等密度面P-矢量方法和南海北部环流

介绍了等密度面上的P-矢量方法,并用该法计算了南海等密度面上的环流和通过吕宋海峡各个月份的体积输送.计算结果表明:净输送量全年都是流入南海,二月份黑潮入侵最强,九月份入侵最弱;在混合层以下,南海的代表性流型是一个海盆尺度的气旋式环流,环流内部又有一些季节性变化的中小尺度的涡旋.     

1998年南海夏季风环流与动能收支的多尺度特征

利用1998年NCEP／NCAR日平均资料研究南海夏季风环流及动能收支的多尺度变化。结果表明：1998年南海夏季风环流在对流层高层以季节变化为主,在低空以季节内变化为主;但在整个对流层,动能收支各项的变化均表现为短周期变化过程较强,而季节变化则较弱。在夏季风爆发前后,动能收支主要取决于120d和30-60d变化,爆发阶段突出了准两周与天气尺度变化的重要作用。     

南海北部陆架碳循环模式的建立——水动力模式部分

采用普林斯顿海洋模式,旨在建立南海碳循环模式所必须的水动力子模式.该模式在海表采用全球海洋大气综合数据集(The Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set,COADS)资料进行强迫,开边界采用一个全球海洋模式的结果进行强迫.模式结果与卫星高度计和潮汐站水位两方面的实测资料都进行了对比检验,结果表明,模式值与长达7年的高度计月平均水位序列在海盆区和陆架区的平均误差分别为1.8 cm和3.8 cm;与潮汐站水位的平均误差为4.0 cm.模式结果显示,南海北部陆架区海流有显著的季节特征:冬季,沿岸流南下,流轴贴近岸线;夏季,南海反气旋式大环流在陆架沿等深线流向东北方向,流轴接近陆架边缘.模式结果与实测资料比较的误差较小,且与前人研究所得的大面分布也比较一致,因此该模式能成为南海北部碳循环模式的关键性子模式.     

2006年6月国内外科技要闻

●6月1日中国科学院网报道,中科院物理所王恩哥研究小组在三元硼碳氮单壁纳米管制备方面取得了重要进展,首次实现了硼碳氮单壁纳米管结构的直接合成,表明已成功制备出了结构完整、硼和氮含量较高的三元共价硼碳氮单壁纳米管。●6月3日新华社记者报道,在美、俄等国科学家工作基础上,中山大学朱熹平教授和旅美数学家、清华大学兼职教授曹怀东声称彻底证明了庞加莱猜想。●6月6日,中科院南海海洋研究所“热带太平洋年际与年代际海洋环流变异规律”项目通过验收。该项目在太平洋热带海盆环流和副热带海盆环流的年代际和年际尺度变化、热带西太平…     

太平洋内区经向热输送的季节变化分析

为刻画整个太平洋内区经向热输送的基本特征及其季节变化,并初步探讨变化的原因,基于Argo温盐资料,利用P矢量法反演了太平洋的绝对地转流(AGC),并结合Ekman流,分析了年平均和季节平均的经向热输送。结果显示,在13°S~13°N,经向热输送主要由Ekman经向热输送控制,季节变化显著,且南北半球变化相反,北半球1-3月有北向输送最大值,8-10月当经向热输送转为南向时,Ekman经向热输送达到最小;南北太平洋经向热输送的季节变化存在显著的不对称特征,北太平洋的明显强于南太平洋,低纬度海域的明显大于高纬度海域。分析表明,经向热输送的季节变化与纬向风应力的变化直接相关,由于未能有效包含西边界流及赤道区域,对比前人的研究结果后推测,西边界流和赤道流在维持南北太平洋经向热输送的平衡中扮演了重要角色。     

