北极中央区海冰低密集度现象研究

近年,北极中央密集冰区出现海冰低密集度的异常现象。为了探讨这一现象的成因,本文使用ERA-Interim再分析资料,定义了北极中央区海冰低密集度（LCCA）指数,研究了2009-2016年的6-9月北极中央区发生的海冰低密集度现象。分析表明,研究时段内在北极中央区发生了6次明显的海冰低密集度（LCCA峰值）过程。在这些过程中,局地气温异常并不是导致海冰低密集度现象发生最主要的因素;海冰低密集度区域的形态及冰速场分布均与大气环流场相对应;在LCCA指数峰值发生前均有气旋中心出现在北冰洋70°N以北并伴随向北移动,气旋引起海冰辐散,同时所携带的较低纬度的热量导致海冰迅速融化。在6次过程中,有3次为气旋影响配合北极偶极子（DA）型环流。LCCA指数与84°N平均向北温度平流和北极中央区海冰速度散度呈正相关。在LCCA指数峰值前,温度平流对海冰低密集度区域形成的影响大于海冰辐散的影响。     

北太平洋年代际涛动与太阳活动的联系

采用逐次滤波法分析了北太平洋海洋大气系统年代际振荡特征及其主要影响因子,探索太阳活动对于北太平洋海洋大气系统年代际变化的影响。结果表明,太阳活动是北太平洋海洋大气系统周期性年代际振荡的重要影响因子,具体反映在：1）北太平洋年代际涛动（PDO,Pacific Decadal Oscillation）存在与太阳活动密切相关的22年周期和11年周期,是PDO仅次于趋势项最重要的周期成分,其方差贡献率分别为20．9％和6．7％。研究发现北太平洋年代际涛动变化对于太阳活动的响应方式与太阳活动强弱程度有联系,太阳活动水平强时PDO与太阳磁场变化符号相同并且振荡幅度大;太阳活动水平弱时PDO与太阳磁场变化符号相反并且振荡幅度小。2）滤除持续下降趋势之后,北太平洋冬季阿留申低压活动区海平面气压（SLP,Sea Level Pressure）表现出与太阳磁场磁性指数（MI,Magnetic index）基本反相的周期性振荡,滤除22年周期之后11年周期也比较清楚,其方差贡献率分别为13．4％和1．1％。3）滤除持续升温趋势以后北太平洋100hPa冬季大气温度距平场表现出与太阳磁场磁性指数基本一致的周期性振荡,滤除22年周期之后11年周期也比较清楚,其方差贡献率分别为15．1％和1．1％。研究结果说明,在太阳活动对于大气温度场的影响过程中,黑子磁场磁性变化是决定性的,即决定了温度变化符号,MI绝对值的变化即太阳磁场强度变化影响其量变。     

Radiation of lamp and optimized experiment using artificial light in the Arctic Ocean

A winter optical experiment by an artificial lamp was conducted in the Amundsen Bay of Arctic Ocean from November of 2007 to January of 2008.The radiation field emitted from an artificial lamp was measured and is introduced in this paper ,and the optimized experiment project is discussed.It is demonstrated that the minimum size allowed of the lamp is determined by both the field of view(FOV) of optical instrument and the measuring distance from the lamp.Some problems that might influence on the experimen...     

高空大气涛动现象与太阳活动的联系

本文根据全球高空10 hPa位势高度距平场EOF分析得知,存在于地面层大气中的南北向涛动现象~北极高空大气涛动和南极涛动,在高空大气中更为清楚,而且这种高空南北向涛动现象是波及全球的;存在于地面层大气中著名的纬向涛动现象~南方涛动(Southern Oscillation,SO)和北方涛动(North Oscillation,NO),在高空大气中则变得不甚清楚.表征北极高空大气涛动的第一模态与表征南极涛动的第二模态的方差贡献率分别为41.47%和27.04%,二者累积方差贡献率达到68.51%,构成了平流层高空大气年代际振荡的主要形式;另外还存在两半球对称性中高纬度南极涛动模态和两半球不对称性中高纬度南极涛动模态,是高空大气中出现概率比较小的振荡形式.谱分析表明,无论北极高空大气涛动模态、南极涛动模态还是中高纬度纬向涛动模态,都存在与太阳磁场磁性指数相一致的22年准周期变化以及与太阳黑子相对数相一致的11年准周期变化;采用逐次滤波法的滤波分析和对比分析表明,高空大气涛动现象的重要影响因子乃太阳活动,其中太阳磁场的大幅度涨落及其磁性变化是主要因素,太阳黑子相对数的变化为次要因素.     

