孟加拉湾盆地构造特征与动力学演化:来自卫星重力与地震资料的新认识

为了揭示孟加拉湾盆地的构造特征和中生代以来的动力学演化,对研究区卫星重力数据进行滤波、梯度和延拓等深度处理,对相关地震剖面进行标准化处理,在研究区建立了8条主干剖面.自由空气重力异常及其深度处理结果显示在盆地西部、海岭内部及盆地东部分别发育北西向破碎带、近东西向断裂和北东向线性构造,分别反映了海底北西向扩张、海岭侵位及印度洋洋壳北东向俯冲的影响.主干剖面经标准化处理后划分出上白垩统-第四系5套层系,结合重力异常与地层厚度,将孟加拉湾盆地划分为西部坳陷、85°E海岭隆起、中央坳陷、90°E海岭隆起和若开坳陷5个构造单元.85°E海岭隆起内发育的多个孤立高隆起是热点幕式喷发的响应,控制着碰撞前盆地“西厚东薄”的沉积格局,而碰撞后孟加拉扇体系在始新世至中新世期间一直向南迁移,未受到海岭的明显影响.90°E海岭南段(7°~14°N)的俯冲消减促进了安达曼增生楔的向西生长,北段(14°~20°N)的俯冲作用则控制着若开坳陷、印缅增生楔和孟加拉湾盆地沉积中心的演化.构造特征和动力学演化分析表明盆地经历了原始大洋盆地(晚白垩世-早渐新世)和残留洋盆地(晚渐新世-)2个主要演化阶段.      

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。     

初夏孟湾风暴造成云南连续性强降水的中尺度分析

利用常规气象资料、物理量场、卫星云图和多普勒雷达资料对孟湾风暴影响下云南初夏出现的4次连续性强降水天气过程的中尺度特征及其环流背景条件进行了分析。结果表明：孟湾风暴在孟加拉湾海域生成后，生命史一般为2～3天，风暴云团云顶亮温低于-65℃；孟湾风暴以分裂中尺度对流云团、外围云系以及登陆减弱的本身沿孟湾槽前和副高外围的西南气流北上影响云南；高原低涡切变、辐合通道和西南风速的辐合为孟湾风暴东北上云南提供了有利的环流背景和动力条件；孟湾风暴影响云南在多普勒雷达回波上存在许多共同的特征，往往是絮状回波产生连续性降水，强度为35～45dBZ，整体回波偏东移，西南急流、“牛眼”结构和风随高度顺转等中尺度特征的存在，既有利于孟湾风暴带来暖湿气流向北输送，又有利于北上云系中对流回波的发展。     

苏门答腊岛西北海域中尺度涡源区特征与形成机制

孟加拉湾内和湾口附近有丰富的中尺度现象,本文利用2.0版可分辨低纬地区中尺度涡的Chelton数据集,通过溯源的方法得到中尺度涡的源地分布。苏门答腊岛西北海域(以5°N,94°E为核心的区域)是中尺度涡重要源区之一。通过拉格朗日方法的涡旋追踪表明,1993—2017年该海域(3°N—6°N、92°E—95°E),分别有57个气旋式和40个反气旋式中尺度涡。频谱分析显示海表面高度异常存在180 d和360 d两个显著周期。地形和风场的共同作用是该海域产生中尺度涡的动力机制：沿5°N西传的罗斯贝波在海岭地形的作用下触发了中尺度涡的生成;赤道风场是源区重要的能量来源,局地风场能诱发中尺度涡的极性。本研究也揭示了以往文献虽刻画了苏门答腊岛西北部海域为高涡动能区,却没有识别出较多中尺度涡的原因。     

MJO活动对云南5月降水的影响

本文分析了1979～2008年5月MJO(Madden and Julian Oscillation)不同位相上大尺度环流对流和水汽输送的异常情况及其对云南5月降水的影响。按MJO活动中心位置从西向东分为8个位相, 在不同位相上, 云南5月降水呈现出明显的差异:第4～6位相(MJO对流中心位于赤道印度洋中部至西太平洋)降水偏多, 而第7～8位相(赤道太平洋中部以东)和第1～3位相(赤道印度洋中西部)降水偏少, 其中以第6位相的降水正异常和第2位相的负异常最为显著。在MJO 1～8位相中, 对流主体从热带印度洋东移。在第1～3位相, 孟加拉湾还未形成西南向水汽输送, 而云南又处于水汽辐散区, 降水较少;第4位相时对流主体到达90°N附近, 部分对流云系向孟加拉湾北传, 并在孟加拉湾生成气旋性环流, 向云南输送水汽, 云南降水增多;第5位相时对流主体传到南海, 部分对流云系在南海北传, 同时在南海形成北传的气旋性环流;第6位相时赤道MJO对流主体虽然东移出孟加拉湾, 但孟加拉湾和南海的两个气旋性环流依然继续北传, 孟加拉湾气旋东部的西南风和南海气旋西部的东北风在云南交汇, 云南被强烈的水汽辐合区控制, 降水最充沛。第7～8位相时, 对流主体减弱, 东移到南海和西太平洋一带, 孟加拉湾转向为偏北风, 停止向云南输送水汽, 且云南处于水汽辐散区控制, 降水偏少。因此, MJO主体在东传过程中, 激发了热带对流在孟加拉湾和南海两条通道上的北传, 强盛的水汽输送和两个海区气旋环流的有利配置是造成云南5月降水的重要原因。     

