南海西沙过去千年降雨变化及其影响因素

热带太平洋水循环对全球气候具有非常重要的意义.虽然在年际尺度上,厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)与沃克环流的变化对热带太平洋降雨具有显著的影响.但是在世纪尺度上,目前的古气候研究结果大多都认为赤道辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)的整体摆动才是热带太平洋过去千年降雨变化的主要原因.这些研究结果显示在小冰期期间(LIA,AD1400～1850)ITCZ出现了南移,这一南移使得现代ITCZ北界附近的区域在小冰期期间降雨减少,而在南界附近的降雨则出现增多.利用湖泊沉积物多个指标重建的中国南海西沙东岛近千年的降雨变化显示,东岛在中世纪暖期(MWP,AD1000～1400)和现代温暖期(AD1850～2000)降雨较少,而在小冰期期间则表现为湿润.考虑到东岛的地理位置,这样的降雨变化很难被ITCZ整体摆动理论所解释.结合现代器测资料的分析,东岛的降雨变化很有可能主要受到了太平洋沃克环流变化的影响.这一结果说明热带地区过去千年降雨变化不仅仅受到ITCZ的整体摆动控制,其他气候系统如ENSO/沃克环流的变化也起到了重要的作用.进一步综合热带太平洋地区已有的古降雨记录对过去2000年南方涛动指数进行了定量重建,结果显示沃克环流变化与太阳活动之间存在明显的关联.     

徘徊在热带洋面上的风魔

在广阔的地球洋面上，除大西洋南部以外，热带或副热带洋面上都会发生气旋性涡旋。关于它的名称，长期以来世界各地说法不一：凡出现在西北太平洋（180°E以西）和我国南海的热带气旋被称为“台风”；发生在大西洋、墨西哥湾、加勒比海和北太平洋东部（1800E以东）的热带气旋被称为“飓风”。     

澳大利亚东侧海温: 西北太平洋热带气旋生成频数的预测信号？

通过观测资料分析, 研究了澳大利亚东侧海表温度(SST)与西北太平洋热带气旋频数的关系, 发现春季澳大利亚东侧SST与6~10月西北太平洋热带气旋频数之间具有显著的反位相变化关系. 研究进一步揭示, 当澳大利亚东侧春季SST异常偏高时, 6~10月西北太平洋高层为气旋型环流异常, 低层为反气旋型环流异常; 大气异常下沉从而抑制对流活动; 纬向风垂直切变加大. 这种环流背景不利于西北太平洋热带气旋的生成和发展, 西北太平洋热带气旋因而偏少, 反之亦然. 春季澳大利亚东侧SST可能通过南北半球大气遥相关引起同期热带环流异常, 进而影响随后西北太平洋区域大气环流的变化.     

造成1980年长江下游地区大水、低温的异常环流

本文应用月平均纪录,分析了1980年8月引起长江下游地区大水、低温的异常环流。发现这月的北太平洋副热带高压强度虽然很强,但是位置比常年(30°N附近)偏南很多。北方经常有较强的冷空气从东、西两方南下,使最大偏西风轴线停滞在32.5°N附近(常年在42°N附近),南北气流交汇在长江中、下游地区,原在黄河一带的雨区南移。在等涡线密集并与偏南风交角较大的地方容易发生暴雨。这种东亚异常环流与南半球、大西洋的环流改变有着密切的联系。     

冲绳海槽末次冰消期浮游有孔虫δ 13C的宽幅低值事件

赤道太平洋上升流区是影响全球冰期-间冰期CO2循环的重要区域.为验证末次冰消期热带低纬度太平洋表层水的δ13C宽幅低值事件的影响范围,对取自冲绳海槽中部的DGKS9603孔浮游有孔虫N.dutertrei和 G。ruberδ13C记录进行了分析.该孔浮游有孔虫δ13C记录表明在20～6 kaBP（cal）期间出现明显的变轻事件,年代跨度较大,约为14 ka,最大变幅为0.4 × 10-3,最轻值出现在15.7kaBP（cal）左右,与识别于热带太平洋及其边缘海的表层水δ13C低值事件具有非常好的可比性.由于浮游有孔虫特征属种分布特征和δ18O记录没有上升流作用及河流注入加强的证据,因此该孔所记录的浮游有孔虫δ13C的宽幅低值事件很可能是受到热带太平洋末次冰消期表层水的影响所致.该事件在冲绳海槽的识别为热带太平洋低纬度海区的水体演化在影响大区域乃至全球碳循环变化过程中所发挥的重要作用提供了新的证据.     

