Time-Dependent Nonlinear Forcing Singular Vector-Type Tendency Error of the Zebiak-Cane Model

Based on the Zebiak-Cane model, the timedependent nonlinear forcing singular vector （NFSV）-type tendency errors with components of 4 and 12 （denoted by NFSV-4 and NFSV-12） are calculated for predetermined El Nifio events and compared with the constant NFSV （denoted by NFSV-1） from their patterns and resultant prediction errors. Specifically, NFSV-1 has a zonal dipolar sea surface temperature anomaly （SSTA） pattern with negative anomalies in the equatorial eastern Pacific and positive anomalies in the equatorial central-western Pa- cific. Although the first few components in NFSV-4 and NFSV-12 present patterns similar to NFSV-1, they tend to extend their dipoles farther westward; meanwhile, the positive anomalies gradually cover much smaller regions with the lag times. In addition, the authors calculate the predic- tion errors caused by the three kinds of NFSVs, and the results indicate that the prediction error induced by NFSV-12 is the largest, followed by the NFSV-4. However, when compared with the prediction errors caused by random tendency errors, the NFSVs generate significantly larger prediction errors. It is therefore shown that the spatial structure of tendency errors is important for producing large prediction errors. Furthermore, in exploring the tendency errors that cause the largest prediction error for E1 Nifio events, the timedependent NFSV should be evaluated.     

冬季北太平洋风暴轴的年际型态及其与大气环流的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料,运用31点带通数字滤波、线性相关和合成分析方法,研究了1961/1962—2010/2011年冬季北太平洋风暴轴西部、东部区域强度指数的年际演变特征,划分了风暴轴的典型型态,并进一步探讨了与同期北半球500 hPa位势高度场和SLP的关系。结果表明:风暴轴气候态的极大值区域位于中纬度北太平洋中西部,最大值点的频数集中区域和均方差分布的异常中心都有两个。风暴轴西部和东部区域强度指数(WI和EI)的年际演变具有独立性,典型型态可分为单、双中心型两类。WI(EI)指数与北半球500 hPa位势高度场的相关分布类似于WP(PNA)遥相关型;单中心型风暴轴偏强时,极涡南扩,平均槽加深;呈双中心型时,极涡明显偏西。WI(EI)指数与SLP的相关分布类似于NPO(NAO)遥相关型;单中心型风暴轴偏强(弱)时,SLP距平场呈AO遥相关型的正(负)异常位相。     

1993—2011年北大西洋与北太平洋的波浪变化及其原因探究

基于1993—2011年的7套卫星高度计数据,分析北大西洋和北太平洋的波浪变化趋势;利用NCEP/NCAR提供的月平均风场及SLP(Surface Level Pressure)数据,分析风场和SLP的空间变化特征,并通过主成分分析进一步考察了波浪变化与SLP的相关关系。结果表明:北大西洋波浪变化趋势的空间分布呈偶极子形态,西南区域为增大趋势,东北区域为减小趋势;而北太平洋波浪变化的主要特征是在中纬度带呈明显的减小趋势;比较而言,波浪变化趋势的空间形态与SLP变化的空间分布特征更接近,波浪主要模态的空间分布及时间系数与SLP距平场的震荡特征十分吻合,大尺度背景场SLP的变化对波浪的长期变化趋势有重要的影响。     

基于环境因子的东南太平洋茎柔鱼资源补充量预报模型研究

东南太平洋茎柔鱼(Dosidicus gigas)是短生命周期种类,其资源量极易受到海洋环境变化的影响。根据2003—2012年我国鱿钓船在东南太平洋的生产统计数据,以及茎柔鱼栖息地的海表温度(SST)、海面高度(SSH)、叶绿素a浓度(chl a)数据,利用相关性分析法分析茎柔鱼资源丰度和补充量(以单位捕捞努力量渔获量为指标,t/d)与栖息海域20°S—20°N、110°W—70°W的SST、SSH、chl a浓度的相关性,获取相关系数大的关键海区位置,同时加入茎柔鱼产卵场、索饵场最适表层水温范围占总面积的比例(分别用PS、PF表示)两个参数,建立三种基于主要环境因子的误差反向传播(EBP)神经网络资源补充量预报模型,进行了比较。结果表明:茎柔鱼资源丰度与SST、SSH、chl a浓度的相关系数最大值海域为7月份的Point1(13°N,102°W)海区、9月份的Point3(11°N,102°W)海区和3月份的Point5(8°S,107°W)海区;资源补充量与SST、SSH、chl a浓度的相关系数最大值海域为6月份的Point2(8°N,103.5°W)海区、2月份的Point4(12°N,97.5°W)海区和10月份的Point6(10°S,93.5°W)海区。EBP神经网络预报模型结果认为:基于产卵环境关键影响因子的方案2(以Point2的SST、Point4的SSH、Point6的chl a浓度、PS作为模型输入因子)和基于全部环境关键影响因子的方案3(以Point1与Point2的SST、Point3与Point4的SSH、Point5与Point6的chl a浓度、PS、PF作为模型输入因子)的两种神经网络预报模型均方误差较小,其准确率可达90%左右。     

