用于极地的中尺度大气模式Polar MM5的改进和检验

介绍了一个用于极地研究的中尺度大气模式———Polar MM5,阐述了该模式区别于标准的中尺度大气模式MM5的动力学和物理特征。利用Polar MM5获得了10 d的模拟结果表明,Polar MM5能较好地模拟高纬度地区近地面气象变量特征,尤其是对近地面温度和水汽混合比可得到高精度模拟结果,证实了在高纬度地区对标准MM5所进行的物理参数化方案的改进是切实有效的。     

日本海环流研究综述

日本海作为东北亚地区最大的边缘海,是西北太平洋上的重要海区。由于特殊的地理位置和复杂的地形,使得日本海的环流结构呈现独有特征,如日本海内的亚极地锋现象,复杂多变的涡旋,北部形成的深水团等。概述了日本海环流状况,着重介绍了对马海峡、郁陵海盆环流情形和日本海特征水团;总结了目前仍存在的争议问题,如对马暖流源头、对马暖流空间结构等;指出了目前日本海尚待解决的科学问题,如对马暖流流量的长期变化及其原因、东韩暖流消失现象及其机制、日本海特征水的传播路径及其影响因素、日本海的某些变化产生原因及其与全球变化的响应等。     

吉林省重大暴雨过程评估方法研究

应用Barnes滤波原理,构建合适的带通滤波器,获取了中尺度信息,对2005年7月21～24日台风"海棠"登陆后与中纬度系统相互作用给河南省造成的暴雨过程进行了分析.结果表明:在台风外围大尺度气旋性环流中,中尺度低压、中尺度辐合线和辐合区是此次暴雨的直接影响系统;台风低压移近后,与西太平洋副高之间气压梯度加大,可以在副高西南侧形成东南风低空急流,东南急流的形成促使中尺度系统加强和发展;干冷空气自对流层中层向低层伸展,与低层的暖湿气流交汇,使对流和暴雨加强.     

北太平洋冬季西部发展型天气尺度涡旋对平均流的影响

在中纬度北太平洋大气强斜压区,存在频繁的天气尺度涡旋活动,通过水分、动量和能量输送维持大气环流。为了进一步研究天气尺度涡旋发生发展与大尺度环流之间的联系,利用1981—2013年再分析资料,筛选出西部发展型天气尺度涡旋114个偏强日和87个偏弱日,给出了西部发展型天气尺度涡旋异常导致的动力和热力强迫的变化,同时从能量转换的角度分析了西部发展型天气尺度涡旋与平均流之间的相互作用,并探讨了其与西太平洋遥相关型的关系。结果表明:西部发展型天气尺度涡旋通过动力强迫和热力强迫影响平均流,其中动力强迫主要造成北太平洋中纬度上空的西风气流加速并向北移动;热力强迫的作用则是减弱中纬度大气斜压性。同时,强西部发展型天气尺度涡旋有利于西北太平洋上空对流层低层斜压有效位能向扰动动能的转化增大和扰动动能向平均流的转化增大,有利于中纬度地区对流层高层平均流向扰动动能的转化增大。此外,西部发展型天气尺度涡旋通过与平均流的作用,对维持西太平洋遥相关型的负位相有一定影响。     

南海中部海域障碍层特征及其形成机制

南海中部海域(10°~19°N,108°~122°E)存在显著的季节变化的障碍层.障碍层发生概率夏季最大(52.8%),秋季次之(41.0%),春季最小(10.5%).夏季(2000年8~9月)障碍层最显著,平均厚度约为14.2m;除114°E以东、吕宋岛以西海域为障碍层的多发区外,中南半岛东南海域(12°~14°N,110°~114°E)也存在显著的障碍层;春季(1998年4~6月)和秋季(1998年12月)障碍层平均厚度分别为6.8和11.2m,障碍层多位于114°E以东、吕宋岛以西海域.此外,吕宋岛以西海域(12°~16°N,116°~120°E)及中沙和西沙群岛附近(16°~18°N,110°~116°E)海域障碍层年发生几率超过20%,相对而言,其他海域障碍层年发生几率偏小.降水机制和层结机制分别是南海中部海域春、夏季和秋季障碍层形成的主要原因.其中,降水机制及东南向的Ekman平流较好的解释了春、夏季吕宋岛以西附近海域成为障碍层多发区的原因;此外,强降水是夏季中南半岛东南海域(12°~14°N,110°~114°E)障碍层产生的关键,反气旋涡(暖涡)有助于形成更强的障碍层,上升流对障碍层的影响有待进一步研究.     

南海西部夏季冷涡的季节变化特征

基于美国海军的空间分辨率为0.5°×0.5°月平均的GDEM(Generalized Digital Environmental Model )三维温盐资料,采用P Vector方法,计算了南海西部夏季冷涡及附近海域的三维环流,分析了此冷涡的水平结构和垂向结构及其季节变化规律。结果表明南海西部夏季冷涡所占据的海域为一上升流区,对应的是低温区和气旋式环流,其温度场具有明显的垂向层化结构,冷涡随深度增加而减弱。冷涡中心在上层靠近越南沿岸,在温跃层以下有离岸的趋势。此冷涡具有明显的季节性变化：在5、6月份冷涡开始形成,其范围达到110.75°E,最大切向流速为8 cm/s;在7、8月份冷涡达到强盛,其范围向东扩展至112.50°E,冷涡中心也向东移至(110.50°E,13.25°N),最大切向流速增加为30 cm/s;在9、10月份冷涡开始衰减。     

