A further investigation of the decadal variation of ENSO characteristics with instability analysis

Based on instability theory and some former studies, the Simple Ocean Data Assimilation （SODA） data are analyzed to further study the difference between the propagation of the ENSO-related oceanic anomaly in the off-equatorial North Pacific Ocean before and after 1976. The investigation shows that after 1976 in the off-equatorial North Pacific Ocean, there is a larger area where the necessary conditions for baroclinic and/or barotropic instability are satisfied, which may help oceanic anomaly signals propagating in the form of Rossby waves to absorb energy from the mean currents so that they can grow and intensify. The baroclinic energy conversion rate in the North Pacific after 1976 is much higher than before 1976, which indicates that the baroclinic instability has intensified since 1976. Prom another perspective, the instability analysis gives an explanation of the phenomena that the ENSO-related oceanic anomaly signal in the North Pacific has intensified since 1976.     

热力适应、过流、频散和副高 I.热力适应和过流

利用位涡性质,讨论了因非绝热加热导致的大气动力特征的变化,阐明了大气动力过程向外加热强迫适应的原理。证明在热力适应过程中,沿着加热区的侧边界斜压位涡为负,且大于正压位涡,那里的大气出现对称不稳定。在加热区的上空尽管非绝热加热为零,仍然存在上升、辐散、反气旋环流及冷中心,证明这是由于“过流”引起的。通过总位涡的收支分析证明,由于边界层的摩擦作用,加热区上空多余的负位涡向外排放而成为大气中负涡度的源地。     

斜压模,正压模和异常海温时间变化的位相关系

利用１９５８－１９９７共４０年ＮＥＣＰ／ＮＣＡＲ再分析大气资料和ＧＩＳＳＴ海表温度资料集,研究了大气斜压模、正压模与海表温度变化这三者之间位相关系,并从大气动力学方程组解释了这些位相关系。指出：大气了斜压西风异常时间变化的位相落略微后于ＳＳＴＡ的变化位相,而正压西风异常的变化位相超前于ＳＳ－ＴＡ变化位相。斜压纬向风异常的变化又超前于正压异常纬向风的变化。斜压纬向风异常与海表温度异常之间存在正相关关     

Simulation of barotropic and baroclinic tides in the South China Sea

The four leading tidal constituents M2, S2, K1 and O1 in the South China Sea are simulated by using POM. The model is forced with tide-generating potential and four leading tidal constituents at the open boundary. In order to simulate more exactly, TOPEX/Poseidon altimeter data are assimilated into the model and the open boundary is optimized. The computed co-tidal charts for M2 and K1 constituents are generally consistent with previous results in this region. The numerical simulation shows that energetic internal tides are generated over the bottom topography such as the Dongsha Islands, the Xisha Islands, the Zhongsha Islands, the Nansha Islands and the Luzon Strait.     

秋季低纬太平洋海温异常激发的准PNA型

本文应用统计方法讨论6～11月的准PNA型,得到如下结论: 秋季,低纬中太平洋热源异常,能发出位置与PNA型相类似的遥相关型——准PNA型。这种遥相关型呈二维Rossby波列,具有相当正压结构,在西风带中沿固定波导向极向东传播,从而影响中太平洋和北美天气。 夏季,由于热源位置的差异,则不存在与PNA型相类似的遥相关型。从而认为热源的扰动在遥相关型的成因上起着举足轻重的作用。     

一次闽南暖区暴雨的多尺度动力过程

作为气象研究中的一个难点问题,暖区暴雨的动力学一直为学界所关注。基于多尺度子空间变换(MWT)以及基于MWT的局地多尺度能量学分析和正则传输理论,对2018年5月7日的一次闽南暖区暴雨进行研究以了解其多尺度动力过程。首先将原始物理量场重建到三个尺度子空间:背景流子空间、天气尺度子空间和暴雨子空间。重构场上可以很好地看出背景环流尺度的高低空急流,以及暴雨尺度上的垂直环流。以往的研究普遍认为暖区暴雨的动力过程具有弱斜压性这一特征,而就此次事件而言,正压失稳和斜压失稳都起着很关键的作用,暴雨主要落区内既发生了正压失稳,也发生了斜压失稳。研究表明,对流层不同高度上的动力学存在差异,低层主要表现为正压失稳,天气尺度子空间与背景流子空间向暴雨子空间传输的动能相当; 中层主要是混合失稳,除正压失稳外,斜压正则传输也将有效位能从背景流子空间传输到了暴雨子空间,再通过浮力转换将有效位能转为动能,从而维持暴雨在中层的动力过程; 高层则与低层相似,但只存在背景流子空间向暴雨子空间的能量传输。      

