太平洋次表层海温距平的立体EOF分析及其与ENSO的关系

应用太平洋次表层海温距平资料构造了一个立体的西低东高的四级阶梯模型,使用EOF方法对此模型进行时空分解,并讨论与ENSO循环的关系。结果表明,EOF分解的前两个主分量方差贡献达到42.58%,其中第一主分量代表了暖池-厄尔尼诺(拉尼娜)模态;第二主分量代表了次表层温度距平的东西运移模态。后者存在着突变和渐变两个过程,在赤道及其附近,由冷位相变暖位相为渐变过程,暖位相变冷位相是突变过程,在赤道外南北纬10°附近则反之,厄尔尼诺正是东西运移模态突变的结果。时滞相关分析估算,一次ENSO循环的平均周期约为41个月,即3.42a,厄尔尼诺、拉尼娜模态与温度距平的东西运移模态的位相差平均约为9.7个月。运用逐步回归法求得一个对nino3指数预报效果比较理想的预报方程,其中EOF分解的第一时间系数对nino3距平指数有重要的预报价值,第二时间系数对nino3距平指数预报意义虽然不如第一时间系数明显,但仍具有一定的参考价值。     

智慧海洋多平台数据管理规范研究

我国未来智慧海洋观测系统将集成多种观测平台,获取全球范围、长时间和准实时的海洋数据。为更加科学而高效地管理数据,文章结合我国智慧海洋发展趋势,分析存在的问题,借鉴相对先进的数据管理规范,为建设智慧海洋国际共享应用平台提供参考。研究结果表明：与观测平台、传感器和通信技术的快速发展相比,我国海洋数据管理的发展十分缓慢,缺乏数据质量控制和存储等规范,严重制约海洋观测数据的有效管理和共享应用,不利于海洋大数据的融合和信息挖掘技术的发展;为各类观测平台制定科学而合理的数据管理规范,对于智慧海洋建设至关重要,亟须尽快组织专业人员成立工作组,落实和保障该项工作的有序开展,从而提升我国在海洋大数据信息处理方面的能力。     

海洋混合层深度时空分布及其与风、浪参数的相关性分析

本文应用一个经验证的全球尺度FVCOM海浪模型,模拟了2012年全球海洋海浪场的分布和演变,分析了海表面风场、海浪场与混合层深度的全球尺度分布及相关性。综合观测资料和模型结果显示,海表面10 m风速、有效波高与混合层深度的全球尺度分布随季节发生显著的变化,并且其分布态势存在明显的相似性。从相关系数的全球分布来看,海表面10 m风速在印度洋低纬度海区（纬度0°~20°）与混合层深度间有较强的相关性,相关系数大于0.5;有效波高与混合层深度间相关系数大于0.5的网格分布在北半球高纬度海区和印度洋北部。谱峰周期与混合层深度间在部分海区存在负相关关系,这些网格主要分布在低纬度海区（纬度0°~30°）。统计结果显示,有效波高、海表面10 m风速和谱峰周期与混合层深度间的平均相关系数分别为0.31、0.25和0.12。综合以上结果表明,有效波高较谱峰周期能更有效地表征波浪能对海洋上层混合的影响;相比于海表面风速,有效波高与混合层深度间存在更强的相关关系,其变化对海洋上层混合有更显著的影响。     

南海Argo区域海洋观测网设计与构建

国际 Argo 计划由“核心 Argo”向“全球 Argo”的拓展和国产北斗剖面浮标的成功研制,为西北太平洋重要边缘海———南海 Argo 区域海洋观测网的建立提供了契机。 介绍了南海 Argo 区域海洋观测网的总体设计,以及利用相关调查航次在南海布放了首批北斗剖面浮标,初步建立了由我国主导建设的“南海 Argo 区域海洋观测网”。 此外,利用调查航次获得的船载 CTD 和实验室盐度计分析结果以及周边海域历史资料验证了国产北斗剖面浮标观测数据的可靠性。     

Argo大洋观测资料的同化及其在短期气候预测和海洋分析中的应用

国际Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)计划的实施,提供了前所未有的全球深海大洋0～2000 m水深范围内的海水温度和盐度观测资料,在大气和海洋科研业务中应用这一全新的资料,是深入认识大气和海洋变异、提高我国气候预测、海洋监测分析和预报能力的一个关键所在.通过开发非线性温—盐协调同化方案和利用同化高度计资料来调整模式的温度和盐度场,建立了可同化包括Argo等多种海洋观测资料的全球海洋资料变分同化系统,提高了对全球海洋的监测分析能力.实现了海洋资料同化系统与全球海气耦合模式的耦合,显著提高了短期气候预测水平.利用Argo资料改进了海洋动力模式中的物理过程参数化方案,有效提高了海洋模式对真实大洋的模拟能力和对厄尔尼诺/拉尼娜的预测能力.开发了利用Argo浮标漂流轨迹推算全球海洋表层和中层流的方法,提高了推算的全球表层流、中层流资料质量,有效弥补了洋流观测的匮乏.     

