菲律宾以西海域的高温暖水与南海夏季风爆发

为了揭示高温暖水在中国南海（文中简称南海）夏季风爆发中所起的作用,依据欧洲中期天气预报中心发布的第5代全球大气海洋再分析资料,发现气候平均意义下印度洋—太平洋暖池中30℃以上高温暖水会在5月出现移位：5月上旬高温暖水出现在孟加拉湾中部,而到下旬消退并移位到南海南部。通过分析局地天气尺度的海洋-大气相互作用过程,揭示了上述高温暖水月内移位的物理机制：在孟加拉湾夏季风爆发后,逐渐增强的潜热释放和减少的短波辐射会导致孟加拉湾高温暖水的面积逐渐缩小;与此同时,在副热带高压影响下,南海菲律宾岛西南高温暖水出现,并因其面积逐渐增大,并与泰国湾的高温暖水共同构成了南海南部的高温暖水。研究发现南海季风爆发几乎都出现在上述高温暖水移位之后,因此孟加拉湾中部和南海南部海表温度的差由正转负可以作为南海季风爆发的先兆。

     

海洋涡旋在模态水形成与输运中的作用

模态水在全球气候变化中有着重要作用.但是由于缺乏海洋次表层的高分辨率观测,对空间尺度为百公里的海洋中尺度涡旋如何影响空间尺度大于千公里的模态水的认识仍然欠缺.为了解决这一科学难题,在科技部的支持下,实施了一次成功的海上观测试验.系统梳理了基于该观测数据所发表的有关涡旋影响模态水潜沉和输运的主要研究成果:①捕捉并揭示了中尺度涡导致混合层水潜沉的过程和动力机制;②发现了中尺度涡携带模态水迁移的新路径;③阐明了模态水多核结构的形成机制.研究结果揭示了黑潮延伸体海域中尺度涡旋影响大尺度模态水的物理本质,为该海域多时空尺度海洋—大气相互作用作出了一定的贡献.通过对该次观测试验结果的分析和总结,得到了如下新的科学推论:海洋次中尺度过程对模态水的形成和耗散也具有重要影响.     

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。     

北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响

我国东部陆架海和南海是国防安全的重要门户;位处第二岛链以西的副热带北太平洋既是各国争夺的重要海区,又是我国从近海走向大洋的重要通道.围绕"北太平洋副热带环流变异如何通过黑潮与我国近海动力环境之间相互作用"这一国际前沿科学问题,国家重点基础研究发展计划项目"北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响"于2007年9月正式立项.该项目不仅有助于拓展和丰富海洋动力学理论,揭示我国近海及邻近大洋动力环境变异机制,提高预测能力,而且也将为维护我国国防安全和海洋权益,为可持续开发利用海洋资源提供海洋动力环境保障.该项目主要研究内容包括:①北太平洋副热带环流变异和调整机理;②黑潮与我国近海的能量与水体交换过程及机制;③北太平洋副热带环流变异与大气驱动力的耦合效应;④我国近海及邻近大洋动力环境变异的可预测性研究.拟解决的关键科学问题为:北太平洋副热带内区环流变异的机理及其对黑潮的影响;黑潮源头变异机理及其对吕宋海峡水交换的影响和黑潮变异机理及其对东部陆架海域动力环境的影响.     

台湾岛对气流扰动的影响

本文根据一个三维气流过山的模型,用数值快速傅里叶变换方法,讨论理想东北季风气流经过台湾岛产生的扰动气压场、扰动垂直速度场和水平流场.经与实际东北季风下台湾岛的气候特征进行比较,结果令人满意.     

北太平洋副热带逆流的气候特征

分析了从1992年10月到1996年10月的TOPEX/POSEIDON卫星高度计和POCM模式输出的海平面高度（SSH）资料、Levitus气候平均温盐资料、NCEP/NCAR再分析纬向流资料以及沿137oE剖面的海流资料。分析结果表明,在年平均和月平均意义下,向东的副热带逆流（STCC）位于18oN～25oN、130oE～157oW间150 m以内的海洋上层,其强度大约为0.02～0.04 m/s,在西太平洋夏季（7月）最强,冬季（1月）最弱。在STCC以下650 m以上,还存在一支向西的流,流速也约为0.02～0.04 m/s。在STCC区域内,SSH有明显的准90天振荡。在天气时间尺度上,一些气旋和反气旋涡出现在STCC海域,使该海域的流在方向和强度上变化很大。     

北太平洋的年代际振荡与全球变暖

通过回顾和总结前人工作,特别是有关北太平洋年代际振荡的研究,针对近50年来北太平洋中纬度海温变冷的现象进行了分析与讨论。从全球气候变化的角度,总结了影响北太平洋中纬度海温变冷现象的几种可能机制,推测了全球气温变暖可能会对北太平洋的直接或间接影响,归纳指出了研究该问题的复杂性与目前面临的困难。     

北太平洋副热带向东逆流区Rossby波斜压稳定性

根据对卫星观测的海平面高度资料的分析,进一步证实了在北太平洋副热带两支向东的流（副热带逆流和夏威夷背风逆流）所在的区域内,海平面高度的70～210天周期振荡是主要的低频变化.发现在这两支向东的逆流区Rossby波的特性不同：副热带逆流区70～210天周期振荡对应的Rossby波西传过程中增幅,在台湾以东振幅达到最大;而在夏威夷背风逆流区,70～210天周期Rossby波在西传过程中不出现增幅现象.依据2.5层海洋模式得到的关于Rossby波振幅、频率与海洋层结之间的关系,揭示了周期为70～210天的Rossby波为不稳定波,这是由于副热带逆流海域模态水存在使得密度的垂直梯度变小的缘故;而在夏威夷背风逆流区位于表层逆流下的北赤道流西深东浅,70～210天周期Rossby长波在逆流的东部有可能不稳定,但其在逆流的西部是稳定的,因此不出现在西传过程中增幅现象;发现在北太平洋副热带两个向东流的海域,年周期Rossby波是稳定的,因此,在该海域海平面周期为70～210天的振荡的振幅要比年周期振荡的振幅大.     

厄尔尼诺/南方涛动与赤道远西太平洋准两年周期振荡之间相互作用的概念模式

建立了一个反映厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)与热带远西太平洋准两年振荡(QBOWP)相互作用最基本物理过程的新概念模式. 在此概念模式中, QBOWP对ENSO的影响通过两种途径: (1) 沿赤道太平洋海洋Kelvin波和 (2) 大气的Walker环流; 而ENSO对QBOWP的影响则可通过大气的Walker环流异常来实现. 对该模式结果的分析诊断表明: 在ENSO与QBOWP相互作用过程中, 大气桥(Walker环流)的作用比海洋桥(沿赤道太平洋的Kelvin波)更重要; 通过QBOWP与ENSO的相互作用, 一个3~5年周期的ENSO振荡可以变为准两年振荡, 而赤道远西太平洋年际变化的主要周期也会变长; 热带太平洋大气-海洋耦合系统的多时间尺度的年际变化可以通过ENSO与QBOWP的相互作用来实现.     

NONLINEAR CHARACTERISTICS OF THE ATMOSPHERIC PLANETARY BOUNDARY LAYER IN THE TROPICS

The nonlinear governing equations and its solutions for the tropical atmospheric planetary boundary layer are derived by means of scale analysis and vertical coordinate transformation. It is shown that the nonlinear momentum advection may alter the critical latitude. The restrictive requirement for the solutions to have continuity both in the free atmosphere and in the planetary boundary layer is derived. The context provides theoretical basis for numerical calculation of the wind field within the tropic atmospheric planetary boundary layer.