Modelling of Ocean Shallow Convection under Fast Ice in the Arctic

Ocean convection in the Antarctic has been studied many times and has been revealed to be responsible for ice-cover reduction. In the Arctic, proof of that phenomenon has not been documented. It is believed that this phenomenon happens on a smaller scale in the Arctic when local circulation of deep warmer water melts and slows ice production. An example of this is the North Water (NOW) polynya in northern Baffin Bay. A polynya is an area of open water in an otherwise ice-covered area. As ice forms under the fast ice near the boundary of the polynya, ocean salts (brine) are ejected from the newly formed ice. This water, which has an increased concentration of salt, sinks and is replaced by warmer water from below, and this slows ice formation. In our study a coupled one-dimensional thermodynamic snow–fast ice model incorporating ocean heat flux input via a shallow convection model was used. Ice thickness was calculated using a thermodynamic model that included a current-induced entrainment model and a convection model to account for brine rejection during ice growth. Atmospheric observations from Grise Fiord and Thule and ocean profiles around the NOW polynya near these sites were used as input to the model. This purely thermodynamic study enables us to obtain ice thickness values that can be compared with qualitative observations. This modelling study compares two sites related to the NOW polynya. The results indicate that the shallow convection model simulates the reduction of fast ice near Thule but not near Grise Fiord.     

北极涛动和南极涛动的年变化特征

北极涛动(Arctic Oscillation,简称AO)和南极涛动(Antarctic Oscillation,简称AAO)分别用于描述北半球和南半球热带外气候变率的主要模态,它们分别是北半球和南半球中纬度和高纬度之间气压变化的跷跷板结构.作者利用1958年1月～1999年12月的NCEP/NCAR全球再分析月平均资料、北极涛动指数IAO和南极涛动指数IAAO来研究AO和AAO的年变化特征以及AO和AAO与纬向平均的月平均各要素场的相关系数随纬度和月份的变化规律.     

300 hPa北极涡年际及年代际变化特征的研究

利用NCEP/NCAR 1949—2002年月平均再分析高度场资料,通过线性倾向估计、二项式系数加权平均、Morlet小波分析等诊断方法,系统地讨论了300 hPa北半球极涡面积、强度及中心位置的年际和年代际变化特征,结果表明:(1)年平均北极涡的面积在20世纪70年代中期之前在总的上升趋势中有几次较小的波动,之后在总体下降趋势中有几次较大的起伏;Ⅰ、Ⅱ区的线性变化趋势非常小,Ⅳ区最大,夏季的年际变化相对明显一些,秋季变化最弱,各季节均有线性收缩趋势,冬季幅度最大,秋季最小。(2)年平均极涡强度的年际、年代际变化特征与极涡面积有相似之处,但不同年份存在显著差异;各分区的强度变化与北半球类似(特别是Ⅰ区);夏季的年际变化幅度最大,春、夏季年代际变化的特征明显,秋季最弱。(3)北极涡中心位置通常并不在北极点,各分区极涡总面积所占的百分比有明显差异,且有月际变化,这些差异与海陆热力差异造成的环流的差异密切相关;极涡的主要位置有一定的年际、年代际变化特征;极涡中心位置主要偏向亚洲大陆及太平洋一侧。     

南海-热带东印度洋海温年际变化与南海季风爆发关系的初步分析

对５月东亚至热带东印度洋表面温度距平主要特征向量场的分析表明，以苏门答腊为中心的热带海洋温度异常与南海季风爆发有密切关系。当该海域海温较常年偏暖（冷）时，南海季风爆发往往迟（早），它可能是通过影响中南半岛与其南方热带海洋之间经向热力差异的变化来实现的。分析了从冬到夏南海－热带东印度洋海温距平主要特征向量场的时空演变，末夏初以苏门答腊为中心的热带海温距平场特征可以追溯到冬季南海海温场的变化，后者与南     

北极涛动年代际变化对东亚北部冬季气温增暖的影响

利用NCEP／NCAR再分析资料中的地表气温资料,分析了1949-1999年东亚北部地区冬季气温的变化。结果表明,从20世纪70年代中期开始东亚北部的气温显著升高,具有明显的年代际变化特征。这种气温的异常变化主要受东亚冬季风的直接影响。近二十几年来,北极涛动对东亚冬季风的影响越来越显著,北极涛动维持在正位相并持续增强,同期东亚冬季风持续减弱。研究表明,北极涛动持续增强的趋势是东亚北部地区冬季增暖的重要原因之一。     

