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。     

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。     

双扩散在南极文森湾海域热盐结构演变中的作用

利用22头象海豹携带的CTD观测到的2012年3—4月南极文森湾中西部海域的海水温盐剖面数据,研究了双扩散效应在海水热盐演变过程中的作用。结果显示,该海域双扩散效应显著,其中"扩散对流"作用在水柱中所占比例超过50%,并普遍存在于500—800 dbar深度的深层水中;"盐指对流"作用在水柱中所占比例不超过10%,存在于300—500 dbar的中层水中;随着时间进入南极冬季,海水结冰盐析过程会使水体中重力不稳定状态加剧。"扩散对流"会产生向上的热通量和盐度通量,热通量大约在0.02—0.5 W·m~(–2),盐度通量平均在10–8 m·s~(–1)左右;"盐指对流"则会产生向下的热通量和盐度通量,平均热通量约为–0.5 W·m~(–2),平均盐度通量约为–10–8 m·s~(–1)。在结冰初期,文森湾陆架海域的海表结冰过程对低温高盐水体的产生具有补充作用,进而通过扩散对流作用使得高密度陆架水(DSW)在水体内部得到补充生长与积累。因此,双扩散作用对于该海域高密陆架水的形成有不可忽视的贡献。     

STUDY OF WATER—TRANSPORT THROUGH SOME MAIN STRAITS IN THE EAST CHINA SEA AND SOUTH CHINA SEA

OCCAM global ocean model results were applied to calculate the monthly water transport through 7 straits around the East China Sea(ECS)and the South china Sea(SCS).Analysis of the features of velocity profiles and their variations in the Togara Strait,Luzon Strait and Eastern Taiwan Strait showed that;1)the velocity profiles had striped pattern in the Eastern Taiwan Strait,where monthly flux varied from 22.4 to 28.1 Sv and annual mean was about 25.8 Sv;2)the profiles of velocity in the Togara Strait were characterized by core structure,and monthly flux varied from 23.3 to 31.4 Sv,with annual mean of about 27.9 Sv;3)water flowed from the SCS to the ECS in the Taiwan Strait,with maximum flux of 3.1 Sv in July and minimum of 0.9 Sv in November;4)the flux in the Tsushima Strait varied by only about 0.4 Sv by season and its annual mean was about 2.3 Sv;5)Kuroshio water flowed into the SCS in the Luzon Strait throughout the year and the velocity profiles were characterized by multi-core structure.The flux in the Luzon Strait was minimun in June(about 2.4 Sv)and maximum in February(about 9.0 Sv),and its annual mean was 4.8 Sv;6)the monthly flux in the Mindoro Strait was maximum in December(3.0 Sv)and minimum in June(Only 0.1 Sv),and its annual mean was 1.3 Sv;7)Karimata Strait water flowed into the SCS from May to August,with maximum in-flow flux of about 0.75 Sv in June and flowed out from September to April at maximum outflow flux of 3.9 Sv in January.The annual mean flux was about 1.35 Sv.     

东海及黄海南部海域走航海-气CO2 通量季节性变化

根据2003—2008年东海及黄海南部海域多个航次现场观测获得的海表温度、盐度及海水表层pCO_2观测数据,分析该海域海水表层pCO_2及海-气CO_2通量的季节变化特征,探讨了海-气界面CO_2转移与海表温度、盐度分布之间的联系。结果表明:该海域海水表层pCO_2及海-气CO_2通量具有显著的季节性差异。近海区域,春季受海表温度上升、生物作用加强的影响黄海南部、东海近岸区及陆架中部、东海南部表现为大气CO_2汇,其海-气界面季平均通量分别为(-7.77±6.59),(-11.08±8.99),(-2.94±6.78)mmol·m~(-2)·d~(-1)。夏季黄海南部区域表现为大气CO_2源(2.99±6.09)mmol·m~(-2)·d~(-1),与该海域的下层海水涌升有关,东海中部陆架区及东海南部近岸区由于淡水输入,形成跃层阻碍水体混合,再加上光合作用增强等的综合作用为大气CO_2汇,通量为(-4.81±8.92),(-0.75±12.14)mmol·m~(-2)·d~(-1)。秋季北风逐渐增强水体混合加剧,向冬季格局转变,底层富含CO_2的海水上涌,致使海表pCO_2升高,整个海区表现为大气CO_2源。在年际变化上,春季碳汇呈减弱趋势,而秋季碳源则逐渐增强。     

基于无线电探空和无线电掩星观测的北极上层气温研究

The air temperature is one of the most important parameters used for monitoring the Arctic climate change. The constellation observing system for meteorology, ionosphere, and climate and Formosa Satellite Mission 3(COSMIC/FORMOSAT-3) radio occultation(RO) "wet" temperature product(i.e., "wet Prf") is used to analyze the Arctic air temperature profiles at 925–200 hPa in 2007–2012. The "wet" temperatures are further compared with radiosonde(RS) observations. The results from the spatially and temporally synchronized RS and COSMIC observations show that their temperatures agree well with each other, especially at 400 hPa. Comparisons of seasonal temperatures and anomalies from the COSMIC and homogenized RS observations suggest that the limited number of COSMIC observations during the spatial matchup may be insufficient to describe the smallscale spatial structure of temperature variations. Furthermore, comparisons of the seasonal temperature anomalies from the RS and 5°×5° gridded COSMIC observations at 400 hPa during the sea ice minimum(SIM) of2007 and 2012 are also made. The results reveal that similar Arctic temperature variation patterns can be obtained from both RS and COSMIC observations over the land area, while extra information can be further provided from the densely distributed COSMIC observations. Therefore, despite COSMIC observations being unsuitable to describe the Arctic temperatures in the lowest level, they provide a complementary data source to study the Arctic upper-air temperature variations and related climate change.     