太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)担轮幼虫的超低温保存研究

本文研究了六种抗冻保护剂GLY(甘油)、DMSO(二甲基亚砜)、PG(丙二醇)、EG(乙二醇)、DMA(二甲基乙酰胺)和Me OH(甲醇)在三种不同浓度下(5%、10%、15%,v/v)对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)担轮幼虫的毒性作用及冷冻保存的影响。太平洋牡蛎担轮幼虫毒性实验证明:抗冻保护剂的种类和浓度对太平洋牡蛎担轮幼虫产生的毒性强弱不同,在抗冻保护剂浓度为5%时,GLY、DMSO、PG、EG对太平洋牡蛎的毒性作用显著低于其他抗冻保护剂(P0.05);随着抗冻保护剂浓度增加到10%,GLY、DMSO、EG、Me OH对太平洋牡蛎担轮幼虫的毒性作用显著低于其他抗冻保护剂(P0.05);而抗冻保护剂浓度为15%时,GLY、DMSO对太平洋牡蛎担轮幼虫的毒性作用显著低于其他抗冻保护剂(P0.05),且随着抗冻保护剂浓度的升高,其对太平洋牡蛎担轮幼虫的毒性作用也增大。太平洋牡蛎担轮幼虫的超低温冷冻保存实验证明:以10%DMSO作为抗冻保护剂,采用分布降温法冷冻保存太平洋牡蛎担轮幼虫,28°C水浴解冻后担轮幼虫运动率达到(73.00±2.00)%,显著高于其他实验组(P0.05),其次为GLY组,且各浓度间差异不显著(P0.05)。该研究为太平洋牡蛎及其他贝类胚胎保存提供了科学依据,在贝类遗传育种和生物技术等方面具有一定的应用前景,具有重要的生产实践价值。     

西北太平洋柔鱼资源综合配置模型及管理策略探讨

柔鱼是我国远洋渔业重要的捕捞对象之一,如何综合考虑生态效益、经济效益和社会效益来科学制定渔业管理目标是确保柔鱼资源可持续利用的重要研究内容。本研究以Gordon-Schaefer生物经济模型为理论基础,利用1996—2008年我国鱿钓船在西北太平洋海域捕捞柔鱼的生产数据以及相关的经济数据,以生态效益(最大持续产量,MSY)、经济效益(最大经济产量,MEY)和社会效益(生物经济平衡点,BE)作为西北太平洋柔鱼资源优化配置的基础数据,考虑三个效益的不同权重建立了柔鱼资源综合配置模型,模拟不同备选方案下柔鱼的短期(1—5年)、中期(10年)及长期(20年)的渔业资源状况、经济效益及其社会效益。结果表明,西北太平洋柔鱼资源已处于充分利用状态,但尚未遭受过度捕捞;以方案8(MSY、MEY各占50%权重为管理目标)和方案2(MEY为管理目标)的中长期经济效益为最大,且资源状况保持最好,但社会效益较低;以方案3(BE为管理目标)的当前及短期效益较大,可以解决社会就业问题,但长期经济效益为最低,且资源状况最差;综合考虑各方面因素,最佳的备选方案为方案8和方案2,即适宜捕捞努力量应控制在3.94万—4.19万船次,可确保柔鱼资源量稳定在BMSY以上。     

