一个斜压海洋环流数值模式及其数值试验

为研究大尺度海洋环流和一些大尺度海洋物理过程,我们建立了一个无海底地形的三层斜压海洋环流数值模式。模式方程采用了静力近似和Boussinesq近似,在上边界采用了钢盖近似。同时,还做了两个数值试验:第一个模拟试验,海洋从静止状态开始,以4个季节的气候平均风应力和海表大气季节平均温度为强迫条件,积分区城选择45℃以北的太平洋,数值积分了5个模式年,这时海洋的上层环流和温度的年变化趋于平稳。计算结果再现了太平洋气候平均状态的海温分布和主要海流的大尺度特征以及它们的年变化特征。如西部强化流、赤道潜流等。第二个数值试验,在第一个数值模拟的基础上给定赤道西太平洋一个风应力异常区,数值积分了几个月。从计算结果中可看到类似E1 Ni■o的现象,并且初步地分析了赤道波动在E1 Ni■o形成过程中的作用。     

济州岛南部海区的双跃层现象

本文分析了济州岛南部区域温度双跃层现象的类型及其成因。特别阐明了双跃层的波状现象,指出:强流锋区的侧向效应,黑潮次—中层混合水的爬升,黄海冷水团边缘密度环流引起的侧向流动,以及上、下层流速、流向不一致引起的剪切作用,是导致双跃层波状现象的主要原因。发现上、下跃层之间存在着“跃层间环流”,这是一个有趣的海洋学现象,它将导致双扩散的发生和有利于双跃层的维持。     

新月细柱藻（Cylindrotheca closterium）种复合体研究

研究并建立采自胶州湾的11株大小存在差异的新月细柱藻单克隆培养体系。对其核编码的SSU rDNA基因和叶绿体编码的rbcL基因进行了克隆和测序。序列分析表明，11株C．closterium的SSU rDNA基因和rbcL基因存在很大的序列变异。依据rhcL基因核苷酸序列推导的氨基酸残基变异则明显小于核苷酸变异。分别通过两基因核苷酸序列构建的邻接（Neighbor joining，NJ）系统发育树将11株C．closterium分成相同的6个分支（clade）。通过SSU rDNA基因构建的NJ树将所有的细柱藻聚为一支。SSU rDNA基因NJ树将细柱藻分为2个明显的支系（lineage）：支系Ⅰ由12株C．closterium组成，包括本实验分离到的全部11株C．closterium，该支系中部分节点没有得到较高的支持率（〈50％）；支系Ⅱ包括2株C．closterium和1株C．fusiformis。在rbcL基因NJ树中细柱藻也形成2个支系，11株C．closterium组成1个支系，系统树中每个节点均得到很高的支持率（〉70％）。统计分析表明，支系Ⅰ中株系间的平均遗传距离高于其它微藻种的种内变异程度，差异极显著（P〈0．01）。上述分析结果证实C．closterium实际上是1个种复合体（species complex），可以被细分为若干个种。     

黄、东海环流的数值研究Ⅲ——正压环流的数值模拟

依据黄、东海环流的的动力学模型 ,运用“流速分解法”对黄、东海正压环流进行了数值模拟。计算结果表明冬季黄海正压环流主要受风应力影响 ,基本形态为黄海暖流由济州岛西南进入南黄海中部 ,其东西两侧分别为两支向南流动的沿岸流 ;夏季主要受到潮致体力的影响 ,为一逆时针涡旋。东海环流主要是边界力作用驱动的结果 ,东海黑潮、台湾暖流和对马暖流较稳定。冬季风应力对东海环流表层流场有消弱作用 ,在夏季则有一定增强作用。     

副热带海域的海洋加热异常及其对副高的影响

海洋在天气、气候及大气环流变化过程中起着重要作用,海洋热源的异常分布是造成长期天气异常的重要原因。海洋对大气的作用主要是通过海气界面的热量交换来实现的，因此,直接运用海气热量交换来考虑海洋对大气的加热作用,分析海洋加热异常对长期天气、气候及大气环流的影响,具有更明确的物理意义。 西北太平洋副热带高压是造成我国旱、涝及天气变化的主要副热带天气系统,对我国夏季气温、雨带位置及强度影响很大。西北太平洋中、低纬副热带地区是海洋向大气提供热量和水汽较多的地区,也是海气相互作用最强烈的海域,这一地区的海洋加热对西北太平洋副热带高压的变化将有直接影响。本文分析了冬季西北太平洋副热带海域海洋加热主要场的分布特征,指出了海洋加热与西北太平洋副热带高压的关系。结果表明,冬季该海域海洋加热较常年偏多时,冬、春至初夏副高偏弱,位置偏东、南(6月副高脊线位置除外);反之,海洋加热较常年偏少时,副高偏强,位置偏西、北(6月副高脊线位置除外)。该海域海洋加热对副热带地区大气环流,尤其是副热带高压环流的变化有着重要作用。本结果对预测西北太平洋副热带高压的变化,研究中纬度海洋加热对西北太平洋副热带高压及其大气环流的影响有十分重要的意义。     

