Optimal estimation of zonal velocity and transport through Luzon Strait using variational data assimilation technique

A P-vector method was optimized using variational data assimilation technique, with which the vertical structures and seasonal variations of zonal velocities and transports were investigated. The results showed that westward and eastward flowes occur in the Luzon Strait in the same period in a year. How ever thenet volume transport is westward. In the upper level (0m -- -500m), the westward flow exits in the middle and south of the Luzon Strait, and the eastward flow exits in the north. There are two centers of westward flow and one center of eastward flow. In the middle of the Luzon Strait, westward and eastward flowes appear alternately in vertical direction. The westward flow strengthens in winter and weakens in summer. The net volume transport is strong in winter (5.53 Sv) but weak in summer (0.29 Sv). Except in summer, the volume transport in the upper level accounts for more than half of the total volume transport (0m -- bottom). In summer, the net volum etransport in the upper level is eastward (1.01 Sv), but westward underneath.     

1999年7月白令海海盆营养盐和溶解氧的垂直特征

1999年 7月下旬 ,雪龙号科学考察船在中国首次北极科学考察航次中在白令海海盆北部与中部完成了 2 2个深水站的采样作业。营养盐和溶解氧采样分 1 2层 ,共获得 2 71个样品。分析结果表明 :硅酸盐浓度 [Si]、磷酸盐浓度 [P]和无机氮浓度 [N](硝酸盐 [NO3- ]加亚硝酸盐[NO2 - ]加氨 [NH4 + ],主要成分为 [NO3 - ])垂直结构的相似之处在于 :在≤ 2 5m是第一层 ;随后为一个明显的跃层 ;第二层位于 5 0— 2 0 0m之间 ;然后有一个宽的跃层 ;从 5 0 0m至底部 (约3 90 0m)为第三层。其差别在于 :在第三层中 ,[Si]继续缓慢增加 ,而 [N]和 [P]略有减少。溶解氧[O2 ]与 [Si]、[P]、[N]的垂直分布表明在潜温 (θ)极小层以上 (0 .5— 2 .7°C ,盐度 3 3 .0 1— 3 3 .1 7,深度 81— 1 5 7m)的海水是海气充分交换层与生物主要活动层。在≥ 1 5 0m以下 ,[P]、[NO3 - ]两者和 [O2 ]有 >0 .9的正相关性。从表层至底部 ,在整个盐度范围内 ,[NO]∶[PO](其中 [NO]=9[NO3 - ]+[O2 ],[PO]=1 3 5 [P]+[O2 ])在 0 .786 - 1 .0 2 9之间大致均匀分布 ;这表明白令海海盆北部与中部海水的营养特性具有较强的保守性。     

渤海海冰和海洋的动力相互作用模拟试验

利用冰-海洋动力耦合模式, 对渤海海冰和海洋之间的相互作用进行了研究和模拟试验.耦合模式中的海洋模式采用普林斯顿海洋模式(POM), 冰模式采用国家海洋局海洋环境预报中心(NMEFC)的渤海海冰业务化数值预报模式.通过模拟研究, 分析了M2分潮对海冰质点运动轨迹、冰外缘线位置、瞬时冰速和冰厚分布的影响; 同时探讨了海冰对冰下海洋的动力作用.     

渤海、黄海、东海AVHRR海表温度场的季节变化特征

海表温度场表征了海洋热力、动力过程和海洋与大气相互作用的综合结果.它不仅是研究海面水汽和热量交换的一个重要物理参数,也为海洋环流、水团、海洋锋、上升流和海水混合等海洋学课题的研究提供一种直观的指示量.20世纪60年代以来,我国海洋工作者在历次海上观测和台站资料的基础上,对渤海、黄海、东海表层温度的空间分布和变化进行了较为详细的分析研究[1～4],并绘制了系列的水温气候图集.这些研究成果对认识黄海、东海海域的平均海表温度场的分布、变化以及相关物理海洋现象的研究起到了重要的作用.     

中国东部海域卫星遥感PFSST和现场观测资料的差异

海表面温度(SST)是海洋-大气系统中的一个重要物理量,是影响天气和气候的一个重要因子,也是气候的指示因子之一,在海洋学研究中也占有非常重要的地位.     

白令海峡及其邻近海域潮汐潮能数值模拟

基于非结构三角形网格的FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)海洋数值模式,对白令海峡及其邻近海域的潮汐、潮能进行数值模拟研究。模拟结果同验潮站和实测海流资料符合良好,较好地反映了白令海峡及其邻近海域的潮汐、潮流分布特征和运动状况。根据计算结果绘制了主要分潮的同潮图和潮流椭圆图,对该海域潮汐潮流特征进行了系统分析。结果表明,白令海陆架区、白令海峡和楚科奇海主要以M2分潮为主,而在诺顿湾海域以K1分潮为主,M2分潮潮流在白令海陆架东南部及阿纳德尔湾较强,K1分潮潮流在诺顿湾潮流达到最大值。在此基础上,对其潮汐能的传播与耗散进行分析,结果发现研究海域潮能通量较小,主要分潮在研究海域潮能耗散总量约为751 MW,M2潮能耗散占该总量的52%,K1潮能耗散占38%,潮能进入白令海陆架后,M2分潮主要在圣劳伦斯岛以南陆架区耗散,K1分潮主要在诺顿湾海区耗散。     

