东印度洋天气和风暴潮预报系统的初步评估

东印度洋天气和风暴潮实时预报系统（EPMEF_EIO）由区域大气模式和区域风暴潮模型组成,每天实时运行4次.大气初边场来自美国国家环境预报中心（NCEP）的全球预测系统（GFS）,通过区域嵌套得到印度洋-东印度洋-斯里兰卡区域的3 d预报结果.大气模式的10 m预报风场驱动风暴潮模式,得到东印度洋-斯里兰卡区域的潮汐和风暴潮3 d预报结果.通过与中国科学院南海海洋研究所斯里兰卡站气象塔观测数据、最优台风路径数据和科伦坡水位站数据对比,发现模式预报气温和相对湿度的日变化较观测值偏小,气温总体RMSE为1.26℃,相关系数为0.8,相对湿度的总体RMSE为7.0%,相关系数为0.7;模式预报风速以整体偏大为主,总体RMSE为2.3 m/s,相关系数为0.65;模式预报风向能把握主要的变化趋势,RMSE在20°~32°之间,相关系数约0.65;模式24、48和72 h路径预报平均误差分别为110.5、166.4和181.0 km.此外,模式水位预报的RMSE为0.035 m,占最大振幅约5%,与观测的相关系数达到0.996.这说明了模式可以用于预报潮汐和风暴潮过程.     

北半球位势高度场的遥相关及其数值试验

利用1971—1990年逐旬500hPa 位势高度场格点资料,按 Wallace 等(1981)给出的遥相关型指数公式,计算出北半球5种遥相关型的特征指数.对每一型制作了合成平均图和合成差值图,分析各种遥相关型的特征.然后,利用 OSU—AGCM 加进不同海区的 SST 距平值作为非绝热加热,通过数值试验探讨外源强迫对遥相关形成的作用.     

印度尼西亚海内潮生成及传播过程研究

文章采用三维海洋模式MITgcm,对印度尼西亚海(简称印尼海)内潮的生成和传播过程进行了研究。研究结果表明:1)苏拉威西海和西北太平洋地区的内潮呈现明显的全日潮信号;望加锡海峡、翁拜海峡、东北印度洋、帝汶海等站位的内潮呈现明显的半日潮信号;2)印尼海区内潮的标准化振幅在苏拉威西海、望加锡海峡、翁拜海峡、马鲁古海、班达海、东北印度洋和西北太平洋地区均在温跃层附近达到最大,约为20~40m;在帝汶海地区在水深200m附近达到最大,约为25~30m;3)桑岭、斯兰海、翁拜海峡和帝汶海是主要的内潮生成区域,内潮能通量达40k W·m–1;4)苏禄海的内潮能量主要来自于局地正压潮的转化,苏拉威西海和班达海的内潮能量则主要来自外部的传入。     

渤黄东海40年温盐流模拟与初步分析

使用ROMS(regional oceanic modeling system)模式模拟了40年的渤黄东海温盐流,数据包括三维的温度、盐度、流速、流向和海表高度,同时包含了逐小时的潮汐信息。将模拟结果与观测资料和卫星反演数据进行对比,检验了模式准确性。整体上,模式模拟的水位与近岸观测值基本一致,能够准确再现风产生的增水;模式较为准确的再现了渤黄东海的温度分布,在深水区模拟的温盐剖面与观测值基本一致;模式模拟渤黄东海区域的海表高度和海表流与卫星反演结果相比偏小,但分布趋势相近。模式结果可以为研究气候变化对水位的影响和黄海暖舌的扩散过程等现象提供数据支持。     

渤黄东海40年水位模拟与分析

基于1980—2019年数值模拟的水位和ERA5的风速数据,使用EOF分析方法,研究了渤黄东海40年的水位变化特征和动力机制,分析了气候变化和极端天气对水位变化产生的影响。EOF分析主要模态结果显示,东海东北部海域的水位变化受黑潮路径改变的影响比较明显,并存在一定的时间延迟;台湾岛东北部的水位变化受到黑潮入侵影响,与ENSO变化呈现一定相关性。研究区风速的EOF分析结果显示,年际变化受ENSO的影响显著,并影响了渤黄东海部分区域的水位变化。     