中北太平洋深海Nd同位素的分布与传输途径

以往一直笼统地认为, 中北太平洋深水(约1500~4000 m)富放射成因Nd来自太平洋岛弧的输入, 但对于其输入的路径与方式缺乏进一步的认识. 通过取自于中北太平洋20°N 附近海山17 个不同深度铁锰结壳, 测定了该区结壳表层样的Nd 同位素组成. 结合已发表的海水Nd 同位素数据, 获得了如下新的认识: 北太平洋中层水(NPIW, 300~800 m)在西太平洋边缘所携带的Nd 通过平流带入整个中北太平洋, 是中北太平洋深水获得富放射成因Nd 的重要来源, 而浅表层海洋Nd 对中北太平洋深海的影响则不明显. 这凸显了大陆边缘洋流垂向混合输入对中北太平洋深水Nd 同位素平衡的作用, 为深入认识海洋Nd 循环提供了启示. 此外, 从铁锰结壳表层样获得的中北太平洋深水ε_Nd 值较为均一, 平均值约为-3.4, 高于已报道的本区现代海水实测的ε_Nd 均值(约为-3.9), 说明中北太平洋深水Nd 同位素在较短时间尺度上的演化并不是稳定不变的.     

热带太平洋海气系统的一种年代际局地正反馈

利用大气再分析资料和海温资料等, 分析了热带太平洋地区海气系统年代际变化的内在联系. 结果表明, 在年代际尺度上经过热带海气系统的内部调整, 减弱信风的作用下海气间热交换减少, 导致了热带太平洋温跃层的异常, 有利于热带中东太平洋海温异常增暖; 同时, 海温的增加又促使热带东太平洋对流发展, 激发热带东太平洋局地上升运动和热带中东太平洋的西风距平, 进而减弱Walker环流, 把信号反馈给大气. 反之亦然, 如此构成了一种正反馈过程的年代际模态. 这个热带海气系统自我反馈的年代际“加幅”过程有别于以往用于解释热带海气系统年代际变率时所倡导的中纬度地区对热带地区的远程驱动机制.     

北大西洋淡水扰动试验中东亚夏季风气候的响应及其机制

利用一个耦合气候模式执行的一组淡水试验, 研究了在北大西洋高纬度淡水注入量增高的情景下东亚夏季风的响应及其机制, 并与其他耦合模式所做的淡水试验的结果作了对比. 结果显示, 随着北大西洋高纬度海域淡水注入量的增多, 北大西洋经圈环流减弱, 导致北大西洋海表变冷, 从而使得北美区域海平面气压升高, 与之对应的是赤道热带东太平洋海表增强的穿过赤道的东北风, 进而使得该海域内冷水上翻增强, 海表散热加大, 导致海表温度降低, 其结果是赤道以北热带东太平洋Hadley环流减弱, 同时赤道以北热带Walker环流增强及上升支东移, 东亚大陆沿岸出现气旋性风场异常, 最终导致东亚夏季季风区降水减弱. 另外通过与其他淡水试验的比较发现, 北大西洋淡水试验中东亚夏季风的强弱变化受北大西洋高纬度淡水注入量大小的影响.     