论IPCC-AR4模式对影响西北太平洋热带气旋的大气动力环境场的气候特征模拟性能

评估了23个IPCC-AR4模式在低纬地区1948—1999年7—9月大尺度环流场的模拟性能,重点关注西北太平洋区域的西太副高、季风槽以及台风活动海域的垂直风切变。结果显示,绝大多数模式的7—9月低纬地区500hPa平均高度场、850hPa风场空间分布与NCEP都具有很高的相似性,但大多模式500hPa高度场存在系统性偏低,而850hPa风场偏强。所有模式模拟的西北太平洋副高脊线与NCEP都有一致的西南-东北走向,但有些模式的脊线位置偏离NCEP的较远。有4个模式没有模拟出类似于NCEP的季风槽线。综合模式对夏季热带环流场、西北太平洋副热带高压、季风槽以及西北太平洋热带气旋活动关键区域垂直风切变气候特征的模拟性能,按性能优劣,排在前10的模式依次是mpi_echam5、cccma_t63、gfdl_cm2_1、cnrm_cm3、cccma_t47、ukmo_hadgem1、ingv_echam4、ncar_ccsm3_0、csiro_mk3_5、mri_cgcm2_3_2a;排在后6位的模式是inmcm3_0、iap_fgoals1_0_g、ipsl_cm4、miroc3_2_medres、giss_eh、giss_er。     

黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺-南方涛动现象的关系

在黑潮入侵南海强弱的问题上,到底是太平洋年代际变化(Pacific Decadal Oscillation,PDO)还是厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)现象在起关键作用,目前还存在着较大争议。本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物,用120°E断面的高盐水数据和北赤道流分叉点(North Equator Current Bifurcation,NEC-Y)的南北变动进行相关分析,接着,进一步用学者所用的黑潮入侵指数(KI指数,Kuroshio intrusion index和NEC指数,North Equatorial Current index)与北赤道流分叉点南北变动进行相关分析。最后,用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法和相关关系分析法分别分析了PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点南北变动的关系并用NECP风场数据探讨其影响机制。结果表明:(1)通过对120°E断面的高盐水的KI指数、NEC指数与NEC-Y的相关分析,表明了北赤道流分叉点的南北变动能够很好地指代黑潮入侵南海的强弱;(2)通过PDO指数和Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析,发现PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性,都在0.5水平。这些良好的相关性表明了PDO和ENSO对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响;(3)当处于厄尔尼诺年(拉尼娜)时,赤道太平洋发生西(东)风异常,使得北赤道流分叉点偏北(南),使吕宋岛东侧的黑潮流速减弱(加强),黑潮入侵南海增强(减弱);当PDO处于暖(冷)阶段时,会加强热带太平洋的西(东)风异常,使得黑潮入侵南海增强(减弱)。     

基于IPCC预测结果的北太平洋海表面温度变化分析

利用IPCC-AR4气候模式诊断与比较计划(PCMDI)20C3M试验和A1B情景试验模拟数据,研究了在温室气体排放情景下,北太平洋海表面温度的变化及其对太平洋风应力旋度变化的响应。结果表明,温室气体中等排放A1B情景与20C3M情景相比,北太平洋年平均海表面温度表现为一致增温的趋势,且最大的增温中心位于黑潮及其延伸体区。与20C3M试验相比,CO2增加情景下北太平洋中部东风加强,增加向北的Ekman输送,使得北太平洋内区增温。风应力旋度零线也向北略有移动,导致黑潮延伸体向北移动并得到加强,从而引起延伸体区较强增温。风应力旋度零线的纬度附近产生的Rossby波,向西传播到黑潮延伸体区,进一步加强黑潮延伸体区的温度异常。海洋对北太平洋风应力场变化的局地响应及延迟响应,使黑潮延伸体海域海表面增温远大于周围海区。     

基于主成分和BP神经网络的智利竹筴鱼渔场预报模型研究

东南太平洋智利竹筴鱼Trachurus murphyi是我国大型拖网渔船队的重要捕捞对象。准确预报中心渔场是提高渔业生产能力的重要工作。本文根据2003—2009年我国船队在东南太平洋海域捕捞智利竹筴鱼的渔捞日志数据,结合海洋遥感获得的海表温度(SST)和海面高度(SSH)等海洋环境因子,利用主成分和BP神经网络方法对智利竹筴鱼中心渔场预报模型进行了研究。研究利用主成分分析法(PCA)得到累计贡献率在90%以上样本的主成分,综合考虑模型测试的精度与速度,基于原始样本和经PCA处理后的主成分分别建立了BP模型,其最优BP模型结构分别为5∶10∶1和3∶7∶1。研究结果表明,经PCA处理后的主成分所建立的BP神经网络模型在训练结果和测试结果上均要优于用原始样本建立的BP神经网络模型,两者的预报准确率分别为67%和60%。