伴随南海季风爆发区域尺度环流演变机理的诊断分析和数值模拟

利用1957－1998年NCEP／NCAR候平均再分析资料，分析伴随南海夏季风爆发中南半岛和南海地区环流系统的演变，揭示该地区热力特征与南海夏季风爆发之间的可能联系。结果发现，不同高度上标志着南海爆发的环流系统如500hPa上的副热带高压、200hPa上的南亚高压以及850hPa 上的孟加拉湾低槽等系统在南海季风爆发期间具有显的变化特征，对流层中高层以上的环流系统反映了大尺度环流的季节变化特征，而对流层低层环流系统的变化可能与局地特征具有密切关系。从中南半岛和南海两个地区地面感热和潜热加热与该地区温压场变化之间的关系上看，中南半岛地区的热力作用对南海季风爆发期间区域环流系统演变具有重要作用，数值试验结果进一步证实了这一点。     

伴随南海季风爆发热带环流演变的合成分析

为了研究伴随南海夏季风爆发的热带环流的演变,利用40 a的NCEP逐日再分析资料,采用合成分析的方法对季风爆发前后的环流形势变化进行了讨论。合成结果中重点分析了随南海季风的爆发在对流层和平流层低层的流场都有显著变化的南亚、东南亚地区。结果表明,在对流层中印度洋赤道地区,在季风爆发前有东风扰动发展成为一对南北对称的低涡,随后北边的低涡演变成孟加拉湾低槽,低槽前的西南气流不断东扩,使西太副高东撤,南海季风爆发。低涡的演变和发展是影响南海季风爆发的重要因子之一。而高层的环流形势与低层不同,伴随季风爆发高层环流的演变则更多地体现出了全球尺度的特征。     

南亚季风环流与臭氧时空分布变化关系的特征分析

利用2005年1月至2017年12月搭载在美国环境监测Aura卫星上的臭氧监测仪（Ozone Monitoring Instrument, OMI）数据和NCEP气象资料,在夏季风环流指数定义方法的基础上,重新定义了南亚区域冬季风环流指数,并分别计算了南亚夏季风和冬季风环流指数. 结合冬夏两季环流的强弱变化采用相关分析、合成分析和奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）等方法,探讨了环流异常形势下臭氧的时空变化特征. 结果表明:①南亚夏季纬向环流与经向环流的强度变化存在一致性,冬季经向环流与纬向环流的强度变化差异较大. ②南亚臭氧柱总量的季节变化明显,且近13年来臭氧柱总量整体呈上升趋势. ③夏季（冬季）风环流指数与对流层中低（中高）层和平流层中低层臭氧的相关性显著,但夏季平流层和对流层的相关趋势相反. ④夏季风环流增强对应青藏高原?伊朗高原上空及南侧区域的上升运动增强,对臭氧的输送作用是造成对流层臭氧分布呈现差异的原因. ⑤冬季风环流强弱期的垂直上升和下沉运动中心的移动,以及南北向、东西向气流交汇区的差异是造成臭氧分布不同的原因.     

北部湾冬半年环流特征及驱动机制分析

【目的】为了给北部湾的环境保护提供科学依据,研究北部湾冬半年的环流变化特征及其驱动机制。【方法】通过POM模型构建三维斜压后报模型,模拟2006~2007年南海西北部的环流,模拟时考虑了日平均风场、日平均热通量、河流径流和潮汐等强迫场;通过无季风驱动的敏感性实验分析东北季风对北部湾冬半年流场的作用;通过洋浦港外海在2005年12月25日到2006年1月25日的一个月海流观测数据来分析冬季海南岛西北岸的海流特征。【结果】模拟结果与观测数据吻合较好,北部湾冬半年环流呈气旋式,嵌套着南部的气旋式环流,而且秋季与冬季环流存在季节性振荡特征:在秋季,南部的气旋式环流可向北侵入至19°N,比冬季深入得多;在冬季,湾西岸和海南岛西北岸的南向流比秋季要强;这种季节性变化特征可从表层直达深层。另外,海南岛西北岸流在冬季为西南向而非东北向。【结论】冬半年北部湾的北部环流为局地风驱动,南部环流是由东北季风驱动的南海陆架流侵入北部湾而形成的;这种季节性涛动受东北季风的高频振荡分量驱动,尤其风场的南北向分量贡献较大,也说明风场的时间分辨率对北部湾环流影响较大;海南岛西北岸的西南向流受琼州海峡的西向流驱动,而东北季风只起辅助作用。     

