The influence of a mature cyclonic eddy on particle export in the lee of Hawaii

Mesoscale eddies may enhance primary production (PP) in the open ocean by bringing nutrient-rich deep waters into the euphotic zone, potentially leading to increased transport of particles to depth. This hypothesis remains controversial, however, due to a paucity of direct particle export measurements. In this study, we investigated particle dynamics using ²³⁴Th–²³⁸U disequilibria within a mesoscale cold-core eddy, Cyclone Opal, which formed in the lee of the Hawaiian Islands. ²³⁴Th samples were collected along two transects across Cyclone Opal as well as during a time-series within the eddy core during a decaying diatom bloom. Particulate carbon (PC), particulate nitrogen (PN) and biogenic silica (bSiO₂) fluxes at 150 m varied spatially and temporally within the eddy and strongly depended on the ²³⁴Th model formulation used (e.g., steady state versus non-steady state, inclusion of upwelling, etc.). Particle fluxes estimated from a steady state model assuming an upwelling rate of 2 m day⁻¹ yielded the best fit to sediment-trap data. These ²³⁴Th-derived particle fluxes ranged from 332±14 to 1719±53 μmol C m⁻² day⁻¹, 27±3 to 114±12 μmol N m⁻² day⁻¹, and 33±20 to 309±73 μmol Si m⁻² day⁻¹. Although PP rates within Cyclone Opal were elevated by a factor of 2–3, PC and PN fluxes were the same, within error, inside and outside of Cyclone Opal. The ratio of PC export to PP remained surprisingly low at <0.03 and similar to those measured in surrounding waters. In contrast, bSiO₂ fluxes within the eddy core were three times higher. Detailed analyses of ²³⁴Th depth profiles consistently showed excess ²³⁴Th at 100–175 m, associated with the remineralization and possible accumulation of suspended and dissolved organic matter from the surface. We suggest that strong microzooplankton grazing facilitated particulate organic matter recycling and resulted in the export of empty diatom frustules. Thus, while eddies may increase PP, they do not necessarily increase PC and PN export to deep waters. This may be a general characteristic of wind-driven cyclonic eddies of the North Pacific Subtropical Gyre and suggests that eddies may preferentially act as a silica pump, thereby playing an important role in promoting silicic-acid limitation in the region.     

亚非副热带西风急流入口区位置及动能异常对中国华北盛夏年代际干旱的影响

研究使用了欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的全球再分析数据,通过局地多尺度能量涡度分析法(MS-EVA)研究7-8月亚非急流入口区域的位置及能量变化对华北地区干旱的影响.结果发现:7月亚非急流入口区域在1997年之后有明显的北抬趋势,使得北大西洋及欧洲辐射的能量更易进入急流;8月亚非急流入口区域在1997年后有东...     

2020年7月西北太平洋和南海“空台”环流特征分析

2020年7月西北太平洋和南海出现了史无前例的“空台”事件。利用NCEP再分析数据集、中国气象局（CMA）台风最佳路径等资料研究了此次“空台”现象的大尺度环流背景及动力和热力学特征。使用台风潜在生成指数（DGPI）分析发现2020年7月大尺度环流背景不利于台风生成,环流系统的异常通过影响对流层垂直风切变和垂直运动限制了台风的活动。2020年7月马斯克林高压较常年明显偏西偏弱,导致索马里急流强度减弱,越赤道气流不活跃,菲律宾以东洋面和南海海域盛行一致的偏东气流,历史同期活跃在该区域的季风槽无法建立,从而不利于热带扰动的生成。北半球极涡主体偏向西半球一侧,影响东半球冷空气势力较弱,副热带高压位置偏西;南亚高压较历史同期偏强且偏东,其东侧强盛的偏东气流将洋中槽截断,在西北太平洋区域出现反气旋性环流,该区域下沉气流增强,导致副热带高压强度增强,对流层中层强烈的下沉气流抑制了台风的生成和发展。此外,受中高层环流系统异常的影响,7月菲律宾吕宋岛以东洋面和南海地区环境垂直风切变较常年偏高2～4 m/s,南海部分海域偏高达4～8 m/s,同时该区域内异常偏强的下沉气流导致对流层低层相对湿度偏低,大气层...     

