夏季东亚季风区Hadley环流上升支结构异常及其对长江流域降水的影响

利用ECMWF最新发布的Interim再分析资料,计算了东亚季风区Hadley环流质量流函数,并使用EOF分解、相关分析及合成分析等统计方法,分析了夏季东亚季风区Hadley环流上升支结构的异常特征及其对我国长江流域降水的影响。发现夏季东亚季风区Hadley环流上升支具有独特的双上升中心结构,两上升中心的位置分别对应东亚夏季风系统中的两条辐合带——热带季风槽及梅雨锋。上升支的主要异常模态表现为两个上升中心“跷跷板”型的反相异常。与梅雨锋对应的副热带上升中心强度与长江流域降水呈正相关关系,即当其偏强时,长江流域降水偏多,反之亦然。副热带支偏强时,低层西太平洋副热带高压偏南导致气流在长江流域异常辐合,其异常西南风水汽输送使得长江流域有异常水汽辐合,高层气流在长江流域异常辐散。同时鄂霍次克海附近阻塞活动偏强,东亚沿海地区500 hPa高度场出现“+-+”的经向异常型。这些异常型均有利于长江流域的降水。      

夏季风及其降水的数值模拟

本文介绍利用IAP2—L GCM模式模拟东亚地区西南季风的活动及长江流域的“梅雨”,结果表明:对于西南季风的进退;季风向北推进时的三次集中的降水活动;梅雨的降水;入出梅时间;梅雨期的高、低空环流结构;典型的降水分布等。都得到了较为成功的模拟。同时发现,在降水集中地带低频振荡现象甚为清楚。     

2009年秋至2010年春我国西南地区严重干旱的成因分析

我国西南地区从2009年秋季到2010年春季发生了严重干旱,这次干旱无论持续时间和发生区域或降水减少程度都是近50年来所罕见的,因而本文利用ERA-40再分析资料和海温资料从热带西太平洋和热带印度洋热力异常对热带西太平洋和南亚上空大气环流的影响来分析了这次西南地区干旱发生的成因。分析结果表明:从2009年秋到2010年春季,热带西太平洋和热带印度洋处于升温状态,它使得热带西太平洋上空产生反气旋异常环流,造成了西南气流异常在我国东南沿海加强,而华南和华中地区上空处于低槽控制,因而在高原东部为槽后西北气流和下沉气流所控制,造成了从孟加拉湾来的水汽很难到达云贵高原,从而引起了此区域降水长期偏少。并且,分析结果还表明了中高纬度地区的环流异常对此次严重干旱也有重要影响。由于从2009年冬季到2010年春季中高纬度准定常行星波传播的极地波导偏强,而低纬波导偏弱,这导致波的E-P通量在60°N附近对流层和平流层为辐合,而在35°N附近对流层中、上层为辐散,从而引起纬向平均西风在60°N附近对流层和平流层减弱,而在35°N附近对流层中、上层加强,造成了北极涛动(AO)为很大的负值。由于AO为负值,东亚冬季冷空气活动强且路径偏东,使得到达西南地区冷空气偏弱,从而引起西南地区持续性严重干旱的发生。     

Depositional environment in the southern Ulleung Basin, East Sea (Sea of Japan), during the last 48 000 years