近40年海南岛后汛期特大暴雨环流特征

利用NCEP/NCAR 2.5×2.5再分析资料,对近40年来(3个年代)18次海南后汛期特大暴雨过程的环流特征进行了分析.结果表明:海南岛特大暴雨月际变化呈现单峰状分布,主要分布在9—11月;特大暴雨发生期间,南亚高压中心位于南海对流层上层,高层稳定的辐散区利于海南岛对流层中低层的对流发展和维持;中纬槽后冷高压、南海中北部暖性低压扰动和副热带高压三者之间的相互作用,使得南海北部地区南北向和东北—西南向梯度加大,诱发偏东低空急流;水汽的输送主要来自东北、偏东和东南3个不同来向的气流.     

利用PHYSAT方法反演南海浮游植物优势类群分布的季节变化

基于水色遥感数据用PHYSAT算法反演了南海浮游植物优势类群分布的季节变化,结果表明:微型真核生物作为优势类群全年出现几率最大,原绿球藻次之,聚球藻再次之,硅藻最小;硅藻为优势类群的区域主要在近岸和陆架区,外海原绿球藻和聚球藻的优势度增加.在季节差异上,冬季微型真核生物为优势类群的区域在整个南海海区所占面积的百分比最高,春季原绿球藻比例最高,聚球藻呈双峰结构,在春季和秋季出现峰值,硅藻为优势类群区域的季节性差异较小.陆架、陆坡和海盆区浮游植物优势类群比例的季节变化相近,都表现为冬季微型真核生物的绝对优势和春季原绿球藻优势的大大增加.营养盐浓度分布的季节变化是引起浮游植物优势类群改变的主要影响因子,随着海区中营养盐浓度的降低,浮游植物优势类群由粒径较大的微型真核浮游生物向微微型浮游植物聚球藻和原绿球藻转变.     

南海表层环流和热结构特征的数值模拟与影响因素分析

 采用普林斯顿海洋模式,在真实的地形数据、计算区域右边界上半部分设为开边界的条件下,对南中国海98°-126°E,3°S -26°N的范围进行了环流和温度结构的模拟。模拟从静止的海洋开始,以1月份的月平均温盐数据为初始场,在12个不同的月平均风场驱动下,模式稳定地模拟了4个模式年。从第3年开始进行数据分析。首先从数值模拟的角度给出了南海表层环流和热结构的时空演变过程,继而详细分析了气候和环境因素的影响。结果表明：冬季南海主要被一个大的气旋式环流占据,夏季主要呈大的反气旋式环流。春季和秋季是季风转换季节,南海环流在受到上一个季节影响的同时也向下一个季节的典型流态转换,并由多个涡旋组成。此外,气候和环境条件的设置,都会影响到南海的环流和热结构特征。     

重庆地区秋季连阴雨气候特征及前兆信号分析

根据1961—2012年重庆地区34个气象观测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料和NOAA的海温逐月资料,分析了重庆地区秋季连阴雨的气候特征、气候背景与前兆信号.结果表明:近52年来重庆地区秋季连阴雨频数呈线性增多趋势.重庆地区秋季连阴雨偏多(偏少)同期环流对应乌拉尔山地区高度场偏低(高),欧亚中高纬度地区盛行经向(纬向)环流,赤道东太平洋区域海温偏低(偏高).前期春季、夏季孟加拉湾地区、我国南海地区500hPa高度场、赤道中东太平洋地区海温,特别是Nio3.4区的海温异常变化是重庆地区秋季连阴雨出现异常偏多(少)值得关注的前兆信号.     

