中国大陆降水时空变异规律——Ⅲ. 趋势变化原因

中国大陆现代降水表现出若干长期变化特征,对现代降水趋势性变化的原因,目前还没有很好了解。结合多种资料分析以及前人研究成果,对中国大陆近几十年降水变化趋势的原因进行了探讨,得到以下初步认识:① 现代降水量变化趋势具有明显的地域性差异,全国平均没有表现出显著增加或减少的长期变化,但强降水事件频率和降水量出现明显增多,而小雨事件特别是痕量降水事件显著减少。② 再分析资料表明,最近几十年全国水汽净收支量在一定程度上增加了,实际观测资料显示近地面和对流层中下层空气比湿或大气可降水量出现较明显上升趋势。③ 代用资料序列分析显示,全国大部地区近几十年降水变化仍处于晚近历史时期正常自然波动范围内;近百年观测的降水量序列也表明,黄淮海地区降水具有多重时间尺度相互叠加作用特点,低频自然气候变异的影响信号有清晰表现。④ 人类活动引起的大气中温室气体浓度增加对全国或东部季风区现代降水变化影响的信号,目前仍难以识别;区域性近地面风速减弱导致的雨量观测系统偏差以及大范围气溶胶浓度增加,可能是东部季风区大多数台站观测到的强降水事件频率增加和小雨频率显著减少的两个重要原因。⑤ 主要与城市化影响相关的地面观测资料系统偏差,可以部分解释现有分析表明的短历时强降水事件频率和累计降水量增加现象,同时也很可能是城市台站小雨和痕量降水事件频率明显下降的另一重要原因。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

秋季南黄海浮游动物分布及其影响因素

基于2007年秋季在南黄海（32°20'~37°00'N;124°E以西）进行的浮游动物及环境因子大面调查;分析了秋季南黄海浮游动物种类组成、分布特征及其影响因素;主要结果如下:共鉴定浮游动物113种（不包括25种浮游幼体）;中华哲水蚤（Calanus sinicus）、强壮滨箭虫（Aidanosagitta crassa）、磷虾幼体（Euphausia larvae）和小齿海樽（Doliolum denticulatum）是秋季优势种;浮游动物丰度为（156.37±12.04）ind/m3;生物量为（172.57±10.41）mg/m3;与历史调查数据相比;本航次浮游动物丰度和生物量相对处于较高水平;磷虾幼体分布趋势与中华假磷虾（Psudeuphausia sinica）一致;说明秋季是中华假磷虾种群的一个重要的补充时期;小齿海樽在南黄海的大量出现系自身种群补充的结果;精致真刺水蚤（Euchaeta concinna）和肥胖软箭虫（Flaccisagitta enflata）主要分布在深水区;在近岸海区很少出现。中华哲水蚤、强壮滨箭虫丰度高值区倾向分布于海洋锋附近;进一步佐证了海洋锋对浮游动物的积聚作用。     

莱州湾拟哲水蚤Paracalanus sp.发育期丰度组成和个体大小季节变化

拟哲水蚤是莱州湾桡足类中周年出现的优势种;是上层鱼类幼鱼早期开口饵料的重要贡献者;掌握其种群动态分布特点;有利于了解湾内生物环境状况、次级生产力生产水平。基于2011年5月至20 12年4月采集的浮游生物资料的分析结果显示;莱州湾拟哲水蚤的发育期丰度组成和个体大小均表现了明显的季节变化。调查季节中;4-6月以成体居多;其他季节以桡足幼体CⅢ-CⅤ较多;其中10-11月和3月主要由后期桡足幼体CⅣ和CⅤ期构成。成体中以雌体为主导;雌/雄比介于1.46~9.62;该比值在3-4月最低;10-11月最高。拟哲水蚤各期桡足幼体和成体个体大小以4-5月最大、8月最小;并与水温表现出明显的负相关。拟哲水蚤桡足幼体和成体的总生物量月变化与丰度变化相同;即以8月值最高;3-5月值最低;月均值为2.69 mg/m3（以碳计）;日生产力估算值为0.74 mg/（m3·d）（以碳计）。由上述结果;推测莱州湾拟哲水蚤的种群结构周年变化主要可分3个阶段;4-6月是莱州湾拟哲水蚤开始繁殖期;7-8月为种群数量快速增长期;9月之后为种群增长相对停滞期。     

胶州湾表层海水碳酸盐体系的季节变化

根据2007年8月(夏季),11月(秋季),2008年1月(冬季)和2010年4月(春季)在胶州湾海域测得的p H、溶解无机碳(DIC)、总碱度(Alk),以及通过以上参数计算得到的二氧化碳分压(p CO2)的数据,结合现场的化学、水文、生物等参数,探讨和分析了该海域的二氧化碳各参数的分布特征、季节变化和影响因素。结果表明:胶州湾p H、DIC、Alk和p CO2的年变化范围分别为:7.77—8.30,1949.2—2201.8μmol/kg,2033.9—2382.5μmol/kg和89.9—745.3μatm,均呈现明显的时空变化。温度是影响胶州湾碳酸盐体系的主要影响因素之一,同时陆地径流和降水会降低海水碳酸盐体系中各参数的含量,但是人类活动和生物活动也会在一定程度上增加DIC、Alk和p CO2的含量。     