黑潮对长江中下游夏季风影响过程的初步研究

本文在大量统计事实基础上，对黑潮影响长江中下游夏季风的过程进行了分析。着重对其中三个问题作了较详细的讨沦．1．黑潮流轴中段春季海温与6月长江中下游夏季风的内在联系过程；2．与其相联的环流特点；3．海气相互作用的过程特点。得到了一些很有实际意义的结果与一个可能的天气物理过程。     

深水风浪的平均波长与平均周期的关系

在Gaussian波场基础上,推导出以P-M谱和平均JONSWAP谱代表的充分成长和有限风区的深水风浪平均波长与平均波周期之间的关系为.推导中运用了Rice跨零点问题的解并通过滑动时间平均技术估计4阶谱矩.在风浪水槽进行了实验,实验结果与有限风区下推导出的关系相比较,符合较好.     

东中国海环流及其季节变化的数值模拟

关于东中国海环流的研究，国内外学者已做了大量的工作。早期科学家们主要依赖于对温盐资料和少数测流资料的分析研究对渤、黄、东海的环流结构有了较系统和深入的认识。东中国海环流是由一个气旋式的“流涡”组成，东侧主要是北上的黑潮-对马暖流-黄海暖流及其延伸部分；西侧为南下的沿岸流系。黑潮对东中国海环流的影响是如此之大，以致于除了某些局部区域外，上述海域主要流系的冬、夏季分布形式比较相似而无本质上的差异(胡敦欣等，1993)。但本文所研究海域正处于世界上最显著的季风区，冬、夏季盛行风向基本相反，过渡季节(春、秋季)风向多变，风力减弱；海洋热盐结构季节变化明显(如冬季混合强，而夏季层化明显等)，这些因素都使得东中国海环流存在着较明显的季节变化。 自20世纪80年代以来，东中国海环流的数值模拟工作逐步展开，并已成为研究环流结构及其形成机制的强有力工具。但由于数值模式本身以及计算方案的缺陷(如有些学者用固定的风场、温盐场对东中国海环流进行诊断模拟等)和观测资料的不足，数值模拟的结果难以得到验证，渤、黄、东海的环流研究中仍有大量的问题存在争议，以待澄清。例如，台湾暖流的来源、流径;对马暖流的来源;夏季黄海暖流的流径以及黄海冷水团环流等均有不同的论述。对黄、东海环流季节变化的数值模拟工作也较少，多用冬、夏典型月份的风场强迫积分至稳定态，给出冬、夏季环流，这种做法值得商榷。三维环流模式很难在1个月内达到稳定态，尤其是夏季层化明显、风力减弱的情况下，非常定风场的影响更应引起人们的重视。 本文采用比较符合实际的计算方案，用年循环风场和海面热通量场为外强迫，对渤、黄、东海的环流及其季节变化进行了模拟，并对一些争议问题进行了探讨。     

北太平洋亚热带环流区表层水中226Ra和228Ra的分布与变化

对1999年9～10月采自北太平洋亚热带环流区的19份表层海水样品的Ra同位素分析表明。研究海域表层水中的^226Ra、^228Ra放射性比度分别介于0．67～0．92、0．08～0．30Bq／m^3之间，平均值分别为0．74、0．11Bq/m^3．^226Ra/^228Ra)A．R．活度比的变化范围为0．11～0．44，平均值为0．19．上述数值明显低于近岸海域水体的相应值，表现为典型的开阔大洋水的特征．从空间分布的特征看，研究海域Ra同位素含量与^226Ra/^228Ra)A.R.值均呈均匀分布态势．将本研究结果与历史数据进行对比后发现，本研究获得的^226Ra、^228Ra放射性比度比20世纪60～80年代得到的数据来得低，可能与水体层化作用加强导致的Ra补充量的减少以及生物生产力升高导致的Ra迁出量的增加有关．北太平洋亚热带环流区表层水中Ra同位素的时间变化与文献报道的该海域叶绿素a、硅酸盐、磷酸盐含量与初级生产力的历史变化趋势相吻合．     

南海罗斯贝变形半径的地理及季节变化

根据南海 1°× 1°网格的标准层季节平均温、盐度资料 ,在未引入Boussinesq近似条件下 ,采用改进的Thompson Haskell算法求解线性化斜压海洋水平大尺度波的垂直结构方程 (重力内波方程 ) ,从而得到了南海各网格点的第一斜压重力波相速度和相应的罗斯贝变形半径 ,并探讨其地理分布和季节变化特征 ,以期有助于南海环流和中尺度涡旋以及有关海洋侧边界效应的研究。