印度洋海表温度主模态及其与亚洲夏季季风的关系

分析了印度洋SST主模态的时空特征,并探讨其对亚洲夏季季风的影响,结果表明:印度洋SST主模态的主要特征为整个海盆一致的增温趋势,主要具有准3 a和准11 a周期,在1976/1977年和1997/1998年分别具有两次年代际显著增温。印度洋SST主模态与中国雨区夏季降水有很好的关系,其增温趋势与华北、东北南部、华南东部和西南西部降水减少,长江中下游地区、东北北部和西北地区降水增多具有很好的关系,并与长江中下游梅雨雨量具有较好的正相关关系;其变化趋势对亚洲夏季季风系统具有显著影响,在高空,使南亚高压、高原南侧的高空东风以及从南海、东南亚至西南印度洋的高空越赤道气流减弱,但增强10°—20°N、40°—110°E的北风;在中层,使西北太平洋副热带高压强度偏强,面积偏大;在低层,增强索马里越赤道气流,但却削弱印度夏季季风低层环流,并且在加强东亚地区的低层南风在中国长江中下游地区及其以南地区的同时减弱华北地区的低层西南风;地面,使亚洲大陆的气压升高;与对流层整层垂直积分水汽输送通量的相关分布与低层环流的相似。因此,印度洋SST主模态的上升趋势是亚洲夏季季风趋于减弱和中国雨带南移的一个原因。     

海底地震仪自噪声分析

海底地震仪是海上观测天然地震的主要手段,仪器所记录到的噪声分为环境噪声和仪器噪声。本文利用2018年9月3日—2019年7月1日期间浯屿岛海底地震观测台所采集到的数据,对海洋环境下的强震型海底地震采集站和宽频带海底地震采集站进行仪器自噪声分析,利用两道互相关模型,采用加窗平均周期图法计算功率谱,通过1/3倍频程积分作平滑处理,得到仪器自噪声功率谱密度图。对比分析相同型号仪器的自噪声功率谱,发现相同仪器的自噪声变化趋势一致,但自噪声大小有差异,且这种差异对于不同仪器、相同仪器的不同分量也存在不同。     

南印度洋副热带偶极模在ENSO事件中的作用

南印度洋副热带偶极模（Subtropical Dipole Pattern,SDP）是印度洋存在的另一种很明显的偶极型海温差异现象,在年际和年代际尺度上均有十分明显的表现.而目前有关印度洋海气相互作用的研究主要集中在赤道印度洋地区,针对南印度洋地区的工作还比较少,特别是有关南印度洋海温与ENSO（El NiDo-Southern Oscillation）事件关系的研究.本文初步探讨了年际尺度上南印度洋副热带偶极型海温变化差异与ENSO事件的关系,发现SDP与ENSO事件有密切的联系,SDP事件就像连接正负ENSO位相转换的一个中间环节,SDP事件前后期ENSO的位相刚好完全相反.进一步,本文通过分析SDP事件前后期海温、高低层风、低层辐合辐散、高空云量和辐射等的变化特征研究了南印度洋偶极型海温异常在ENSO事件中的作用,结果表明：SDP在ENSO事件中的作用不仅涉及海气相互作用的正负反馈过程,还与热带和副热带大气环流之间的相互作用有关,特别是与东南印度洋海温变化所引起的异常纬向风由赤道印度洋向赤道太平洋传播的过程等有十分直接的关系;同时,SDP对ENSO事件的影响在很大程度上还依赖于大尺度平均气流随季节的变换.     

北极巴罗Elson湖过去450年气候与环境变化记录

北极阿拉斯加巴罗地区Ｅｌｓｏｎ湖长６０ｃｍＡＢ—６７钻孔岩芯提供了过去４５０年连续的高分辨环境变化记录。综合分析２１０Ｐｂ测年、沉积物粒度、有机质、化学元素和微体古生物化石等资料，一致反映出巴罗地区过去４５０年的气候、环境变化过程存在如下３个阶段：１）大约１５４０～１７４０年，为低海面寒冷时期；２）１７４０～１８２７年，为气候转暖－海侵过渡时期；３）１８２７年至今，为继续海侵－气候波动变暖时期。其中１８００年前后和１９４０年前后，气温较高。１９２１～１９９３年巴罗的气温记录说明，北极地区气温不仅有明显的１０ａ和６０ａ周期变化，而且年平均温度变幅极大，达４．５℃。显示极地气候变化特别强烈并不反映大幅度升温。近２０年来的变暖趋势是１８２７年以来自然的气候波动变暖的继续。     

ESI高影响论文揭示的北极自然科学研究特点

在全球气候持续变暖背景下,北极地区冻土退化、冰川退缩、海冰减少等导致了一系列的生态环境问题,同时也使得资源勘探开发与国际新航道开通成为可能,北极地区的重要性日益凸显.依据2009—2019年6月期间有关北极研究的408篇ESI高影响论文,对发文量、主要作者、研究机构、国家、研究方向等字段进行分析,从自然科学角度,宏观而...