北太平洋的年代际振荡与全球变暖

通过回顾和总结前人工作,特别是有关北太平洋年代际振荡的研究,针对近50年来北太平洋中纬度海温变冷的现象进行了分析与讨论。从全球气候变化的角度,总结了影响北太平洋中纬度海温变冷现象的几种可能机制,推测了全球气温变暖可能会对北太平洋的直接或间接影响,归纳指出了研究该问题的复杂性与目前面临的困难。     

海洋涡旋在模态水形成与输运中的作用

模态水在全球气候变化中有着重要作用.但是由于缺乏海洋次表层的高分辨率观测,对空间尺度为百公里的海洋中尺度涡旋如何影响空间尺度大于千公里的模态水的认识仍然欠缺.为了解决这一科学难题,在科技部的支持下,实施了一次成功的海上观测试验.系统梳理了基于该观测数据所发表的有关涡旋影响模态水潜沉和输运的主要研究成果:①捕捉并揭示了中尺度涡导致混合层水潜沉的过程和动力机制;②发现了中尺度涡携带模态水迁移的新路径;③阐明了模态水多核结构的形成机制.研究结果揭示了黑潮延伸体海域中尺度涡旋影响大尺度模态水的物理本质,为该海域多时空尺度海洋—大气相互作用作出了一定的贡献.通过对该次观测试验结果的分析和总结,得到了如下新的科学推论:海洋次中尺度过程对模态水的形成和耗散也具有重要影响.     

全球百年海表面温度年际和年代际变化特征分析

利用100 a(1903—2002年)HadiSST的逐月资料,将全球海表面温度异常(SSTA)作为整体进行经验正交函数分解(EOF分解),提取了控制各大洋SSTA的主导模态和各大洋之间的联合模态,分析了相应的空间分布和时间序列。研究结果表明:SSTA变化最剧烈的海区是赤道中东太平洋、西北大西洋湾流海区和北太平洋黑潮延伸体海区。热带太平洋厄尔尼诺和南方涛动是主导模态并具有2~7 a周期的年际变化;SSTA变化第二主模态和第三主模态都是以大约70 a为周期的年代际变化为主的跨大洋联合模态。第二主模态的空间分布主要表现为中纬度北太平洋和北大西洋反位相、热带太平洋与大西洋反位相的太平洋-大西洋双偶极子型分布。SSTA变化的第三模态主要呈现南北半球海洋反位相的特征,为北太平洋-北大西洋-南大洋联合模态。第四模态基本上是反映各个不同海域特有的局地海洋-大气相互作用模态,该模态的时间序列具有1~4 a周期的年际变化和约9 a周期的年代际变化。     

北太平洋副热带向东逆流区Rossby波斜压稳定性

根据对卫星观测的海平面高度资料的分析,进一步证实了在北太平洋副热带两支向东的流（副热带逆流和夏威夷背风逆流）所在的区域内,海平面高度的70～210天周期振荡是主要的低频变化.发现在这两支向东的逆流区Rossby波的特性不同：副热带逆流区70～210天周期振荡对应的Rossby波西传过程中增幅,在台湾以东振幅达到最大;而在夏威夷背风逆流区,70～210天周期Rossby波在西传过程中不出现增幅现象.依据2.5层海洋模式得到的关于Rossby波振幅、频率与海洋层结之间的关系,揭示了周期为70～210天的Rossby波为不稳定波,这是由于副热带逆流海域模态水存在使得密度的垂直梯度变小的缘故;而在夏威夷背风逆流区位于表层逆流下的北赤道流西深东浅,70～210天周期Rossby长波在逆流的东部有可能不稳定,但其在逆流的西部是稳定的,因此不出现在西传过程中增幅现象;发现在北太平洋副热带两个向东流的海域,年周期Rossby波是稳定的,因此,在该海域海平面周期为70～210天的振荡的振幅要比年周期振荡的振幅大.     

中国南海海表面温度与对流关系初探

利用1985年1月～2009年7月月平均海表面温度(SST)和代表局地对流的对外长波辐射(OLR)资料,讨论中国南海海表面温度与局地对流之间的关系。结果显示,在气候平均意义下,南海对流增强所需的SST阈值为27℃,即当SST低于27℃时,南海OLR值高于240 W/m2,并且随SST的升高变化不大;SST超过27℃后,随着SST的升高,OLR迅速减小,对流强度不断增强。与一般热带海洋不同之处在于SST超过29.5℃后对流仍加强。冬季风阶段(10月～次年4月)SST值较低,对流受到抑制,即使在3、4月SST高于27℃时对流强度仍较弱;5月为南海夏季风爆发月,SST较4月仅升高1℃,但对流强度显著增强;夏季风阶段(6～9月)南海的高温暖水使对流在平均意义上维持高值,但对流的变化与局地SST变化之间的关系不明显。     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

NONLINEAR CHARACTERISTICS OF THE ATMOSPHERIC PLANETARY BOUNDARY LAYER IN THE TROPICS

The nonlinear governing equations and its solutions for the tropical atmospheric planetary boundary layer are derived by means of scale analysis and vertical coordinate transformation. It is shown that the nonlinear momentum advection may alter the critical latitude. The restrictive requirement for the solutions to have continuity both in the free atmosphere and in the planetary boundary layer is derived. The context provides theoretical basis for numerical calculation of the wind field within the tropic atmospheric planetary boundary layer.     

南海海洋环流研究综述

综述了近二十年来南海海洋环流的主要研究成果,指出太阳辐射、季风和地形是影响南海环流的主要因素;提出了南海环流研究中应特别注意的几个关键问题,即南海环流的平均状态、南海暖流、南海中的局地涡旋、南海暖池、黑潮与南海水的交换、地形对南海环流的作用以及南海水温变化与ENSO的关系等;最后就目前研究中存在的困难提出了相应的对策。     

北太平洋副热带逆流的气候特征

分析了从1992年10月到1996年10月的TOPEX/POSEIDON卫星高度计和POCM模式输出的海平面高度（SSH）资料、Levitus气候平均温盐资料、NCEP/NCAR再分析纬向流资料以及沿137oE剖面的海流资料。分析结果表明,在年平均和月平均意义下,向东的副热带逆流（STCC）位于18oN～25oN、130oE～157oW间150 m以内的海洋上层,其强度大约为0.02～0.04 m/s,在西太平洋夏季（7月）最强,冬季（1月）最弱。在STCC以下650 m以上,还存在一支向西的流,流速也约为0.02～0.04 m/s。在STCC区域内,SSH有明显的准90天振荡。在天气时间尺度上,一些气旋和反气旋涡出现在STCC海域,使该海域的流在方向和强度上变化很大。     

NUMERICAL EXPERIMENTS OF WINDS OVER THE NORTHERN PACIFIC OCEAN WITH NONLINEAR DIAGNOSTIC DYNAMIC MODEL

By means of the proposed nonlinear diagnostic dynamic model for the planetary boundary layer (PBL) wind field, an introduction is given to the MOD method for wind prediction. Based on the MOD experiments on the surface wind field over the Northern Pacific Ocean from April to October 1985, it is concluded that the nonlinear diagnostic dynamic model used is better than the linear one.