斯里兰卡以东海域涡旋偶极子的生成与维持机制

斯里兰卡岛以东海域在西南季风期间常会出现一对低频涡旋偶极子（即斯里兰卡穹顶气旋涡和反气旋涡）,对当地的海洋生态系统及气候有着重要影响。基于（1/12）°分辨率的混合坐标海洋模式（Hybrid Coordinate Oceanic Model,HYCOM）再分析资料以及多尺度子空间变换（MWT）和基于MWT的正则传输理论等方法,分析了它们的生成发展机制。结果发现这2个涡旋发展所需能量最终都来源于海表风应力做功,但具体可取3条完全不同的路径：①风应力直接驱动涡旋;②风应力驱动背景场的西南季风流,其后西南季风流发生正压不稳定以提供涡旋所需的涡动能;③西南季风流通过风应力做功获得的动能转换为有效位能,其后通过斜压不稳定给涡旋提供位能。涡旋最终衰亡的主要原因包括风应力对涡旋做功的减少、西南季风流正压不稳定的减弱、涡旋的能量频散以及低频涡向更高频扰动的正向能量级串。     

多桩桶基平台沉贯过程监测系统研究

为了解决海上恶劣环境下过程参数实时检测的困难,对海上桶基采油平台沉贯过程监测系统进行了研究。提出了主动利用潮汐、浪涌信息对沉深数据进行滤波处理的方法和单一桶桩的沉深和平台倾角信息计算其他多桩沉深的方法。直接利用浪涌检测信息,提高了沉深监测精度和实时性;采用一桶沉深与倾角数据计算多桶沉深的方法,节省了测深传感器,简化系统结构,降低系统成本。实验证明,该系统具有响应速度快,检测精度高,实时性强等特点。     

莫桑比克海峡及其邻近海区正压潮流数值模拟与能量收支分析

莫桑比克海峡及其邻近海区是全球海洋潮流和潮能耗散最强的海区之一。文章利用高分辨率通用环流模式对该海区的正压潮流进行模拟, 并对该海区潮能通量和潮能耗散特征进行分析。结果表明, 莫桑比克海峡及其邻近海区的潮波主要是半日分潮占主导地位, 全日分潮可忽略不计, M₂分潮形成1个左旋潮波系统和1个右旋潮波系统, S₂分潮形成1个左旋潮波系统。莫桑比克海峡和马达加斯加岛南部等绝大数区域的M₂和S₂半日潮流是逆时针旋转, 在马达加斯加岛顶部等局部区域是顺时针旋转, 而且在海峡通道等复杂地形处潮流流速量级较大。潮能通量矢量主要来自东边界, 大部分潮能通量沿马达加斯岛北部传入莫桑比克海峡区域, 其中经过马达加斯加岛北部和进入莫桑比克海峡的M₂ (S₂)分潮的潮能通量分别为156.86GW (40.53GW)和148.07GW (36.05GW), S₂分潮潮能通量的量级大约为M₂分潮的1/5~1/4。底摩擦耗散主要发生莫桑比克海峡和马达加斯加岛南北部, 其中莫桑比克海峡M₂ (S₂)分潮的底摩擦耗散为1.762GW (0.460GW), 占其底部总耗散的43.74% (39.72%)。     

南亚高压季节变化中的正斜压环流转换特征

利用１９５８～１９９７ 年的 Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ／ Ｎ Ｃ Ａ Ｒ 再分析资料,采用将大气环流在垂直方向分解为正压和斜压环流两个分量的方法,讨论了南亚高压季节演变中的正斜压环流的转换特征。指出（１）夏季,南亚高压以斜压性为主,其斜压分量约占 ７０ ％ 的比重,冬季以正压性为主,其正压分量约占 ７０ ％ 的比重;（２）由冬季的正压性高压向夏季的斜压性高压的季节演变中,南亚高压是在其斜压分量环流的引导下移动的,即其斜压分量环流的变化超前于其自身的变化;（３）由夏季的斜压性高压向冬季的正压性高压的季节演变则相反,南亚高压是在其正压分量环流的引导下移动的。