北大西洋海表风速季节特征及长期变化趋势分析

利用来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）的长时间序列、高精度的ERA-40海表10 m风场资料,对北大西洋海域海表风场的季节特征、长期变化趋势进行深入研究,研究发现：（1）北大西洋海域的海表风速等值线在各季均大致呈东西带状分布,且由高纬度向赤道表现出高—低—高—低的分布特征。MAM和SON期间海表风速的分布特征较为相似,大值中心分布于北半球西风带海域;DJF期间的海表风速为全年最大;JJA期间的海表风速为全年最小。加勒比海海域常年存在一风速的相对大值中心。从多年平均来看,风速存在一明显的、范围较广的大值区：西风带海域,加勒比海也存在一范围较小的大风区。（2）1958年至2001年期间,北大西洋海域的海表风速以0.0049 m.s-1.a-1的速度显著性逐年线性递增。（3）北大西洋海表风速的变化趋势表现出较大的区域性差异：呈显著性逐年线性递增的区域主要分布于30°N以下的低纬度海域,变化趋势在0.01～0.025 m.s-1.a-1左右,西班牙东北部近海的递增趋势最为强劲,达到0.035 m.s-1.a-1以上,墨西哥湾和加勒比海则呈显著性逐年线性递减,趋势为-0.015 m.s-1.a-1左右,其余海域的海表风速无显著变化趋势。（4）近44年期间,北大西洋海域的海表风速存在明显的突变现象,突变期为1972年前后。     

南中国海海表风速长期变化趋势

利用CCMP风场,计算了1988~2009年南中国海海表风速的变化趋势以及变化趋势的区域性差异、季节性差异。结果表明,1988~2009年,南中国海的海表风速整体上以0.038 6 m/(s·a）的速度显著性逐年线性递增;近22年期间,南中国海海表风速的变化趋势表现出较大的区域性差异,大部分海域的海表风速呈显著性逐年线性递增趋势,为0.03~0.15 m/(s·a）,呈显著性线性递减的趋势分布于台湾东部和菲律宾周边的一些零星海域,无显著性变化趋势的海域分布于南中国海12°N附近一带状海域、中南半岛东南海域一椭圆形海域;南中国海海表风速的变化趋势表现出很大的季节性差异。     

近45年北太平洋海表风速特征统计分析

本文利用来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）的1957年8月—2002年7月逐6 h的ERA-40海表10 m风场资料,统计分析了近45年期间北太平洋海表风场的月变化特征,以及多年平均海表风速的分布特征,为海洋水文保障、海洋工程等提供参考。结果表明：（1）北太平洋的海表风场具有明显的月变化特征,10月至来年2月的风速整体高于其余月份。（2）从年平均风速来看,阿留申群岛附近海域为北太平洋年平均风速的明显大值中心,年平均风速基本在8 m/s以上;中纬度海域的年平均风速在6~7 m/s;15°N-20°N的东部海域存在一相对大值区,年平均风速在7 m/s以上;赤道西部海域的年平均风速较小,基本在4 m/s以内。     

印度洋的风浪、涌浪和混合浪的时空特征

为了展现印度洋的海浪特征,利用来自欧洲中期天气预报中心的ERA-40海浪再分析资料,对印度洋的海表风场、风浪、涌浪、混合浪场进行研究,主要分析了季节特征、月变化特征、风速和波高的变化趋势、涌浪指标,定义了南印度洋西风指数和涌浪北伸脊点。结果表明:印度洋的风浪场与海表风场整体上对应较好,尤其是季风期间的北印度洋,涌浪场与混合浪场对应较好;从波高来看,阿拉伯海在1-5月和9-12月的涌浪以及孟加拉湾全年的涌浪对混合浪的贡献大于风浪;印度洋海表风速呈显著递增的区域主要集中在咆哮西风带和30°S以北,风浪波高变化趋势的分布与风速大体一致,大部分海域的涌浪波高、混合浪波高表现显著性逐年递增;印度洋的涌浪在混合浪中占据主导地位,40°S以北的涌浪常年向北传播,且南印度洋西风带西南季风的强度直接决定着涌浪北传的程度。     

北太平洋海面高度低频变化特征及其影响因素

为了解北太平洋海面高度年际、年代际变化特征及其影响,基于1961年1月至2010年12月的简单海洋资料同化(SODA)海面高度再分析资料,采用经验正交函数(EOF)、小波分析、交叉小波等方法研究北太平洋海面高度低频时空变化特征及其影响因素。结果表明:1961-2010年期间,北太平洋沿岸地区和副热带海域海面高度存在明显上升趋势,而中纬度太平洋存在下降趋势;海面高度EOF第一模态为年际变化,呈东西反位相分布;第二模态为年代际变化,以黑潮主轴(约30°N)为界,呈"跷跷板"式分布;海面高度异常与Nino3.4指数在热带太平洋和东太平洋呈正相关,在西太平洋为负相关,且相关性随纬度升高而减弱;海面高度异常与太平洋10年涛动(PDO)指数在大洋中纬度海域显著相关,热带中东太平洋海域二者为正相关;北太平洋海面高度年代际变化和年际变化的主要影响因素分别为PDO振荡、厄尔尼诺/南方涛动现象(ENSO)。     