2011年春夏长江中下游旱涝急转特征及原因分析

利用NCEP再分析资料,分析了影响2011年春夏季长江南部中下游地区发生旱涝急转的异常大气环流特征及影响因素。发现:长江南部中下游地区旱涝急转发生与西北太平洋副热带高压的变化有密切关系。副热带高压由弱到强的变化为降水提供了水汽条件,高空急流的变化则为降水提供了上升运动条件。进一步分析表明,西太平洋副热带高压西伸加强的原因与副热带高压加强前一候时间内孟加拉湾地区的异常对流加强有密切的关系。急流的变化则与陆地气温的季节变化和中纬度西太平洋强经向海表面温度(SST)梯度异常存在密切的联系。本文的研究表明:2011春夏季长江中下游地区旱涝急转现象的发生,是局地大气环流变化,南北半球大气相互影响以及海洋对大气环流影响的共同作用造成。     

北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响

我国东部陆架海和南海是国防安全的重要门户;位处第二岛链以西的副热带北太平洋既是各国争夺的重要海区,又是我国从近海走向大洋的重要通道.围绕"北太平洋副热带环流变异如何通过黑潮与我国近海动力环境之间相互作用"这一国际前沿科学问题,国家重点基础研究发展计划项目"北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响"于2007年9月正式立项.该项目不仅有助于拓展和丰富海洋动力学理论,揭示我国近海及邻近大洋动力环境变异机制,提高预测能力,而且也将为维护我国国防安全和海洋权益,为可持续开发利用海洋资源提供海洋动力环境保障.该项目主要研究内容包括:①北太平洋副热带环流变异和调整机理;②黑潮与我国近海的能量与水体交换过程及机制;③北太平洋副热带环流变异与大气驱动力的耦合效应;④我国近海及邻近大洋动力环境变异的可预测性研究.拟解决的关键科学问题为:北太平洋副热带内区环流变异的机理及其对黑潮的影响;黑潮源头变异机理及其对吕宋海峡水交换的影响和黑潮变异机理及其对东部陆架海域动力环境的影响.     

北半球低频扰动能量结构特征及其与西风急流的关系

对1980年7月29日—8月16日西太平洋副高位置持续偏南和1983年7月16日—8月12日西太平洋副高位置持续偏北的两次季节内副高中期进退过程的环流特征和加热差异作了对比分析,讨论了东亚季风与对流活动、副高进退之间的关系.     

1986/1987厄尔尼诺期间的西风强化和海气相互作用过程分析

本文利用欧洲中期数值天气预报中心(ECMWF)西北太平洋上空(25°—35°N,110°—180°)850 hPa客观分析的西风分量,计算了1986/1987厄尔尼诺期间的西风强度.结果表明1986年12月—1987年5月西风的累计强度比1986/1987厄尔尼诺前后诸年份同期的西风更强,这种强化与历次厄尔尼诺期间西北太平洋副热带高压的加强是一致的,都反映了哈德莱环流的强化.为了探讨大气环流发生这种变化的原因,作者利用中美海气观测期间的海洋资料,说明了热带两太平洋东部对低纬度大气异常的加热和西部边界流向中纬度海洋输送热量的减少是两个十分重要的原因.     

一次滇西南秋季暴雨的中尺度分析与诊断

应用大尺度物理量场诊断分析和中尺度带通滤波处理技术,对2001年10月25日发生在云南西南部的一次暴雨过程机制进行了分析。结果表明,在副热带高压(下称副高)外围大尺度西南气流环境场中,中尺度系统是此次暴雨产生的直接原因;大尺度环境场为暴雨的发生提供了充沛的水汽来源,而中尺度系统则在水汽的强烈辐合、向上输送,使对流层中下层达到准饱和状态扮演了十分重要的角色。     

夏季青藏高原东部降水变化与副热带高压带活动的研究

用青藏高原上常规的台站资料和NCEP/NCAR的再分析资料,分析和研究了1993/1994年夏季5—8月青藏高原东部降水变化与西太平洋副热带高压南北移动的关系。结果表明:1993年夏季的副热带高压异常偏南,5—8月副高脊线北移过程中,还伴有准双周南北移动过程;而1994年夏季的副热带高压异常偏北,5—8月副高脊线北移过程中,则主要伴有30—60d的低频变化的南北移动过程。同时,在分析青藏高原上的天气变化特征时,发现这两年高原东部的降水变化特征也有明显的不同,夏季高原上降水的活跃和中断与副高脊线南北移动变化有类似的特征。因此,夏季西太平洋副热带高压南北移动可能与高原东部降水的中断/活跃有一定的关系。     

利用卫星云图定量分析副热带高压活动的方法及应用

利用数字图像处理方法，设计了一种多重处理的算法，从卫星云图提取定量信息，定量描述副高强度和演变趋势，并应用于预报业务。应用实践表明，这些方法具有客观、定量、自动等优点，在实际使用中可客观定量地跟踪和预报副高演变，对做好广西前汛期暴雨预报有较大的帮助。