印度洋海温偶极子型振荡与热带太平洋之间的对流层遥相关模态及相应的机制解释

利用GISST和NECP/NCAR再分析数据, 研究了印度洋海温偶极子型振荡(Indian Ocean Dipole, IOD)和太平洋之间在对流层上的遥相关模态并对其进行了机制解释. 通过对IOD变化指数时间序列和整个南半球对流层重力位势异常场之间的相关分析, 首先给出了遥相关的空间模态, 结果显示: 在热带太平洋上空的对流层存在明显和IOD变化密切联系的遥相关作用中心; 该中心和热带印度洋之间由一列明显的大气遥相关波列结构连接起来, 该波列结构从热带印度洋出发, 向东南方向发展进入澳大利亚和太平洋的亚热带海域, 最终到达热带太平洋. 其次, 利用行星波能量传播理论对两者之间的遥相关进行了机制解释, 发现从热带印度洋出发的纬向波数为1~3的大气行星波的能量传播路径和遥相关波列路径定性相符. 另外, 对大气行星波在半球尺度上能量传播的时间尺度分析结果表明, 它和太平洋对流层异常对IOD的响应时间尺度是一致的. 因此我们得到这样的结论: 大气行星波的能量传播是热带印度洋海温偶极子型振荡和热带太平洋之间对流层遥相关的一种可能的联系方式.     

无土之国--图瓦卢

图瓦卢介于基里巴斯和斐济之间,位于南纬5°-10°5′和东经176°-179°5′,日界线从东侧通过,是太平洋中西部的微型珊瑚礁国,是世界上仅次于瑙鲁的最小岛国。也是一个无土之国。     

深海宇宙尘的初步研究

1978—1979年,我国海洋调查船“向阳红09”号在参加首次全球大气试验活动中,从中太平洋西部海域(10°S—5°N,160°—173°E)数千米深的洋底采回了表层及柱状沉积样品。当我们在对样品进行矿物分析时,发现其中含有许多铁质、硅酸盐质和硅酸盐玻璃质球粒(图1)。经初步分析认为,它们是来自地球之外的宇宙尘。现就主要的分析结果略述于下:     

赤道上的寒冷岛

在赤道的炎热地带,有一群气候寒冷的岛屿。岛上遍地生长着寒带植物,还栖息着原本生长在极寒地区的南极企鹅。这群被称为热带“寒冷岛”的岛屿,名叫加拉帕戈斯群岛。联合国教科文组织已把这个群岛列为世界十二大名胜之一。加拉帕戈斯群岛位于太平洋东部,介于北纬1°42′-南纬1°30′之间。这个群岛有13个较大的岛,数百个小岛,总面积约为7800平方千米,属于厄瓜多尔。最令人津津乐道的是,该岛虽然位于赤道上,但气候寒冷而干燥。     

印度尼西亚海道关闭对气候的影响:一个数值模拟研究

利用一个全球海洋环流模式及其对应的海气耦合模式,分别采用现代、6和14Ma以前的海底地形进行数值试验,研究澳大利亚北移对热带海洋环流特别是赤道西太平洋暖池形成的作用.使用现代气候强迫的单独海洋模式模拟结果表明,随着澳大利亚板块向北移动,印尼海道关闭可以导致热带太平洋海温增加,热带印度洋变冷;并且可以引起通过印度尼西亚贯穿流的海水来源的变化,即在14 Ma以前流入印度洋的水主要来自南赤道流,而在现代则主要来自北赤道流.海气耦合模式的结果在定性上与单独海洋模式结果基本一致.     

“厄尔尼诺”的继任者

美国气象分析中心发现在1992年上半年骚扰了全球气候的太平洋上的“厄尔尼诺”现象从6月份起开始减弱。这是否意味着这一轮“厄尔尼诺”即将离去呢?同时,一些气象预测家们也开始指出,太平洋将马上出现反常的低温,这会对全球气候产生另一种巨大影响。目前,热带太平洋的大部分区域的水温仍高于正常值,只是在赤道附近的水温从6月底开始显著地下降,专家往往把这看作是“厄尔尼诺”结束的征兆。在热带太平洋上,有一种由当地的洋流和盛行风     

