格陵兰冰盖表面消融研究进展

冰盖表面消融是格陵兰冰盖物质平衡的重要组成部分, 已成为近年来格陵兰冰盖研究的热点. 格陵兰冰盖表面消融研究的关键在于理解冰盖融水的产生、 运移和释放等水文过程, 需要解决如下关键科学问题: 1) 冰盖表面产生了多少融水;2)冰盖表面水文系统具有什么特征; 3)冰盖表面融水如何影响冰盖运动; 围绕这些科学问题, 总结了格陵兰冰盖表面消融的研究进展. 冰盖表面消融建模、 冰盖表面湖的信息提取与面积特征变化、 深度反演与体积量算等是目前研究冰盖表面融水量的主要途径, 冰盖表面湖、 冰盖表面径流、 锅穴与冰裂隙等表面水文要素的空间分布规律研究则可用于揭示冰盖表面水文系统特征, 冰盖表面融水与冰盖运动速率的关系、 表面融水进入冰盖内部与底部的水文过程是目前揭示表面融水如何影响冰盖运动的主要手段.     

广东前汛期降水与南海北部风场准双周振荡的关系

利用1961—2008年广东逐日降水、NCEP/NCAR逐日再分析资料,先采用EOF分析、相关分析定义了影响广东前汛期降水的850 hPa关键区——“南海北部风场指数”,再利用功率谱分析、Lanczos时间滤波器等方法研究了近48年广东前汛期降水与南海北部风场指数的低频振荡特征,并研究了广东暴雨与南海北部风场指数准双周振荡的关系。结果表明,广东前汛期降水与南海北部风场指数均以准单周、准双周振荡为主,而30～60天的季节内振荡不显著。南海北部风场指数与广东前汛期降水准双周振荡序列存在显著正相关,且明显高于准单周振荡序列的相关。近48年4—6月南海北部风场指数的准双周振荡波峰前后3天(个别4天)的广东省前汛期暴雨出现概率为78.2%。最后利用合成分析方法分析了南海北部风场指数准双周振荡的波峰附近有典型西南风暖区暴雨发生的大气环流场演变特征,可为广东暖区暴雨过程的中期预报提供参考依据。      

南海海面风、浪场时空变化特征及其关系分析

利用长时间序列的卫星观测数据,对南海海域的风、浪场时空分布及其相互关系进行了分析。结果显示,海面风距平场VEOF分解后得到的第一模态具有明显的季节变化,即季风特征,说明季风是影响整个南海风速的主要因素;第二模态具有较强的区域变化特征,是季风转换时期的距平场特征;第三模态反映的是海面风距平场受陆地地形影响所表现的分布特征。有效波高距平场EOF分解后得到的第一模态、第二模态与风距平场的前2个模态的空间分布较为相似,并且,风、浪距平场第一模态间的相关系数达0.76,均说明南海作为边缘海其波浪场与风场变化有很好的相关性。有效波高第三模态的分布与风场的第三模态相关性较弱,反映的是受海底地形影响所表现的分布特征。     

Remote sensing backscattering model for sea ice： Theo-retical modelling and analysis

Remote sensing has been used in Antarctic studies as an earth observation technique to study the polar region. A remote sensing forward model is an important tool in polar research to study and understand scattering mechanisms and sensitivity of physical parameters of snow and sea ice. In this paper, a reliable theoretical model to study sea ice is developed. The theoretical model in a prior work was improved by including multiple-surface scattering, based on an existing integral equation model and additional second-order surface-volume scattering. This model is applied to a desalinated ice layer above thick saline ice and ana- lyzed using different frequencies, bottom surface roughness and sea-ice layer thickness. Improvement in calculation of the back- scattering coefficient of the sea-ice layer is investigated for both co-polarized and cross-polarized returns. The effect on each scat- tering mechanism is also investigated, to understand in more detail the effect of surface multiple scattering and second-order sur- face-volume scattering. Comparisons are also made with field measurement results, to validate the theoretical model. Results show improvement in the total backscartering coefficient for cross-polarized return in the studied range, suggesting that multiple-surface scattering and surface-volume scattering up to second order are important scattering mechanisms in the sea-ice layer and should not be ignored in polar research.     

全球海域大风频率精细化统计分析

利用1999年8月-2009年7月高精度、高分辨率的QN（QuikSCAT／NCEP）混合风场,对全球海域6级以上的大风频率进行统计分析,为航海、防灾减灾、海洋能开发等提供科学依据。结果表明,全球海域6级以上大风频率具有很大的区域性、季节性差异：1）南北半球西风带海域的大风频率明显高于其余海域,尤其是南印度洋“咆哮西风带”海域出现频率最高,高值中心在60％以上。30°N以内低纬度大范围海域的大风频率整体较低,基本在10％以内,仅在阿拉伯海、琉球群岛——台湾岛——南海大风区一带、南印度洋的马达加斯加——澳大利亚一带存在以东西向椭圆状海域,在20％-40％;2）冬半球的大风频率远大于夏半球,1、4、10月南北半球西风带海域的大风频率明显强于其余海域,7月南半球西风带海域的大风频率较高,北半球大部分海域在10％以内,阿拉伯海、孟加拉湾、南中国海,由于受到强劲西南季风的影响,为北半球的大风频率相对大值区,尤其是阿拉伯海大部分海域在50％以上,大值中心甚至高达90％以上。     

