E1 Nio phenomenon in simple ocean data assimilation data

1 IntroductionIt is well known that interaction between the trop-ical ocean and atmosphere produces the largest inter-annual climate signal, El Nino-Southern Oscillation(ENSO). In past decades many efforts have been madein understanding and predicting ENSO: such as the hy-pothesis of Bjerknes (1969) that ENSO arises as aself-sustained cycle in which SSTA in the Pacific O-cean causes the trade winds to strengthen or slackenand that this in turn drives the ocean circulation changesthat …     

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。     

El Ni(n)o phenomenon in simple ocean data assimilation data

To study how the air and sea interact with each other during El Nino/La Nina onsets, extended associate pattern analysis (EAPA) is adopted with the simple ocean data assimilation (SODA) data. The results show that as El Nino/La Nina' s parents their behaviors are quite different, there does not exist a relatively independent tropical atmosphere but does exist a relatively independent tropical Pacific Ocean because the air is heated from the bottom surface instead of the top surface and of much stronger baroclinic instability than the sea and has a very large inter-tropical convergence zone covering the most tropical Pacific Ocean. The idea that it is the wester burst and wind convergence, coming from middle latitudes directly that produce the seawater eastward movement and meridional convergence in the upper levels and result in the typical El Nino sea surface temperature warm signal is confirmed again.     

基于SODA数据集的南海海表面盐度分布特征与长期变化趋势分析

盐度是南海物理环境的重要组成部分之一,盐度的变化对南海的水动力环境有重要影响。利用1972-2010年的SODA数据集的5.01 m层月平均数据,分析南海海域海表面盐度的时空分布特征,采用基于最小二乘法的线性拟合分析南海海表面盐度的长期变化趋势。结果表明南海海域的海表面盐度在39 a间90%以上区域均呈现盐度下降趋势,整个海域SSS则以每年0.005 88 psu的速率下降,春季SSS下降速率最大为0.006 4 psu/a,夏季SSS下降速率在四季中最小为0.005 19 psu/a。     

Seasonal and Monthly Variation of Vertical Structure of Temperature,Salinity and Heat Flux of the Bay of Bengal

Seasonal and monthly variations of heat flux have been investigated in this study using the Modular Ocean Model of version 3 (MOM 3) simulations and 52 years Simple Ocean Data Assimilation (SODA) products. These variations of the heat flux in different boxes of the Bay of Bengal (BOB) in different depths show the different behavior of the boxes. It is seen that the model and SODA results are comparable. The basin shows north-south variation in the surface from winter to spring whereas there is east-west variation in the mixed layer throughout the year except winter. The remote effect caused by warm water penetration from Pacific Ocean through the Strait of Malacca and coastal Kelvin waves keeps the basin warm most of the year. This article addresses the mechanisms of the seasonal variation of the vertical structure of the temperature and heat flux components.     

简易海洋同化数据中的厄尔尼诺现象

为研究在厄尔尼诺现象演变过程中海气相互作用的性态特征,该文再次应用拓展伴随模态分析于简易海洋同化数据(SODA data).结果表明:通过相互作用形成厄尔尼诺/拉尼娜现象的海洋与大气具有明显不同的性态,气候系统中并不存在一个相对独立的热带太平洋大气变异,但是的确存在一个相对独立的热带太平洋海洋变异;原因在于大气是底部界面受热而海洋是顶部界面受热,从而导致前者具有较后者强烈得多的斜压不稳定性和能够覆盖大部分热带太平洋的赤道辐合带; 再次证实了正是直接来自中纬度海域的西风爆发和海面风辐聚导致赤道太平洋上层海水的东向移动和经向辐聚造就了厄尔尼诺所特有的增温信号.     

南海声速跃层分类及其季节变化

南海海底地势复杂,海域内跃层分布有其特殊性,研究声速跃层分布形态对海上军事活动和海洋战场建设有重要影响。利用50 a(1958~2007年)SODA(simple ocean data assimilation)月平均资料,采用垂直梯度法分别求得3种类型声速跃层的特征值。结果表明:冬季,3种类型声速跃层范围全年最小,厚度最薄,强度最弱;夏季,主跃层、双跃层范围全年最大,厚度最厚,深度大都较浅,强度最强。春秋季跃层的示性特征介于冬夏之间,秋季比春季变化明显。     

基于神经网络的全球三维温盐场重构技术研究

文章利用果蝇优化广义回归神经网络算法FOAGRNN (fruit fly optimization algorithm, FOA; generalized regression neural network, GRNN)对SODA (simple ocean data assimilation)再分析数据进行训练, 构建海表温度、盐度、海面高度与次表层温盐场之间的投影关系模型, 并在全球范围使用SODA和卫星遥感数据评估了模型的应用性能。首先, 利用独立的2016年SODA海表数据作为模型输入进行理想重构试验, 结果显示全球重构温、盐平均均方根误差(MRMSE)分别为0.36℃和0.08‰, 与世界海洋图集WOA13资料相比减小约50%和60%。然后, 利用卫星观测的海表信息作为模型输入进行实际应用试验, 并与Argo观测剖面进行比较评估。试验结果表明, 重构模型能有效表征海水温、盐特征, 其中重构温、盐MRMSE分别为0.79℃和0.16‰, 相比WOA气候态减小27%和11%。误差的垂向分布显示, 重构温度RMSE从海表向下迅速增大, 至100m达到峰值1.35℃, 而后又迅速回落,至250m处为0.81℃, 跃层往下不断减小; 重构盐度RMSE基本随深度增大而减小, 误差峰值位于25m附近, 约为0.25‰。此外, Argo浮标跟踪分析和区域水团统计结果也表明模型能够较好地刻画海洋三维温盐场的内部结构特征。     

索马里流系区域海温的年际变化

利用SODA资料对索马里流系区域海表温度(SST)的年际变化及其影响原因进行了研究。结果表明,春、秋季和冬季的索马里流系区SST呈现全区一致型的变化,但是夏季除了有全区一致型的变化外,还存在南北反位相的变化。夏季海温的这2种变化类型与ENSO、印度洋偶极子及印度季风存在密切关系。通过合成分析发现,在夏季全区一致型时,6月份热带西南印度洋、索马里沿岸的风应力旋度和大小与阿拉伯海均呈现相反的变化特点,夏季索马里流系区域海温变化主要受上升流和蒸发共同影响;在南北反位相型时,5月份的风应力变化信号最明显,且显著区域的位置和大小与全区一致型时的6月份不完全对应;夏季索马里流系南区SST异常可以利用上升流和蒸发异常进行解释,但北区的SST异常并非如此,其它因素应该起主导作用。     

吕宋海峡深层水体体积输运的诊断分析

使用WOD09, WOA05, WOA01和SODA四种水文数据,利用水力学理论对吕宋海峡的深层水体体积输运进行了估计。结果表明：由于忽略了摩擦和地形等因素的影响,水力学理论得到的输运结果是深层体积输运的上限。不同数据以及吕宋海峡东西两侧选取的不同区域,都对水力学理论的体积输运估计存在显著影响。SODA数据在吕宋海峡附近的深层海区存在偏差,得到体积输运估计明显偏大,因而不适用于水力学理论进行吕宋海峡深层水体体积输运的估计。为对于南海的环流、混合及生态环境存在重要影响的吕宋海峡深层水体体积输运进行合理估计,对利用水力学理论估计深层水体体积输运的研究方法做了进一步探讨。