The present study is based on the sedimentological data from a piston core KCES1 off the southern Ulleung Basin margin, the East Sea (Sea of Japan). The data include sediment color (L^*), X-ray radiographs, grain size distribution and AMS¹⁴C date. Four kinds of sediments (homogeneous, laminated, crudely laminated and hybrid sediments) are identified according to the characters of the sedimentary structures that were considered to reflect changes in bottom-water oxygenation. Alternations of dark laminated/crudely laminated sediments and light homogeneous sediments represent millennial-scale variations that are possibly associated with the high-resolution changes in the East Asian monsoon (EAM). The relative contributions of the East China Sea Coastal Water (ECSCW) and the Tsushima Warm Current (TWC) were likely the main reasons for the repetition of the anoxic and oxic depositional conditions in the East Sea since the last 48 ka BP. During the interstadial, the strengthen summer EAM was attributed to the expansion of the ECSCW because of more humid climate in central Asia, and then more strongly low-salinity, nutrient-enriched water was introduced into the East Sea. The ventilation of deep water was restricted and therefore the dark laminated layer deposited under the anoxic bottom water condition. During the lowest stand of sea level in the last glacial maximum (LGM), the isolated East Sea dominated by stratiˉed water masses and the euxinic depositional environment formed. The homogenous sediments have been predominating since 17.5 ka BP indicating that the TWC has intruded into the East Sea gradually with the stepwise rise of sea level and the bottom water oxygen level was high. During the late Younger Dryas (YD) period, the last dark laminated layer deposited because the ventilation of bottom water was restricted by stronger summer EAM. The TWC strengthened and the bottom water became oxic again from 10.5 ka BP.     

夏季风期间南海低纬地区中-β波的观测研究

利用南沙群岛的加密观测资料，对南海低纬地区西南季风爆发时，大尺度季风环流下存在着的中小尺度系统进行了研究探讨；揭示了低纬热带地区中尺度重力波对天气的影响，并从动力学的角度对该地区中尺度重力波的产生、传播进行了初步的分析。     

东亚边缘海区浮游植物春华的纬向与年际变化

Combined studies of latitudinal and interannual variations of annual phytoplankton bloom peak in East Asian marginal seas(17°–58°N, including the northern South China Sea(SCS), Kuroshio waters, the Sea of Japan and the Okhotsk Sea) are rarely. Based on satellite-retrieved ten-year(2003–2012) median timing of the annual Chlorophyll a concentration(Chl a) climax, here we report that this annual spring bloom peak generally delays from the SCS in January to the Okhotsk Sea in June at a rate of(21.20±2.86) km/d(decadal median±SD). Spring bloom is dominant feature of the phytoplankton annual cycle over these regions, except for the SCS which features winter bloom. The fluctuation of the annual peak timing is mainly within ±48 d departured from the decadal median peak date, therefore this period(the decadal median peak date ±48 d) is defined as annual spring bloom period. As sea surface temperature rises, earlier spring bloom peak timing but decreasing averaged Chl a biomass in the spring bloom period due to insufficient light is evident in the Okhotsk Sea from 2003 to 2012. For the rest of three study domains, there are no significant interannual variance trend of the peak timing and the averaged Chl a biomass. Furthermore this change of spring phytoplankton bloom timing and magnitude in the Okhotsk Sea challenges previous prediction that ocean warming would enhance algal productivity at high latitudes.     

印度尼西亚北部苏拉维斯蓝碧海峡2012-2015年东南季风期间浮游植物的变化

2013年4月,2014年5月,2012年6月和2015年10月在印度尼西亚北部苏拉维斯蓝碧海峡（Lembeh Strait）进行了4个航次的海洋生态调查,研究了蓝碧海峡的浮游植物种类组成,以及浮游植物群落结构的季节变化及其驱动因子。四个航次的调查中记录了5类浮游植物和416个种（类）。调查区浮游植物密度平均为2348cells/L,硅藻和甲藻种类最多。蓝藻种类最少,但丰度很高。季风转换期的4月份和10月份浮游植物丰度总量较低,东南季风期间5月份和6月份的浮游植物丰度较高。除了束毛藻（Trichodesmium）之外,常见种是浮游硅藻。浮游植物的丰度和多样性的季节性变化明显。海链藻（Thalassionema）、拟菱形藻（Pseudo-nitzschia）和蓝藻类的束毛藻对群落的不相似性贡献最大。由于蓝碧海峡南部营养盐浓度较高,南部水域的硅藻和甲藻密度稍高于海峡北部。虽然,南北两个水体中蓝藻的分布趋于均匀,但蓝碧海峡南部也有较高密度。与雅加达湾以及中国的一些海湾相比,蓝碧海峡的浮游植物丰度相当低。分析表明,SE季风期间上升流营养盐是左右浮游植物丰度月变化的重要因素。蓝碧海峡浮游生态系原始,且接近天然本底,人类活动背景噪声低,能够清晰地响应大环境的变化,是研究浮游生态系统的理想区域。     