北冰洋次表层暖水形成机制的研究

分析了北冰洋加拿大海盆上层海水温度结构特征,针对在海冰覆盖区域普遍发生的次表层暖水现象,建立了冰海耦合的一维柱形模式,成功模拟了次表层暖水的垂向结构和形成机制,证明了太阳辐射加热和表层冷却是次表层暖水的成因。通过数值实验定量分析了形成次表层暖水各因子的作用,表明太阳辐射是形成次表层暖水的能量来源;长波辐射、气温和比湿等其他大气因子对次表层暖水强度有较大影响;在厚冰区不能形成次表层暖水,海冰越薄,水道面积越大,则冰下次表层海水温度升高得就越快,薄冰和冰间水道是形成次表层暖水的主要能量通道;通过模式的拟合给出湍扩散系数垂向变化的估值,冰下表层海水垂向湍扩散系数为5.0×10-3m2/s左右,而次表层垂向湍扩散系数却快速降低到1.0×10-6m2/s,表明跃层导致的稳定性增大是形成次表层暖水尖峰的关键因素。     

北极环极边界流研究及其主要科学问题

北极环极边界流是新近揭示的重要海洋现象 ,是对北冰洋海洋环流长期研究结果综合得到的概念。在本文中 ,详细介绍了北极环极边界流的主要结构和水团特征 ,论述了研究北极环极边界流的意义和前景 ,深入探讨了北极环极边界流面对的科学问题 ,指出了解决这些问题的关键科研工作。文章指出 ,从整体上研究北极环极边界流是非常重要的 ,需要全面考察北冰洋的质量和能量平衡、深层水通风过程以及水体的混合过程。在进一步的研究工作中需要更多的有针对性的现场观测、开展多学科协作研究。数值模拟仍然是北极环极边界流的重要研究手段 ,需要改善数值模式 ,提高数值模拟的质量。     

太平洋入流及其与北冰洋异常变化的联系

太平洋水通过白令海峡进入北冰洋 ,对北冰洋的海冰、水团和环流产生重要影响。在过去的十几年中 ,北冰洋的海冰和海洋系统发生了前所未有的异常变化 ;与此同时 ,白令海峡太平洋入流水的流量和性质发生了改变 ,太平洋水在北冰洋中的运移路径和影响范围也有所不同 ,这些变化之间的关系有待于进一步的研究。本文综述了有关的研究进展 ,探讨了北冰洋异常变化与太平洋入流变化之间的可能联系。     

2012年夏季挪威海和格陵兰海水文特征分析

利用2012年夏季在北欧海(挪威海和格陵兰海)的水文考察数据,对调查区域内海洋水团性质和分布进行了分析,并对北欧海冷却对流的发展加深过程进行了研究。在上层,从东侧暖而咸的大西洋水跨越锋区至西侧低温低盐的格陵兰海盆上层水体,温度和盐度的变化分别可以达到8℃和0.4 psu。中层与深层水体的性质则相对均匀和稳定,3个海盆内从浅至深依次分布着北极中层水、海盆深层水、北极深层水以及海盆底层水。格陵兰海盆中深层水体在3 500 m深度上位温约为-0.97℃,相比较1970s观测到的-1.30℃,升温幅度超过了0.3℃,表明海盆深层存储的热量显著增加。在只考虑局地表面冷却的简化条件下,当前格陵兰海内部通过冷却对流混合至季节性跃层下界需要向大气释放0.9×109~1.2×109J的热量,这一过程至少需要2个月的时间而不利于对流向深层的发展。大量的热量被存储于北欧海深海盆中使得北欧海已经成为北半球高纬海域的热量存储器,对当前北极气候变化的影响有待深入研究。     

北白令海夏季冷水团的分布及其年际变化研究

利用1982-2008年间的高分辨率CTD数据,对夏季位于北白令海陆架底层的冷水团性质及其多年变化进行了研究.结果表明,依据该区域水体在温盐性质上的差异可以分为4类:陆架冷水团(BSW_C),白令海陆坡流水(BSCW),混合变性水(MW),陆架表层暖水(BSW_S).以-1℃,2℃和4℃温度等值线指示水团边界,清楚地将...     

加拿大海盆双扩散阶梯结构分布与热通量研究

基于2008年中国第三次北极科学考察的CTD数据,研究了北冰洋加拿大海盆的双扩散现象.双扩散对流导致的阶梯状均匀混合在加拿大海盆广泛存在,在加拿大中央海盆及门捷列夫海脊观测到了明显的双扩散阶梯.阶梯结构在深度分布上有显著的空间差异,在100～500 m深度范围内都可能存在双扩散阶梯,稳定的阶梯结构位于温跃层所在深度,阶...