北极薄冰-煎饼冰区域中不同重力波驱动形成海流的敏感性分析

A coupled ocean-ice-wave model is used to study ice-edge jet and eddy genesis during surface gravity wave dissipation in a frazil-pancake ice zone. With observational data from the Beaufort Sea, possible wave dissipation processes are evaluated using sensitivity experiments. As wave energy dissipated, energy was transferred into ice floe through radiation stress. Later, energy was in turn transferred into current through ocean-ice interfacial stress. Since most of the wave energy is dissipated at the ice edge, ice-edge jets, which contained strong horizontal shear, appeared both in the ice zone and the ocean. Meanwhile, the wave propagation direction determines the velocity partition in the along-ice-edge and cross-ice-edge directions, which in turn determines the strength of the along-ice-edge jet and cross-ice-edge velocity. The momentum applied in the along-ice-edge(cross-ice-edge)direction increased(decreased) with larger incident angle, which is favorable condition for producing stronger mesoscale eddies, vice versa. The dissipation rate increases(decreases) with larger(smaller) wavenumber, which enhances(reduces) the jet strength and the strength of the mesoscale eddy. The strong along-ice-edge jet may extend to a deep layer(> 200 m). If the water depth is too shallow(e.g., 80 m), the jet may be largely dampened by bottom drag, and no visible mesoscale eddies are found. The results suggest that the bathymetry and incident wavenumber(magnitude and propagation direction) are important for wave-driven current and mesoscale eddy genesis.     

巴芬湾西部和格陵兰岛东部大气经向热量输送协同变化对夏季北极海冰的影响

利用欧洲中心气候再分析资料和美国国家冰雪数据中心北极海冰面积资料,分析了夏季北极海冰面积与前期大气经向热量输送年际变化的联系。结果表明：6月北半球中高纬大气的经向热量输送以瞬变热量形式为主,其中巴芬湾西部（B区）和格陵兰岛东部（G区）是瞬变热量向极区传输的两个通道,二者之间存在反位相的协同变化,且这种协同变化与夏季北极海冰面积变化密切相关。可能的机制为：6月,AD、AO和NAO三种北极大气环流型能够引起巴芬湾西部和格陵兰岛东部瞬变热量输送的协同变化,这种协同变化通过涡旋动力作用激发夏季极区大气表现为AD异常,同时影响途经区域的气温,从而通过热动力作用影响夏季北极海冰。将向极区输送的热量称为暖输送,从极区输出的热量为冷输送,则上述两个区域的瞬变热量协同输送可分为三种情况：B暖G冷、B冷G暖、B和G均冷,而B和G均暖的情况十分罕见。当B区向极区输入、G区输出热量时,有利于太平洋扇区和喀拉海的海冰偏少;当G区输入、B区输出热量时,利于喀拉海和拉普捷夫海海冰偏少;当B区和G区均输出热量时,利于波佛特海南部、喀拉海和拉普捷夫海海冰偏多,反之则相反。     

基于自动探测方法的南海北部涡致海表温度锋面的特征研究

南海北部具有丰富的温度锋面和中尺度涡,它们调节着局地的热量和能量平衡。本文利用卫星海洋高度异常和海表温度数据,并基于自动探测方法,探究了2007年至2017年南海北部中尺度涡边缘的海表温度锋面（涡致锋面）特征。反气旋/气旋边缘出现锋面的概率可达20%。气旋涡在各个方向上出现锋面的概率比较均匀,反气旋涡的东北部和西南部出现锋面的概率大于西北部和东南部。中尺度涡致锋面的数量有明显的季节变化,而涡动能未表现出明显的季节变化。中尺度涡致锋区的总涡动能是中尺度涡内动能的3倍,并且反气旋涡致锋面的总涡动能明显强于气旋涡致锋面的总涡动能。中尺度涡致锋面的数量和涡动能的年际变化与厄尔尼诺南方涛动指数没有明显的相关性。本研究也讨论了中尺度涡致锋面的可能机制,但是中尺度涡对海表温度锋的贡献需要进一步定量研究。     

孟加拉湾及其毗邻海域中尺度涡旋活动的冬、夏季差异

基于1993—2017年从卫星高度计资料中识别出来的中尺度涡轨迹数据集,对冬、夏季孟加拉湾涡旋的源地和性质进行了研究。研究表明孟加拉湾西部、安达曼海和孟加拉湾通往赤道的出口处的中尺度涡旋活动呈现显著的季节性差异。安达曼海在冬、夏季从北往南中尺度涡旋分别以“反气旋涡-气旋涡-反气旋涡”和“气旋涡-反气旋涡-气旋涡”的格局分布。不同源区涡旋的季节性生长过程有明显差异。孟加拉湾西部的涡旋在夏季生长迅速但消散缓慢,斯里兰卡冷涡生长缓慢但消散迅速。不同源区涡旋半径和振幅大小有不同的特征。孟加拉湾西部,无论冬、夏季,反气旋涡的振幅、半径都比气旋涡大;夏季季风漂流区,气旋涡半径比反气旋涡小但是振幅比反气旋涡大;安达曼海内无论冬、夏季都是最北侧聚集区涡旋的半径和振幅最大。孟加拉湾内生命史为30~40 d的涡旋数量最多,生命史在100 d以上的涡旋主要分布在孟加拉湾西部。