北冰洋入海径流变化状况及其与近岸海冰关系

北极入海径流是北冰洋最主要的淡水来源之一,也是影响北极变化的重要因素。利用Dai和Trenberth发布的1979—2010年全球河流流量和陆地径流数据集、全球径流数据中心(GRDC)数据集和美国国家冰雪中心数据集,以入海口位置划分研究区域为楚科奇海区、东西伯利亚海区、拉普捷夫海区和喀拉海区;以流量特征,选取注入北冰洋的前12条大河中的6条主要河流为代表,采用Mann-Kendall趋势分析方法,检测了不同海区入海径流在不同季节的变化特征及趋势,并对其与边缘海区海冰覆盖面积的关系进行分析。结果表明:所有河流的季节特征明显且一致,径流量集中在4—11月, 6月前后的洪峰流量远大于春季和秋季的径流量,且叶尼塞河和勒拿河洪峰时期的流量是其他河流的3—4倍。径流季节变化明显,在全球变暖的影响下,径流总体呈现显著增长趋势,春季径流量增加最为明显,其中东西伯利亚海域入海径流增长最快。楚科奇海春季径流量与融化开始时间显著相关,径流量每增加5.9 km3·a–1,海冰融化时间提前一天。东西伯利亚海夏季径流量与融化开始时间(8月)显著相关,径流量每增加30.7km3·a–1,海冰融化时间提前一天。东西伯利亚海8月最大日径流量与当月冰情显著相关,最大日径流量发生时间平均提前于海冰低谷发生时间8天。不考虑其他因素的情况下,最大日径流量每增加15.7km3·a–1,海冰低谷距平降低1%,表明其促进融冰期海冰的融化,导致冰情减轻。东西伯利亚海秋季径流的增大加速了结冰后期海冰的冻结。     

白令海峡入流水影响下的楚科奇海海冰面积时空变化特征

利用美国国家冰雪中心的Bootstrap海冰密集度卫星遥感资料分析1991—2015年楚科奇海海冰覆盖面积的时空变化特征,并探讨白令海峡入流水对海冰面积变化的作用机制。楚科奇海海冰覆盖面积月距平以0.7%×a~(–1)的速度减小,从2002年开始维持负距平特征。白令海峡入流水的热通量及其在楚科奇海的环流路径显著影响楚科奇海海冰的时空变化。海冰面积变化与入流水热通量具有高相关性(R=–0.86),夏季(5—8月)两者的相关性更加显著,热通量增加对海冰面积显著减小起关键作用。楚科奇海海冰分布减小的区域与白令海峡入流水环流特征和分布关系密切, 5—7月海冰分布在入流水三条主要流动路径上(海渃德海谷、中央通道、巴罗海谷)的季节特征和年际变化最为显著。海冰面积及分布对入流水的响应均有1—2月的滞后。     

南印度洋中国中山站至澳大利亚费里曼特尔断面海洋锋位置及其年际变化

根据中国第18次南极科学考察队2002年1～3月在南印度洋从中山站外普里兹湾到澳大利亚费里曼特尔断面的走航XBT/XCTD资料和CTD资料及1998年1月、1999年2月和2000年3月等其他航次的调查资料,分析了该航线上海洋锋的位置及其年际变化:(1)在75°～78°E南极陆坡锋的位置在645°～655°S;在84°～100°E范围极地锋在535°～543°S附近;在96°～103°E亚南极锋在46°S～470°S附近;在110°E附近亚热带锋在372～380°S之间;(2)在南极极锋区存在显著等温线、等盐线的上凸和下凹,不同年份发生位置有变化;(3)在亚南极锋北侧,等温线、等盐线呈垂直排列的状态,温度、盐度垂直方向上分布均匀一致;(4)与1979,1991和1992年该区域同期的资料相比,近4a观测到的极地锋显著偏南1个纬距以上.     

近普里兹湾大陆架外水域水文物理特征

通过１９９０年１２月～１９９１年１月中国＂极地＂号南印度调查资料分析得出如下一些重要结论：（１）８３°Ｅ以西、６４°Ｓ以北海域，南极夏季表层水厚度约２０ｍ，冬季残留水厚度３０～７０ｍ，７０ｍ以下的水层逐渐过渡到南极深层水。南极深层水中心温度最高，为１．８５～２．００℃；８３°Ｅ以东、６４°Ｓ以北海域，０～３０ｍ为南极夏季表层水，５０～１００ｍ层为南极冬季残留水，１００ｍ以下为南极深层水。深层水中心温度普遍降低，最低为１．０４℃，最高为１．４９℃。它表明８３°Ｅ以东区域受陆架水影响更明显。（２）８３°Ｅ以西，６４°Ｓ以南海域，为深水大洋向陆架浅海过渡区域，温度由北向南迅速降低，普里兹湾基本为陆架低温水所盘据；８３°Ｅ以东、６４°Ｓ以南海域主要为西冰架、谢克尔顿冰架低温水，６４°Ｓ附近形成东西方延伸的温、盐锋面。（３）由动力计算知，在８３°Ｅ以西主要为反时针方向环流；８３°～９８°Ｅ中间，６３°Ｓ南北各有一个顺时针环流；９８°Ｅ以东基本为南向流控制。但是，近岸有一顺时针涡旋。（４）８３°Ｅ以西水文锋面主要有夏季表层水锋面；８３°Ｅ以东主要为陆坡区温度锋，是陆架外高温水与陆架低温水之间过渡带。（５）８３°Ｅ是水文