南海-印度洋风、浪、海温等海洋水文要素统计分析

本文利用来自NASA的CCMP风场资料、来自ECMWF(欧洲中期天气预报中心)的ERA-40海浪资料、来自NOAA的SST资料,对南海-印度洋海域的风、浪、海温等海洋水文要素的季节特征进行了深入统计分析,为防灾减灾、海洋水文保障等提供参考。研究发现:(1)该海域海表风速的最强区域是南印度洋西风带,年平均风速在8-11m/s,北印度洋存在三个大值区:索马里附近海域、孟加拉湾、南海,海浪场分布特征与风场分布特征一致。(2)南印度洋6级以上大风出现频率整体高于北印度洋;北印度洋存在3个6级以上大风的相对高频海域:索马里附近海域、孟加拉湾、南海。2.5m以上波高出现的频率与6级以上大风出现频率的分布特征大体一致。(3)该海域的SST表现出较大的季节性差异。     

北太平洋海浪特征分析

利用最新的欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)提供的1979—2014年逐6 h的ERA-Interim有效波高和风速数据,分析近36a北太平洋海浪场的变化特征。结果表明:有效波高经验正交函数分解(EOF)的第1模态呈同相位分布,该模态与太平洋10 a涛动指数(PDO)和厄尔尼诺事件(ENSO)呈显著的遥相关,可以通过这些气候因子的变化来预测有效波高的年代际变化;第2模态表明北太平洋西部海域的有效波高有显著的递增趋势,而东部海域则逐渐减小;第3模态以45°N为界,西风带呈现高低纬反相的双涡型分布,并有显著的2.5 a左右年际变化周期。北太平洋海域有效波高和风速重现期极值的大值区位于西风带,重现期越长,日本群岛南部海域风速加强越显著,加强的极值区延伸到中国的东海甚至是菲律宾群岛的东部海岸。     

中国近海海表叶绿素及环境要素的空间分布和季节变化特征

基于中国近海海表生态动力要素(如海表温度和叶绿素)的每日卫星观测和再分析资料,针对叶绿素浓度、海表温度、风场、海洋锋面的空间分布及其季节性变化规律进行分析.中国近海的叶绿素空间分布总体呈现近岸高、离岸低、海盆中岛礁周围相对较高的分布特征.月均叶绿素浓度在大部分海区呈现显著的季节性变化,且存在明显的空间差异性,南海北部冬季较高而其他季节较低,东海、黄海和渤海海域春季较高而其他季节较低.进一步分析海表温度、风场、海洋锋面的分布特征和季节性变化,对比叶绿素的时空分布规律,结果表明：近岸海表温度多低于离岸海表温度,东海西侧发育出的冷舌向东南扩张,该区域面积在春季达到最大值;叶绿素浓度分布的季节变化有相似特征,叶绿素浓度较高的季节盛行东风和东北风,锋面频率最大值的区域与叶绿素浓度高值区域重合,说明叶绿素浓度与海表温度、风场、海洋锋面具有潜在关系.为刻画各参数的季节性特征,对各自时间序列进行正弦函数拟合,结果显示参数的季节变化特征在不同区域呈现不同的振幅、相位和显著性水平,表明尽管季节性特征主导了大部分海域动力和生态过程的变化,开展特定区域的季节性分析前有必要对其季节性变化的显著性进行评估.上述结...     

南大西洋至几内亚湾冬季海浪传播特性

为解决南大西洋至几内亚湾海域的海浪组成成分、传播特性及来源这3个该海域一直需要解决的问题，建立SWAN （Simulating WAves Nearshore）双层嵌套海浪模型对南大西洋至几内亚湾冬季海浪时空分布进行模拟分析，结果表明：南大西洋海浪有效波高呈高纬度区（30°S以南）向低纬度区（30°S以北）递减的趋势 ，高纬度区海浪传播方向与风场关系密切，低纬度区则与风场差异明显；南大西洋涌浪波高与混合浪波高分布高度相关，涌浪在混合浪中所占比例较大，尤其在风速较小的低纬度海域更为显著；南大西洋中部至几内亚湾存在相对固定的S-SW涌浪系统，其能量在二维海浪谱上分布集中，空间方向上分布范围较窄；模拟时段内几内亚湾呈明显的涌浪主导状态，通过对有效波高最大时刻的一次涌浪过程溯源发现，影响几内亚湾的涌浪可追溯至约6.5天前南大西洋咆哮西风带海域的强风浪。     

2008年澎湖海域寒害事件的EOF分析

2008年2月浙闽沿岸流的冷水异常地入侵台湾海峡澎湖水域,造成大量损失.为明确其发生过程中海表温度场、流场及风场间的相互关系,通过总结浙闽沿岸流两种流态变化特征,利用经验正交函数法(EOF)和矢量经验正交函数法(VEOF)分析NGSST的海表温度资料、数学模式的海表流场数据和Mercator的海表风场数据,从海表流场和风场角度讨论寒害事件发生的原因.结果表明,在长时间、高强度的东北季风驱动下,强大的浙阅沿岸流把大量冷水带到台湾海峡,从而引起寒害事件的发生.