中国近海以及邻近海域海洋再分析产品(CORA)中季节内变化的评估

A regional reanalysis product—China Ocean Reanalysis(CORA)—has been developed for the China's seas and the adjacent areas. In this study, the intraseasonal variabilities(ISVs) in CORA are assessed by comparing with observations and two other reanalysis products(ECCO2 and SODA). CORA shows a better performance in capturing the intraseasonal sea surface temperatures(SSTs) and the intraseasonal sea surface heights(SSHs) than ECCO2 and SODA do, probably due to its high resolution, stronger response to the intraseasonal forcing in the atmosphere(especially the Madden-Julian Oscillation), and more available regional data for assimilation. But at the subsurface, the ISVs in CORA are likely to be weaker than reality, which is probably attributed to rare observational data for assimilation and weak diapycnal eddy diffusivity in the CORA model. According to the comparison results, CORA is a good choice for the study related to variabilities at the surface, but cares have to be taken for the study focusing on the subsurface processes.     

A statistical analysis of mesoscale eddies in the Bay of Bengal from 22–year altimetry data

本文使用一种基于SLA数据的涡旋识别方法,通过22年的AVISO高度计测高数据对孟加拉湾的中尺度涡特征进行了研究。本文主要分析了孟加拉湾涡旋的地理分布、涡旋极性、涡旋生命周期和传播距离、涡旋产生和消失位置、涡旋传播方向和移动轨迹、涡旋运动特征、涡旋属性的演化以及涡旋活动的季节和年际变化等特性。涡旋主要分布在孟加拉湾西部海域,并且大部分涡旋向西移动。涡旋极性分布显示气旋涡更经常出现在湾的西北部和南部,而反气旋涡主要出现在湾的东部。在22年间,共追踪探测到生命周期超过30天的气旋涡565个、反气旋涡389个;对所有生命周期和传播距离而言都是气旋涡数量居多。所有观测到的涡旋的运动属性分析显示气旋涡的涡旋平均振幅大于反气旋涡;对平均半径和平均移动速度而言,气旋涡和反气旋涡相差不大。而且,涡旋属性演化显示生命周期超过90天的涡旋具有明显的双阶段演化特征,包括一个前50天的涡旋成长阶段和一个50天之后的涡旋消亡阶段。针对涡旋活动的季节变化,气旋涡在春季居多而反气旋涡在夏季较多;长生命周期的涡旋季节分布显示在孟加拉湾涡旋活动具有明显的季节分布特征。涡旋数量的年际变化与EKE变化有一个明显的负相关。     

南海中尺度涡强度的季节和年际变化分析

为了研究南海中尺度涡强度的季节和年际变化规律,利用Matlab提取50 a(1958~2007年)简单海洋资料同化(Simple Ocean Data Assimilation,SODA)月平均数据集中流场和海表面高度场数据,应用一个涡旋自动探测算法对南海中尺度涡初始生成位置进行分析,并分析了海表面高度异常均方根值的季节变化和年际变化。结果表明:50 a里南海中尺度涡主要分布在吕宋岛西北海域、吕宋岛西南海域和越南以东广大海域,秋、冬季中尺度涡能量较高,春季中尺度涡最弱,中尺度涡强度高值区年际变化明显。从季节变化上看,海面高度异常均方根春、夏季最小,秋冬季最大;从年际变化上看,与同时期Nino3指数有显著负相关,周期大约为3 a。     

近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化

为了研究近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化,本文利用海洋客观分析数据MOAA GPV(Grid Point Value of the Monthly Objective Analysis)以及P-vector方法计算了北太平洋绝对地转流,探讨了2001~2013年期间厄尔尼诺与北赤道流输运之间的关系。在此期间发生的4次厄尔尼诺事件中,北赤道流输运在2002~2003、2006~2007、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期都出现了明显的增强,但是在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期并没有明显的增强。进一步分析发现,在2002~2003年、2006~2007年、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期,10°N以南的热带西北太平洋区域出现了负的海面高度异常和气旋式环流异常,这主要是由热带环流区域出现的西风异常和正的Ekman抽吸通过Rossby波西传到热带西太平洋区域所致;但是在2004~2005年厄尔尼诺成熟期,海面温度异常的分布明显不同,西风异常和正的Ekman抽吸异常明显北移,导致负的海面高度异常和气旋式环流异常出现在了10°N以北的西北太平洋区域,使得北赤道流输运在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期没有明显的增强。     

POM模式在日本南部黑潮路径变异研究中的应用

日本南部黑潮路径变异对北太平洋地区的气候和环境具有显著的影响,对黑潮路径变异的研究具有重要的意义。本文利用POM(Princeton Ocean Model)数值模式模拟了日本南部黑潮的路径变异情况,分析了黑潮大弯曲路径形成的可能机制。研究结果表明,当黑潮处于非大弯曲路径时,相对位势涡度的平均值呈现递减趋势,说明日本南部低位势涡度水在不断积累,这样会使得四国再循环流的强度增强,迫使黑潮保持平直路径,同时,近岸黑潮垂直流速剪切增大,斜压不稳定性的作用也逐渐增大;当黑潮从非大弯曲路径向大弯曲路径过渡时,再循环流强度的减弱会导致黑潮的流速剪切减小。根据海表高度异常场以及海洋上层流场信息发现,近岸黑潮附近的气旋涡会随着再循环流区域反气旋涡的东侧向南运动,最终导致黑潮大弯曲的发生。分析涡流的能量,结果显示,黑潮大弯曲路径的形成与斜压不稳定性密切相关。