南海北部近岸春季海雾的年际变化

利用ICOADS(International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set)资料对南海北部春季海雾的年际变化特征进行研究.春季南海北部的海雾多集中在近岸海区,远离岸线的海区海雾较少发生.南海北部近岸春季海雾日数偏多年份有4个(1969、1983、1986、1987年);雾日数偏少年份有5个(1971、1999-2002年).利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,对海雾日数偏多、偏少年份的850hPa等压面上各要素分别进行合成分析.850hPa等压面上,华南沿海上空常年存在一个由南向北的暖平流.南海上空的空气湿度较大,在海雾日数偏多年份大气湿度减小,偏少年份湿度增大.南海上空850-1 000hPa等压面之间存在一股来自西太平洋的水汽输送.在海雾日数偏多年份水汽输送增强,海雾日数偏少年份水汽输送减弱.     

太平洋中的主要起伏模态

对海洋中起伏运动(heaving)信号的时空分布研究能够帮助我们更好地了解气候系统中的年际和年代际变率。文章通过再分析资料和模式对太平洋区域的heaving主要模态进行了研究。研究结果表明: 太平洋区域主要存在两种heaving模态: 第一模态主要表现为赤道东西两侧的温跃层异常信号反位相; 第二模态表现为赤道区域和副热带区域的温跃层异常信号呈现反位相变化的规律。本文对这两个主要heaving模态所涉及的物理过程进行详细讨论, 结果表明: 东西反位相模态主要是受赤道波动调节的结果; 而经向结构模态则主要是由赤道地区的波动和副热带区域的风应力旋度异常作用共同导致。此外, 我们还讨论了heaving模态可以通过海洋波动以及Ekman输送等过程对海盆尺度的热输送(振幅约为5×10¹⁴W)以及海洋热含量(振幅约为1.5×10²⁰J)的再分配起到了关键的调制作用, 进一步表明heaving模态对全球气候变化有着重要的作用。     

近期观测揭示的热带印度洋环流多尺度变率

热带印度洋环流是由赤道环流体系、近赤道海域及边缘海环流和涡旋构成的有机整体,其动力调整过程受到印度季风和印度洋偶极子(IOD)驱动,具有复杂的多尺度变异特征.本文总结了近年来中国科学院南海海洋研究所在热带印度洋开展的大面积水文观测和数值模拟研究成果,其初步揭示了热带印度洋环流的多尺度演变特征及其控制机理.研究表明:(1)赤道风场直接驱动的开尔文波和罗斯贝波及赤道印度洋东边界反射的罗斯贝波调控着赤道潜流(EUC)和赤道中层流(EIC)的形成和演变;(2)赤道风生动力过程是东印度洋上升流温跃层年际变异的主要控制因素;(3)赤道波动将大量能量以沿岸开尔文波和辐射自由罗斯贝波的形式输送至孟加拉湾,调制该海域环流和涡旋的变异特征.本文亦探讨了动量平衡和海盆共振对赤道环流体系变异的可能影响,以及赤道风场通过风生动力过程调控东印度洋上升流演变时间等尚未解决的问题.文中介绍了中国科学院南海海洋研究所通过国际合作推动印度洋联合调查计划,为更好服务于热带印度洋环流多尺度变率研究,保障海上丝路沿线国家海洋环境安全提供充足的数据和科研储备.     

2006年冬季粤东沿岸下降流观测分析

根据珠江口及其附近海域2006年冬季(2006年12月至2007年1月)航次的CTD调查资料发现,由于表层水体冷却而产生的对流作用,以及东北季风、浪、流等强动力条件下,冬季陆架水体垂向混合均匀,但粤东近岸海域却存在显著的温跃层及逆盐跃层,其原因在于:东北季风的Ekman效应引起了陆架表层高温、高盐海水向岸输送,东北季风还驱动了西南向沿岸流,其底边界层的Ekman效应引起了沿岸底层低温、低盐海水离岸输送,这样就形成了陆架方向的次生环流,在沿岸海域则为下降流,并表现为沿岸海域的逆盐跃层及温跃层现象。在下降流显著的区域,溶解氧垂向分布均匀且浓度较高,这应归因于下降流将溶解氧浓度较高的表层水带入深层所致。     