5月孟加拉湾风暴不同移动路径典型个例的大气环境场对比分析

利用JTWC最佳路径数据集及欧洲中心ERA-Interim再分析资料,分析了5月孟加拉湾气旋和风暴的活动特征,并重点分析了4个不同路径的典型孟加拉湾风暴大气环境场差异,初步探讨了影响风暴移动的关键大气环流因子。研究表明:5月孟加拉湾风暴路径分为北上、东北移、西北移、转向4种,其中东北移路径最多,北上路径最少;孟加拉湾风暴的生成和移动与阿拉伯副热带高压和西太平洋副热带高压的相对强弱和位置,以及中高纬度槽脊波动密切联系,同时还与孟加拉湾风暴的生成位置有一定关系,10°N以北孟加拉湾海域生成的风暴容易东北移,10°N以南孟加拉湾海域生成的风暴却容易西北移,这与西太平洋副热带高压边缘不同引导气流的作用有关;孟加拉湾风暴移动路径还与高空急流变化有关,风暴有趋于高空急流右侧辐散区运动的趋势;孟加拉湾风暴生成于弱的垂直纬向风切变区,纬向风移动增强的方向指示孟加拉湾风暴移动的方向。     

孟加拉湾季风爆发可预测性的分析和初步应用

基于季风区对流层中高层副高脊附近的经向温度梯度能表征季节转换和季风爆发的物理本质这一事实,使用1980—1999年过渡季节期间(3～5月)逐日和月平均的NCEP／NCAR高空温度场再分析资料,对该温度梯度潜在的预报季风爆发进行了分析。结果表明：在已知初始时刻孟加拉湾季风区对流层中高层经向温度梯度的前提下,依据初始时刻的经向温度梯度和气候平均的经向增温率梯度,可以对孟加拉湾季风爆发的迟早做出定性预测。另外,由于孟加拉湾地区季风爆发日期与3月份青藏高原上空对流层中高层气温有显著相关,故前期高原上空对流层中高层的气温高低也是判断孟加拉湾季风爆发迟早的重要因子。对2000年和2001年孟加拉湾季风爆发迟早定性预测的结果表明,这两种预报方法具有潜在的应用价值。     

孟加拉湾风暴对高原地区降水的影响

利用卫星遥感数据TRMM(3B42)与地面观测数据变分订正后的降水量资料、TBB资料、NCEP/NCAR再分析资料,对1998 2010年25个孟加拉湾风暴的登陆路径、强度、冷空气入侵及大气季节变化对高原地区降水的影响进行了分类统计分析,结果表明:(1)孟加拉湾风暴是造成高原地区降水的重要天气系统,最活跃的时段集中在5月和10 11月,对高原地区的影响主要以降水为主;(2)在孟加拉湾风暴登陆的3条路径中,东北路径对云贵高原和青藏高原东南部地区影响最大,西北路径登陆风暴主要影响青藏高原南部地区,偏西路径登陆风暴对高原地区影响最小;(3)东北路径登陆风暴,热带风暴强度比飓风强度给高原地区带来更强的降水,而西北路径飓风强度风暴的影响较大;(4)当东北路径孟加拉湾风暴与云贵高原地区冷空气相遇时,其降水量比无冷空气配合时大2个等级;(5)孟加拉湾风暴活动时段存在5月和10 11月两个峰值,因季节性的大气环流(引导气流)和水汽输送(强弱)以及热带气旋生成基本条件的不同,导致了高原地区降水程度的差异。     

阿拉伯海和孟加拉湾夏季风气候特征的差异

利用 1 958— 1 997年 3— 1 1月 NCEP/NCAR850和 2 0 0 h Pa再分析风场资料 ,研究了南亚夏季风活动的气候特征。发现南亚不同区域的经、纬向风季节变化及纬向风的峰型结构差异明显。夏季在阿拉伯海和孟加拉湾分别有两个最明显西南风速中心 ,这两个地区的西南风活动明显不同 ,孟加拉湾西南风出现及向北推进到2 0°N时间比阿拉伯海明显偏早 ,结束时间偏晚 ,是南亚季风区西南夏季风维持时间最长的地区。对比分析强、弱夏季风年 6— 8月高、低层经、纬向风距平垂直切变矢量风场发现 ,热带低纬度越赤道气流及南亚季风区的流场结构明显不同。