基于Argo观测的太平洋温、盐度分布与变化（I）：温度

利用基于客观分析方法重构的Argo网格资料（未同化其他观测资料）,分析探讨了2004年1月-2011年12月期间太平洋海域（60°S-60°N、120°E-80°W）温度气候态分布特征与变化规律。结果表明,在西太平洋赤道附近海域,29℃等温线的包络范围（暖池）,夏季显著增大,位置也明显偏北,且其厚度仅限于约100 m上层;在亚热带海域次表层（约150 m）,形成南北两个高温（南部大于27℃,北部大于24℃）中心,呈马鞍形分布,但并不以赤道为对称中心,而是偏向北半球8个纬度;在南、北纬40°附近海域,等温线十分密集,形成“极锋”;在新西兰东南海域存在低温水舌由南向北的入侵现象,从表层至1000 m深层始终可见,似是终年存在的一个水文特征。温度的年变化规律表层最明显,每年呈一高一低的分布趋势,亚热带海域尤为显著,北半球温度年较差大于9.5℃,南半球约为6.0℃,且北半球的最高、最低温度值分别出现在每年的8月份和2月份,南半球则相反。表层以下,温度的周期性变化远不如表层明显,至500 m中层,整个太平洋海域的温度最大变幅仅为1.0℃。赤道海域表层温度明显存在3年的周期性年际振荡,北亚热带表层也表现为3-6个月的周期性年际变化,中层年际振荡较缓,振幅也较小,而亚南极海域从表层直至500 m中层,均存在不规则年际振荡。     

吕宋海峡附近海域水团分布及季节变化特征

利用2003年2月至2009年4月期间在吕宋海峡附近海域由Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,对该海域的水团分布及季节变化特征进行了探讨.结果表明,在120.5°-122.75°E、19°-23°N范围内,水团特征介于南海水和北太平洋水之间,而19°N以南区域的水交换并不显著.北太平洋热带水(NPTW)和北太平洋中层水(NPIW)通过吕宋海峡入侵南海的趋势在夏季较弱.秋季,NPTW入侵南海的趋势增强,而到了冬季,受东北季风控制,北太平洋水的入侵程度最强,然而并无NPIW进入南海的迹象.值得指出的是,整年没有发现明显的NPIW进入南海,而南海中层水可以通过海峡流入太平洋,其强度在秋、冬季节达到最大.     

北太平洋经向热输送的季节变化

利用1958-2007年间的月平均SODA资料,较系统地研究了北太平洋经向热输送的基本特征和季节变化,并探讨了热输送季节变化的可能原因.结果表明,北太平洋经向净热输送的季节变化具有明显的区域性特征,在14°N以南海域热输送的季节变化较显著,而在14°N以北海域则较小;北太平洋经向净热输送的季节变化在很大程度上是由同一纬...     

海洋温盐度资料多变量同化研究进展

早期海洋资料同化仅考虑温度的调整而忽略盐度的变化,这往往会带来虚假信息,可能导致密度场被严重恶化,同化后的结果甚至比没有同化任何观测资料时还要差。为了解决这个问题,海洋资料同化中的一些温、盐度多变量调整方案便被提出来了。本文对广泛应用于多变量分析的资料同化方法及不同温、盐度多变量调整方案进行了系统的回顾,对它们的优缺点进行了分析与讨论,并指出了不同调整方案的适用条件及应用现状,最后对Argo资料在海洋资料同化中的重要性及今后的研究重点进行了探讨。     

全球实时海洋观测网(Argo)与上层海洋结构、变异及预测研究

围绕国家重点基础研究发展计划项目“基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异及预测研究”,首先介绍Argo这一新型全球海洋观测网给海洋和大气科学带来的发展机遇以及我们面临的挑战,接着阐述项目重点研究区域西北太平洋和热带印度洋—太平洋的国内外进展,最后给出了项目的关键科学问题和主要研究内容。