印度洋-太平洋海温的年际、年代际异常及其对亚洲季风的影响

运用EOF分析方法,对近50a的印度洋-太平洋SST的年际、年代际变化特征进行了分析,并在此基础上进行了数值试验.研究表明:在近50a中,SST的第一气候模态与年代际尺度变化相对应,并经历了两次气候突变,分别在1956年和1976年前后.第二气候模态与ENSO事件相对应,其空间分布反映了厄尔尼诺发生时SST的异常分布.中国东部降水以及亚洲季风异常不仅与ENSO事件有关,而且受到年代际气候背景场的影响.诊断和模拟结果具有较好的一致性.     

南海表层水温年际变化的大尺度特征

通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.     

LICOM模拟的南海贯穿流及其对南海上层热含量的影响

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据、XBT(Expendable Bathythermograph)观测数据和绕岛环流理论(island rule)诊断计算结果评估了一个涡相容(eddy-permitting)全球海洋环流模式——LICOM对南海贯穿流及南海上层热含量的模拟能力,同时利用模式输出探讨了南海贯穿流对南海上层热含量的影响。NEC(North Equatorial Current)分叉的垂向结构、南海内区环流的季节和吕宋海峡体积输送的年际变化等分析结果都表明,LICOM能获取西北太平洋-印尼海域环流和南海贯穿流的合理模拟结果。模式模拟的南海上层热含量季节变化与观测及同化数据都表现出良好的一致性,尤其在南海内区。相关分析表明,吕宋海峡热输送主要控制着南海内区上层的热含量变化,两者呈显著负相关,这进一步证实了南海贯穿流作为一支冷平流调制着南海上层热含量变化的重要事实。     

同化海温观测数据研究波浪破碎对海洋上层结构的影响

首先利用考虑波浪破碎效应的Mellor-Yamada 2.5阶湍流闭合方案,探讨了海表温度(SST)对波能因子α和Charnock数β的敏感性问题。然后采用变分数据同化途径,基于Papa海洋天气站(OWS Papa Station)的上层温度观测数据,对该参数化方案中的波能因子α和Charnock数β两个参数进行了最优估计。最优估计的结果表明,当α约为167、β约为4.1×105时,价值函数达到最小值。利用上述参数的最优估计进行海温的数值模拟,可以较好地反映出海表温度的日变化和月变化过程,模拟的上混合层的温度和深度也与观测较为一致。最后利用以上参数的最优估计结果对湍动能方程进行诊断计算,研究了波浪破碎对海洋上层湍能量收支的影响。     

2000年8月南海中部与南部海洋温、盐与环流特征

根据2000年8—9月份南海中部与南部航次的温、盐资料,采用P—矢量诊断方法,结合ADCP测流资料和同期伪风应力资料以及TOPEX／Poseidon高度计资料,研究了2000年夏季风持续强迫之后南海大尺度环流与中尺度涡旋的空间结构。结果表明,南海夏季温度和盐度水平分布随深度有显著的变化：中层(250—400m左右)温、盐水平分布与其它各层的温度和盐度分布相比有很大的差异。用诊断方法计算得到的环流场与用TOPEX／Poseidon海面高度计资料计算得到的地转流场比较一致,即流场内部有多个中尺度的涡旋,主要有越南东南外海反气旋涡、中沙群岛东南反气旋涡以及南沙群岛东北角的气旋涡等,这说明南海中部与南部盛夏环流具有较强的地转分量和显著的多涡结构,并且这些中尺度涡在垂向上存在速度场的切变。     

南海表层水温低频振荡的基本特征

使用１９５８－１９８７年ＣＯＡＤＳ资料对南海全区表层水温做了分析。结果发现，南海表层水温存在２０－４０个月的低频振荡，其中以准两年周期最显著，其次是３－４年，这种振荡主要发生在深水海盆区，并且与季风异常有着十分密切的关系。