印度尼西亚海内潮生成及传播过程研究*

文章采用三维海洋模式MITgcm, 对印度尼西亚海(简称印尼海)内潮的生成和传播过程进行了研究。研究结果表明: 1)苏拉威西海和西北太平洋地区的内潮呈现明显的全日潮信号; 望加锡海峡、翁拜海峡、东北印度洋、帝汶海等站位的内潮呈现明显的半日潮信号; 2)印尼海区内潮的标准化振幅在苏拉威西海、望加锡海峡、翁拜海峡、马鲁古海、班达海、东北印度洋和西北太平洋地区均在温跃层附近达到最大, 约为20~40m; 在帝汶海地区在水深200m附近达到最大, 约为25~30m; 3)桑岭、斯兰海、翁拜海峡和帝汶海是主要的内潮生成区域, 内潮能通量达40kW·m^-1; 4)苏禄海的内潮能量主要来自于局地正压潮的转化, 苏拉威西海和班达海的内潮能量则主要来自外部的传入。     

安达曼海的热收支分析及其水交换研究

The characteristics of the T/S structures, water mass exchange and deep circulation in the Andaman Sea are investigated based on the simulation from a high-resolution general circulation model(MITgcm). The results show that, below 1 000 m, the water mass is saltier, warmer and more homogeneous in the Andaman Sea than that in the Bay of Bengal, attributing to the strong vertical mixing at the depth of ～1 800 m. The water mass exchange between the Andaman Sea and the Bay of Bengal goes through three major channels, which manifests itself as follows: the northern channel(Preparis Channel) is the main passage of water mass transport from the Bay of Bengal to the Andaman Sea, whereas the Middle Channel(the south of Andaman Islands and the north of Nicobar Islands) has an opposite transport; the southern channel(Great Channel) features with a four-layer water exchange which results in the least net transport among the three channels; all the transports through the three channels have an intra-annual variation with a period of half a year. At 1 000-m depth, the entire Andaman Sea is occupied by a cyclonic circulation in January and July while by an anticyclonic one in April and October. The semiannual cycle found in both the deep circulation and water mass exchange is likely associated with the downwelling eastward-propagating Kelvin waves induced by the semiannual westerly component in the equatorial Indian Ocean during intermonsoon seasons.     

四维变分资料同化在风暴潮模拟中的平流作用分析

利用基于三维斜压非线性的普林斯顿海洋模型(POM)及其切向线性伴随模式的四维变分数据同化(4DVAR)系统对一个近岸风暴潮个例进行理想同化试验和模拟,着重分析了四维变分数据同化增水改善中的二维平流作用。试验结果表明,同化后的水位结果明显优于同化前的结果,而且同化对预报的影响主要在前5h,尤其是积分到3—4h时同化和无同化的结果差异最大,在5h后同化的影响变得非常小。从平流作用中分析得知,无论是只同化水位还是同化水位和海表流速,同化的结果都增大了沿岸和向岸的平流。与无同化结果相比,同化试验的增水改善主要是来自向岸平流的增大,但只同化水位时由于水位增大使向岸压力梯度减小从而阻碍了向岸流的进一步增大;而同时同化水位和海表流速时,由于流速也被改善,故增水改善更明显和合理。     

区域海气耦合模式研究进展

本文扼要回顾了海气耦合模式的发展历程,然后介绍了国内外区域海气耦合模式的研究现状与最新进展,并对发展区域海气耦合模式所涉及的一些核心技术和科学问题进行论述,其中包括耦合技术、侧边界处理、海气与海浪(海冰)的耦合和资料同化等问题.另外,文中还讨论了区域海气耦合模式在数值模拟和动力降尺度中的应用.文章最后指出当前区域海气耦合模式发展中有待解决的一些问题,并就未来的发展方向提出了几点建议和想法.     

南海温盐流数值产品构建及评估

基于区域海洋模式ROMS构造了一套覆盖中国南海的40年（1980—2019年）温盐流数值产品OCEAN＿SCS。OCEAN＿SCS的变量包含了温度、盐度、流速、流向以及海表高度。OCEAN＿SCS的水平空间分辨率为0.1°×0.1°,垂向分层40层（0～5 000 m）,时间分辨率为1小时,包含潮汐信息。利用独立的观测资料对OCEAN＿SCS进行了初步评估,评估对象包括温度、盐度、海表高度、海流、潮位和增水。在不包含资料同化的前提下,OCEAN＿SCS的模拟精度达到了较高的水准。OCENA＿SCS的构建将为南海海洋环境的研究提供数据支撑,并服务于南海海洋环境保障。