2011年夏季台湾海峡上升流的变化特征及其与风场的关系

根据2011年6月27日至7月4日台湾海峡航次的调查资料,结合6月1日至8月31日海表温度和风场的卫星遥感数据,分析了平潭附近海域、澎湖北部海域、东山附近海域、台湾浅滩东南部海域上升流的变化特征及其与风场的关系.以海表温度差值(SSTd)来反映上升流强度,该值负值越大,上升流强度越强,分析可知:在2011年夏季,平潭附近海域上升流的强度除了7月中、下旬和8月底外,其余时段较为稳定.SSTd值与局地沿岸风速存在滞后3 d左右的相关关系,特别是稳定持续的西南风对其强度有较大的影响.澎湖北部海域上升流的SSTd值在-1℃左右,强度相对较小,且6、7月比8月时强盛,局地风场对澎湖北部海域上升流有一定的影响,但不是主要影响因素,而是由地形和风共同作用.东山附近海域上升流的强度并不稳定,在6、7月变化较剧烈,到8月SSTd值稳定在-3℃左右,SSTd值的变化对于局地沿岸风的响应同样存在一个3 d左右的滞后时间,除此之外还与上升流中心的水平变动有关.而台湾浅滩东南部海域上升流虽有波动,但持续存在,且6、7月比8月时强盛,其变化与局地风场的关系不大,主要受海流和地形等其他因素的影响.     

1957～2002年南海—北印度洋海浪场波候特征分析

利用ERA-40海表10 m风场驱动第三代海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ,得到南海—北印度洋1957年9月至2002年8月的海浪场,并分析其波候(风候)特征.研究发现如下主要特征:(1)该海域的波高波向、风速风向受季风影响显著;(2)北印度洋大部分海域的海表风速呈显著性逐年线性递增趋势,大约0.01～0.02 m/(s·a),南海线性递增的区域则较少,有效波高呈显著性逐年线性递增的区域主要集中在低纬度中东印度洋(约0.003～0.006 m/a)、索马里附近海域(大约0.002～0.005 m/a)、南海大部分海域(约0.002～0.004 m/a),线性递减的区域主要集中在孟加拉湾海域(约-0.002 m/a);(3)Nino3指数与南海—北印度洋的海表风场、浪场存在密切的关系;(4)南海—北印度洋的海表风速与有效波高存在5.2a左右的共同周期,南海的海表风速、有效波高还存在2.0a左右的共同周期,北印度洋的海表风速、有效波高还存在26.0a的长周期震荡.     

近45 年南海-北印度洋波浪能资源评估

利用 ERA-40海表10 m 风场驱动第三代海浪数值模式(WAVEWATCH-,Ⅲ简称 WW3),得到南海–北印度洋1957年9月~2002年8月的海浪资料,计算该海域的波浪能,分析波浪能流密度的四季分布特征、不同能级出现的频率及波浪能流密度的稳定性,为海浪发电、海水淡化等选址提供依据.研究发现,南海–北印度洋海域蕴藏着较为丰富的波浪能:(1)南海–北印度洋大部分海域的年平均波浪能流密度在2 kW/m 以上,大值区位于南海、孟加拉湾、索马里附近海域.(2)南海–北印度洋海域波浪能流密度大于2 kW/m 和大于4 kW/m 出现的频率都较高.(3)南海–北印度洋的波浪能流密度具有较好的稳定性,春季、秋季、冬季的稳定性好于夏季,南海的稳定性好于北印度洋     

近45 年北印度洋海表风、浪特征研究

基于第三代海浪数值模式(WAVEWATCH-Ⅲ),以ERA-40海表风场为驱动场,得到北印度洋1957年9月～2002年8月的海浪场,并分析其特征.研究发现,北印度洋1958～2001年年平均海表风速和有效波高均呈缓慢递增趋势;北印度洋的海表风速、有效波高存在2.36～5.2 a左右的共同周期及26 a的长周期震荡;北印度洋海域年平均海表风速、有效波高的突变形势与冬季相似,突变期在20世纪80年代初.本研究可以为在北印度洋这一重要战略通道上作业的船只提供重要参考.     

基于卫星遥感数据的全球表层流场反演重构

利用2000—2008年的卫星高度计资料和QuikSCAT风场资料,反演了全球的海表的地转流和Ekman流,将两者合成后生成了0.5°×0.5°的逐周全球表层流产品。在计算Ekman流的时候,引入了权重函数,改进了Lagerloef方法中Ekman流在25°S和25°N上的不连续问题。分析表明:卫星资料反演的流产品能够反映出海表流场的特征,将其分别与TAO观测和SCUD流产品进行定量化的比较显示,所得流产品具有较高的反演精度和可信度,说明改进的方法是有效的。