东亚季风过渡带降水变化特征及物理机制研究进展

东亚季风过渡带地处东亚夏季风北边缘附近,是典型的生态脆弱区与气候敏感带。东亚季风过渡带降水变化同时与东亚夏季风和中高纬西风带环流系统的变化密切关联,变异机理与典型季风区和干旱区降水有较大差别。目前专门针对东亚季风过渡带降水变异机理的研究还比较少。 此文从东亚季风过渡带夏季降水的年际、年代际变化特征和物理机制出发,分别回顾热带关键区的海温异常和中高纬环流系统等对东亚季风过渡带夏季降水年际变化的影响,以及太平洋年代际振荡、大西洋多年代际振荡与气候系统外强迫对东亚季风过渡带降水年代际变化的贡献。最后, 在进展回顾的基础上,展望定量区分外强迫和内部变率对东亚季风过渡带降水年代际变化的相对贡献等未来需进一步开展的研究方向。     

对数比变换在因子分析法提取东亚冬季风敏感粒级中的应用——以南黄海中部泥质区H07孔为例

利用经典统计学分析等传统方法提取东亚季风敏感粒级时,往往因忽视了成分数据的闭合效应而造成对分析结果的误读,所确定的季风替代指标与已有指标的对应效果也不甚理想。以南黄海中部泥质区H07岩心为例,尝试对原始粒度数据做中心化对数比变换以消除闭合效应,再通过因子分析法从中提取出东亚冬季风敏感粒级,进而提出将F2因子得分值作为东亚冬季风强度的替代指标。结合AMS14C年代数据,重建了近6 200 aBP来的东亚冬季风演化历史,并将其划分为5个阶段：(1)6.2~4.99 kaBP,高水平强烈波动期;(2)4.99~3.66 kaBP,高水平小幅波动期;(3)3.66~0.87 kaBP,低水平亚稳定期;(4)0.87~0.14 kaBP,持续增强期;(5)0.14 kaBP至今,大幅减弱期。所提取的替代指标与其他气候指标有很好的对应,证明将中心化对数比变换引入到季风敏感粒级的提取过程中是可行的,能有效地揭示出更接近于真实的中国东部地区东亚冬季风演化历史。     

1993~1996年南海中部海洋沉降颗粒通量的季节和年际变化

通过对南海中部1993~1996年获得的浅层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现了稳定同位素值、颗粒总通量、碳酸盐、生物蛋白石、有机碳、表层初级生产力、浮游有孔虫总通量和属种的分布存在明显的季节性变化,其通量都是在东北季风和西南季风盛行期出现高值,在季风转向期出现低值.浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer,G.ruber,Globigerinita glutinata,Neo-globoquadrina dutertrei等种的通量和相对百分含量也是在东北季风和西南季风盛行期都出现高值,但Globigerina bulloides,Globorotalia menardii和Pulleniatina obliquiloculata等种则在东北季风盛行期出现高值.分析还发现Globigerinoides sacculifer和Globorotalia menardii等种的通量和百分含量以及有孔虫总通量和碳酸盐通量等从1993到1996年存在下降趋势,而Globigerina.bulloides和Globigerinita glutinata的通量和百分含量以及生物蛋白石通量等在该期间显示为上升趋势.浅层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量比深层的高.研究表明海洋沉降通量和浮游有孔虫属种的季节和年际变化主要受与东亚季风相关的表层初级生产力和海洋水文条件变化所控制,深层捕获器样品中的碳酸盐和有机碳的通量低应与碳酸盐溶解作用有关.