组合(3)是经早元古造山变质作用形成的岩石组合.根据重新排定的地质事件顺序,对本区早期地壳演化的有关问题进行了讨论.     

黑河流域浮游植物群落特征与环境因子的关系

分别于2009年夏季和2010年夏、秋季对黑河流域进行了2次全面调查,共选取76个采样断面进行水样采集,鉴定出浮游植物242种,隶属于8门11纲25目45科94属.其中硅藻门为优势类群,占物种总数的38.43%,绿藻门和蓝藻门次之;黑河流域优势种为尺骨针杆藻(Synedra ulna)、无常蓝纤维藻(Dactylococcopsis irregularis)和尖针杆藻(S.acus),优势度分别为0.060、0.031和0.021,出现频度分别为43.42%、43.42%和46.05%.生物多样性指数及相关指数分析表明,黑河流域中、下游浮游植物群落结构的复杂程度和稳定性均高于上游;同时,综合生物多样性指数及相关指数以及水质理化指标表明,黑河上游水质为无污染或轻度污染,中、下游水质为轻中度污染.浮游植物丰度与环境因子的相关性分析表明,上游浮游植物丰度与水体硬度呈显著正相关;中游浮游植物丰度则与各环境因子无显著相关性;下游浮游植物丰度与水体硬度呈显著负相关,而与总氮×总磷呈显著正相关;总溶解性固体、pH值和水体硬度与全流域浮游植物丰度呈显著正相关.黑河流域浮游植物的空间分布具有与河水水文分带相对应的垂直地带性和水平地带性分异特征.     

散射波地震方法在蔡家营多金属矿区的试验研究

地震方法技术应用在金属矿勘查中是一个难度很大的课题,由于金属矿所涉及到的地震地质条件十分复杂,常规的应用于层状介质的反射波地震勘探技术受到了挑战.利用散射波地震技术寻找深部隐伏金属矿是一种大胆的尝试.笔者结合在蔡家营多金属矿区的试验研究,试图从数据采集、数据处理和资料综合解释等方面探讨该方法技术的有效性.