南极中山站夏季下降风数值模拟个例研究

南极内陆地面辐射冷却产生的近表层冷空气,沿高原斜坡向下流动而形成下降风,其分布形态决定了南极大陆近表层风场的主要特征。我国南极中山站全年均受下降风的强烈影响。夏季晴天时,中山站的下降风一般在傍晚开始出现,风速在午夜达到极值,在次日中午之前逐渐减弱,风速有显著的日循环特征。本文选取南极中山站2010年1月的夏季下降风个例,使用常规地面气象观测资料和Polar WRF极地大气数值模式进行了分析研究。结果表明:中山站夏季夜间晴天出现偏东向的下降风时,近地面风速变化趋势与地面气温呈负相关,相关系数为-0.91。数值模拟发现,中山站下降风在距地面高度约100~150 m之间时风速最大,约为15~21 m/s。在下降风发生时,近地层大气存在逆温现象。下降风较强时,近地层逆温也较强,逆温层厚度约为200~300 m,逆温强度约为4~6℃。在地面摩擦的作用下,中山站近地面下降风风向为东南,随着高度的增加,风向逆时针偏转,最终趋于与地形等高线平行。没有太阳直接辐射时,南极大陆地区存在持续的逆温层,逆温层的出现加强了下降风气流,随着逆温的增强,大风区逐渐西移,且面积不断增加。在夏季太阳辐射造成的逆温消失的短暂时间内,逆温时产生的下降风尚不能完全消失,由此形成了较稳定的风向空间分布特征。     

东南极中山站陆缘固定冰2011/2012年度的时空变化

Annual observations of first-year ice(FYI) and second-year ice(SYI) near Zhongshan Station, East Antarctica,were conducted for the first time from December 2011 to December 2012. Melt ponds appeared from early December 2011. Landfast ice partly broke in late January, 2012 after a strong cyclone. Open water was refrozen to form new ice cover in mid-February, and then FYI and SYI co-existed in March with a growth rate of 0.8 cm/d for FYI and a melting rate of 2.7 cm/d for SYI. This difference was due to the oceanic heat flux and the thickness of ice,with weaker heat flux through thicker ice. From May onward, FYI and SYI showed a similar growth by 0.5 cm/d.Their maximum thickness reached 160.5 cm and 167.0 cm, respectively, in late October. Drillings showed variations of FYI thickness to be generally less than 1.0 cm, but variations were up to 33.0 cm for SYI in March,suggesting that the SYI bottom was particularly uneven. Snow distribution was strongly affected by wind and surface roughness, leading to large thickness differences in the different sites. Snow and ice thickness in Nella Fjord had a similar "east thicker, west thinner" spatial distribution. Easterly prevailing wind and local topography led to this snow pattern. Superimposed ice induced by snow cover melting in summer thickened multi-year ice,causing it to be thicker than the snow-free SYI. The estimated monthly oceanic heat flux was ～30.0 W/m2 in March–May, reducing to ～10.0 W/m2 during July–October, and increasing to ～15.0 W/m2 in November. The seasonal change and mean value of 15.6 W/m2 was similar to the findings of previous research. The results can be used to further our understanding of landfast ice for climate change study and Chinese Antarctic Expedition services.     

盛夏北极边缘海冰与来年冬季NAO之联系

许多研究认为,只有北大西洋涛动(NAO)是一种具有物理意义的模态,而北极涛动(AO)则是EOF分解得到的一种统计假象模态。为了从一个新的角度进一步探讨二者的差别,我们运用附条件的最大协方差分析(CMCA)统计了前期北极边缘海冰密集度(MSCI)与来年冬季NAO之间的跨季节遥相关关系,其中的ENSO信号和线性趋势已经在分析之前被去除。统计显著性结果表明:冬季负位相的NAO信号可以追溯到6个月前自盛夏开始至早冬季节北极MSCI异常的逐步演变。然而根据先前的研究,北极海冰异常仅可以超前冬季AO 大概4个月表现出显著信号。这表明盛夏北极MSCI的持续异常对来年冬季NAO的影响比对AO更强,同时也从另一个角度证实了AO与NAO确实存在差异。进一步分析还表明,前期MSCI异常的逐步演变主要与海表面热通量及气温异常有关。此外,我们还重新审视了负位相的NAO对北半球冬季气候异常的影响以及可能的物理机制。     

基于卫星观测的2003-2013年北极海冰体积变化估算

北极海冰正处于快速减退时期,北极海冰体积变化是全球气候变化的重要指示因子。本文利用两种卫星高度计数据（ICESat和CryoSat-2）反演得到的海冰厚度数据,结合星载辐射计提取的海冰密集度数据以及海冰年龄数据,估算了近期的北极海冰体积以及一年冰和多年冰体积变化。CryoSat-2观测时段（2011-2013年）与ICESat观测时段（2003-2008年）相比,北极海冰体积在秋季（10-11月）和冬季（2-3月）分别减少了1 426 km3和412 km3。其中,秋季和冬季的一年冰的体积增加了702 km3和2 975 km3。相反,多年冰分别减少了2 108 km3和3 206 km3。多年冰的大量流失是造成北极海冰净储量下降的主要原因。     