夏季西北太平洋等位势密度面上的副热带逆流

用P-矢量诊断方法对西北太平洋等位势密度面上的地转环流进行了研究;所用的资料是美国海军0.5°× 0.5°水平分辨率的月平均温度和盐度资料,该资料源自美国海军收集的 1930～1997年期间的实测数据.计算结果不仅显现出西北太平洋等位势密度（σθ）面上的主要流系,如北赤道流、黑潮和黑潮逆流等,而且还特别清楚地揭示出副热带逆流.主要讨论夏季（6月份）副热带逆流的分布特征.6月份,副热带逆流弯弯曲曲连续地自西向东流动;在较浅的σθ面上,副热带逆流的源地向西可以一直追溯到巴士海峡以东大约122°E左右;随着σθ的增加,副热带逆流的源头和流核均向北向东迁移,但主要部分仍位于18°～23.5°N,即北回归线附近.在海面至σθ=25.8 kg/m3之间均存在副热带逆流.位势涡度分布清楚地表明,副热带逆流流核位于副热带模态水南边界的上面.     

北太平洋上钓鱿鱼

他们是一群活跃在北太平洋上的中国江苏青年船员.与他们的同龄人一样,他们爱听流行音乐,爱看韩剧,也爱上网写博客.但当他们选择了北太平洋钓鱿人这一职业后,他们每年有7个月在天苍苍、水茫茫的洋面上度过.     

哥斯达黎加热带雨林

哥斯达黎加拥有世界上最著名的多样化热带雨林,山区云雾林,南太平洋、加勒比海沿海热带雨林,北太平洋沿海热带常绿林,中太平洋沿海过渡区森林带……如此多样化的生态环境在世界上也属罕见。热带雨林中变化的小气候条件产生了有着微妙不同的各种小生境,成为猴子、懒熊、无花果树、切叶蚁、长鼻浣熊、犀鸟、绿咬鹃等数千种动植物的栖息之地,哥斯达黎加也因此被誉为“地球生物学意义上最为密集的地区”。     

21世纪东亚季风变化:CMIP3和CMIP5模式预估结果

使用国际耦合模式比较计划第3和最新的第5阶段中共42个气候模式的数值试验结果,首先定量评估了它们对于当代东亚冬、夏季风气候态的模拟能力;而后在SRES A1B中等温室气体排放情景或者RCP4.5中等偏低辐射强迫情景下,根据择优选取的31和29个气候模式分别对21世纪东亚冬、夏季风变化进行了预估研究.结果表明:相对于1980～1999年参照时段,21世纪东亚冬季风强度整体上变化不大,在区域尺度上则表现为在东亚约25°N以北地区减弱,在其南部加强,这主要是源于阿留申低压系统减弱和北移所引起的西北太平洋和东北亚地区大气环流变化,同时也与东北亚地区西北至东南向热力对比和气压梯度减小有关.另一方面,东亚大陆与西北太平洋和南海的海陆热力差异加大导致21世纪中国东部夏季风环流略有加强.     

热带“茎花”植物

在我国四十八万平方公里的热带、亚热带地区中,西双版纳和海南岛常常被人们誉为祖国的两块“绿色宝地”。滇西南的西双版纳,位处低山河谷地带,北有云责高原屏障阻挡寒流,南受印度洋西南季风影响,形成了常年温暖、湿润、静风的热带气侯。在这得天独厚的自然环境中,植物资源和种类极其丰富,奇特有趣,因而素有“植物王国皇冠上的绿宝石”之称。果树开的花一般总是开在侧生的花枝上,结了果     

远震P波层析成像研究羌塘中央隆起带深部结构

利用在青藏高原羌塘中部(TITAN-I项目)部署的54套流动地震台站于2008年9月至2010年11月期间所记录的506个远震事件,共9532个高质量的P波初至走时数据运用FMTT方法进行层析成像反演,获得了羌塘中央隆起带下200km的深的地壳和上地幔三维P波速度结构.结果表明:羌塘中央隆起带的南北两侧块体的岩石圈速度结构明显不同.E-W向剖面(33°和33.5°N)显示,其两侧的岩石圈结构尺度整体上存在明显差异,南北羌塘地壳整体上呈E-W向高速异常,但北羌塘的高速异常已经延伸到岩石圈地幔,且本研究区内北羌塘盆地的东部有明显的低速异常块体.而沿N-S向的两条剖面(88.5°和89.5°E)显示,羌塘中央隆起带为一明显的边界构造断裂带.