加拿大海盆的营养盐极大

根据 1 999年和 2 0 0 3年中国北极科学考察航次 ,从Canada海盆收集温、盐、深和营养盐浓度数据 ,用文献报道的低浓度1 2 9I和高浓度金属钡 (Ba)来指示太平洋源水、用相应的高浓度1 2 9I和低浓度Ba来指示大西洋源水 ,划分了该海盆物理化学特征的 4个水团。表层水 ( <40m)的盐度从 2 5至 31 .6;硝酸盐处于耗尽水平 ,而磷酸盐和硅酸盐处于最低水平。营养盐再生水大致位于 40- 2 0 0m ;盐度特征为 31 .6- 33.1 ;营养盐浓度一致增至最高 ;极大峰的盐度在 33.1附近 ,其位温则处于最低水平 (约 - 1 .5°C)。混合水 (深约 2 0 0- 385m)盐度从 33.1至 34.8;位温从局域最低升至整个水柱最高的 0 .5 0- 0 .65 7°C ;营养盐则逐渐降低。深层水深度变化较大 ( 385m至 1 90 0m以下海底 ) ;但其盐度变化较小 ( 34.8- 34.9) ;位温则从最高降低到 - 0 .4至 - 0 5 4°C ;营养盐均轻微增加。结合文献中对于营养盐极大的年际观测 ,1 2 9I、Ba与氯氟烃CFC 1 1的浓度及3H 3He示踪年龄的结果分析表明 ,营养盐再生水是无季节性变化的、高年龄 (约 8- 1 5年 )的太平洋源水 ;深层为大西洋源水 ;而混合水团即为上述 2大源水的混合层。硅酸盐和磷酸盐的强极大指示优势种硅藻及其再生主导太平洋源水。     

赤道印度洋上层环流辐合辐散的年际变异成因分析

印度洋上层海气相互作用对印度洋和太平洋气候系统有重要影响。目前针对印度洋气候态环流特征已有较为全面的研究,但针对印度洋环流的年际变化及其季节性差异的特征分析和具体作用机制,仍缺乏深入的研究。本文利用1979—2007年Simple Ocean Data Assimilation(SODA)再分析资料研究了赤道印度洋表层辐合辐散的年际变异及其季节依赖性。结果表明,以赤道为中心,印度洋上层异常海流,在经向上形成显著的辐合(辐散)现象,究其原因主要是赤道纬向风异常形成的Ekman流所导致。进一步分析表明,热带印度洋异常纬向风的成因与太平洋-印度洋的热力强迫过程作用有关,并且不同的热力强迫过程呈现出显著的季节差异性。此热力强迫过程,具体可分为3种类型:第一类是太平洋纬向海表热力差异的遥强迫作用,主要发生在冬末春初,热带太平洋的纬向热力差异通过调节Walker环流,在印度洋激发出一个异常的次级环流,对应的大气低层形成纬向风异常;第二类是东-西印度洋海表热力差异的局地强迫作用导致的局地环流,使赤道印度洋上空形成纬向风异常,此过程在春末夏初较为显著;第三类是太平洋-印度洋热力差协同作用的结果,使赤道印度洋盛行异常的纬向风,此过程在秋季起主导作用。     

黄、渤海表层海温对台风过程响应数值试验

根据黄、渤海夏季由台风引起的异常海温的主要特点 ,构造一个简单而典型的台风过程模型 ,利用“近海异常海温数值预报模式”对海表层温度进行了数值试验 ,对台风过程中引起异常海温的各因子进行了定量分析 ,给出台风中心及其附近各点由各因子引起的变温率变化。试验表明 ,在台风作用下 ,冷水抽吸是引起异常低温的主要原因 ,大风夹卷的贡献占第二位 ,蒸发潜热的作用也不容忽视。数值模拟还清晰地显示出台风所引起的左弱右强的不对称降温效应以及表层暖水向外输运并在台风边缘下沉的现象。另外 ,还对近海异常海温预报模式的几个关键性问题及模式需改进之处进行了讨论。     

渤海、黄海热结构分析

在多年观测资料基础上,以月平均风应力和周平均海表水温(SST)作为外强迫,对黄海、渤海热结构进行了数值模拟.模拟结果显示渤海的热结构特征自10月至翌年3月为水温垂直均一的冬季型;5～8月为分层结构(由上混合层、跃层、潮混合层组成)的夏季型.4月和9月为两型的过渡期,最低水温出现在2月,最高水温表层出现在8月,底层则在9～10月.黄海沿岸浅水区与渤海有相似的热结构,黄海冷水团和黄海暖流对其中央槽深水区的热结构有重要影响.对底层水的影响而言,前者夏季显著而后者冬季显著,从而导致黄海(槽)的底层水与环境相比呈现夏季冷而冬季暖的特征,底层水温基本上与表面水温的年变化反相;深水区的热结构与渤海相比,均一型结构(1～3月)变短,分层型结构(5～11月)变长,底温年变幅(5℃以内)变小,跃层强度增强.模拟结果还表明,黄海暖流的动力仍然是季风环流,而对黄海冷水团的形成和发展有无动力影响提出质疑.