2017年夏季北极中央航道海冰观测特征及海冰密集度遥感产品评估

2017年夏季中国第八次北极科学考察期间,"雪龙"号极地考察船首次成功穿越北极中央航道,期间全程开展了海冰要素的人工观测。中央航道走航期间的平均海冰密集度和平均冰厚分别为0.64和1.5 m,海冰密集度时空变化大且以厚当年冰为主,高纬密集冰区的浮冰大小显著高于海冰边缘区。基于"雪龙"号的船基走航观测海冰密集度评估比较了国际上常用的5种常用的微波遥感反演海冰密集度产品,同走航目测海冰密集度点对点的比较,误差最大的为德国不来梅大学AMSR2基于Bootstrap算法的产品,平均误差和均方根误差分别为0.19和0.28;误差最小的为欧洲气象卫星应用组织基于AMSR2数据和OSHD和TUD两种不同算法的产品,平均误差分别为-0.02和0.01,均方根误差均为0.20。从日平均比较来看,AMSR2基于Bootstrap算法的误差最大,平均误差和均方根误差分别为0.15和0.20;AMSR2/OSI SAF（TUD）的误差最小,平均误差和均方根误差分别为0.0和0.11,OSI SAF产品更接近人工观测结果。     

CBERS-02B星在轨测试数据国土资源应用评价

以中巴地球资源一号卫星02B星（CBERS-02B,以下简称为02B星）多光谱CCD数据和HR数据的2级产品为准,按照国土资源调查与监测的相关标准与技术规范,结合多光谱CCD和HR数据的影像质量、波段配准、几何畸变以及制图能力,从国土资源日常性调查业务、行政性监管与执法职能出发,对02B星在土地资源调查与监测、地质解译、矿化蚀变异常信息提取、地质灾害调查与监测、矿产资源开发状况调查与监测、区域生态地质环境调查等领域的遥感应用特点、关注的地类与地质要素的差异等方面开展应用评价。对02B星CCD和HR数据的国土资源调查与监测的应用能力进行了总结,对存在的问题进行了初步分析。该项研究对指导02B星数据的应用与后续星的研发具有重要意义。     

北极夏季海冰反照率的观测和数值模拟试验

在中国第3次北极科学考察浮冰站开展了积雪/海冰反照率观测.本文对观测结果进行了分析,并结合一维高分辨雪/冰模式(HIGHTSI)对3个常用的反照率参数化方案在天气尺度的表现进行了评估.观测期间测站反照率变化范围0.75～0.85,其天气尺度变化同天气和表面冰、雪状况紧密相关,降雪和吹雪过程可改变表面积雪厚度及水平分布,...     

西北太平洋表面风应力分布和周期特征分析

根据GSSTF资料给出的日平均风应力资料（1991年1月～2000年12月）,分析了西北太平洋12月份月平均风应力场的分布,然后对四个时期,即冬季季风时期,冬夏季风过渡时期,夏季季风时期,夏冬季风过渡时期的风应力场的特征作了研究,结果发现西北太平洋风应力分布有明显的地域性,即地域不同,则风应力分布不同,风应力的变化亦不同.然后用小波分析方法对所取区域的风应力进行了分析,结果表明：西北太平洋风应力存在非常明显的年周期和天气尺度周期;它的中高纬地区和副热带地区纬向风应力均存在明显的半年周期.大气低频振荡在西北太平洋风应力中也很显著.该地区季节内振荡（30～60d）主要是由东亚季风引起的,准两周振荡（10～20d）同纬向西风有密切联系,所以风应力季节内振荡在纬向或经向的表现因地域而异,准两周振荡则一致地首先体现在纬向上;大洋信风区和中部微风区并不存在明显的准两周振荡;中高纬度地区的风应力季节内振荡和准两周振荡都有极明显的年变化特征,冬季振荡较强,而夏季振荡较弱;在西北太平洋副热带海区,风应力低频振荡也有较明显的年变化,但没有中高纬那么显著;El Nino会对西北太平洋西部副热带海域经向风应力的季节内振荡产生影响,使之强度增强.西北太平洋强度最强的季节振荡存在于中纬西风带洋区;低纬信风带洋区则具有最明显的年际振荡,周期为2～3年和5～7年;中纬西风带洋区纬向风应力也存在明显的年际振荡.     

南极长城站能见度变化分析

利用南极长城站1986—2012年能见度人工观测资料,分析了能见度的变化特征和趋势。结果显示,高于10 km能见度出现频率为61.0%,低于1 km的频率为8.0%。11—3月能见度较好,6—10月能见度较差;海雾和降水是夏季能见度降低的主要原因,冬季则主要归因于频繁的降雪、吹雪或雪暴等灾害性天气。10 km能见度发生频数有显著减小倾向,10 km能见度呈上升趋势,且冬季的上升速度最快,大雾、吹雪和降雪减少是主导冬季能见度升高趋势的重要因素。长城站能见度显著的天气尺度周期为2.1—8.3 d,年际变化周期为2 a、4.1 a和6.9—8.2 a,又以4.1 a最为显著。2012年开展的能见度自动观测实验表明,20 km范围内的自动观测精度较高,适用于长城站的连续监测。     

北冰洋浮冰站近地层参数的观测估算

利用2008年8月20～27日我国第3次北极考察队在85°N附近设立的冰站上进行的湍流通量、辐射观测所获取的相关资料,采用涡动相关法对夏季北冰洋浮冰下垫面的近地层参数进行了估算.结果显示,观测期间浮冰区冰雪面的平均感热、潜热和净辐射通量分别是0.2 W/m2,1.2 W/m2和9.9 W/m2,表明下垫面获得的大部分热...