近10年南海海表风场季节特征统计

基于Fortran程序和Grads(Grid Analysis and Display System)软件,利用QN(QuikSCAT/NCEP)混合风场,统计了近10年(1999年8月~2009年7月)期间南海海表风场特征,主要统计了风速风向的季节特征,期望研究结果可以为航海、防灾减灾等提供参考。结果表明:(1)春季,风速的大值区位于南海北部,约3.5~5.0 m/s,台湾海峡能达到5.5 m/s;除泰国湾和北部湾以外的大部分海域以东北风为主,北部湾以偏东风为主,泰国湾以偏南风为主。(2)夏季,受西南季风影响,大部分海域以西南风为主;风速的大值区位于中南半岛附近海域,该海域为传统的南海大风区,约5~7 m/s。(3)秋季,为季风过渡季节,风向稍显凌乱,南海中北部已转东北风,而南部部分海域的西南风尚未完全消退,泰国湾在该季节则以西北风为主;风速的相对大值区位于南海北部和台湾周边海域,约6~9 m/s,台湾海峡基本都在9 m/s左右。(4)冬季,受冷空气影响显著,整个南海均以强势的东北风为主;风速大值区呈东北-西南走向,大部分海域的风速在8 m/s以上,台湾海峡能达到11 m/s左右。     

2017年梅雨期金华地区2次暴雨事件的水汽输送特征分析

为了探究金华地区2017年梅雨期2次暴雨的水汽输送特征,利用研究区25个站点的气象资料和全球再分析数据,并结合HYSPLIT模型,定量分析了2次暴雨的水汽输送特征及其差异.结果表明:1)2次暴雨的水汽输送通道主要是西太平洋、南海-孟加拉湾和局地通道;2)2次暴雨的水汽输送过程存在差异;3)6月12日暴雨期间,来自南海-西太平洋的偏东水汽输送偏强;3)6月24日暴雨期间,受南亚季风影响的西南水汽输送偏强.因此,东亚和南亚季风环流的强弱影响区域水汽输送的变化,从而导致研究区暴雨的形成.     

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...     

北部湾海洋环流研究进展

20世纪60年代初中越合作开展的北部湾海洋综合调查,分析北部湾潮汐和潮流运动,标志着北部湾物理海洋学研究工作的开始。此后的一些调查,例如1964—1971年中国科学院南海海洋研究所等利用投放大量漂流瓶来研究北部湾表层海流的试验、1980—1986年全国海岸带和海涂资源综合调查、1988—1995年全国海岛资源综合调查等,令人们对北部湾环流结构有了进一步认识。最近20年,不少学者通过调查资料和数值模拟方法分析北部湾季节性环流结构后得到与以往研究调查相反的观点。本文回顾近年来北部湾海洋环流研究的主要进展,阐述利用调查资料、数值计算等不同研究手段获得的对北部湾环流分布的整体认识,以及在环流结构方面存在的不同观点,进而介绍北部湾环流尤其是北部环流机制的一些新进展。以前的研究多认为北部湾环流主要受风场控制,夏季为反气旋式环流,冬季则为气旋式环流,然而近年研究发现北部湾夏季也为气旋式环流;也有人认为北部湾北部被气旋式环流控制,但南部环流呈反气旋式;在形成机制上,北部湾环流受地形、风、外海水、海水密度分布及河流冲淡水注入等影响呈现复杂的态势;风对北部湾北部环流形成有影响但不起主导作用;琼州海峡东部水进入北部湾对广西沿海气旋式环流的形成有着重要的影响。北部湾海洋环流与海域物质输运扩散密切相关,依托更精细化的数值计算手段,结合动力场探究近海海洋环境污染净化及生态平衡问题,是今后的重要发展趋势之一。     

北部湾环流研究述评

针对北部湾环流的季节变化和琼州海峡水体输送的传统观念,根据近20多年的海流、底质、浮游生物的实地调查资料,对众多的研究结果进行对比和评述。认为:从平均态来说,琼州海峡水体输送全年都是从东向西,冬季多于夏季;冬季北部湾环流是气旋式,夏季,北部湾北部环流是气旋式,南部是反气旋式,其中分界线大致在19°30′N处。北部湾存在多处上升流区域,不计越南沿岸,仅靠近我国大陆,就有广西沿海铁山港和北海的上升流区;海南省西部,从八所—莺歌海的上升流区;海南省南部上升流区。虽然,北部湾环流研究已取得长足进步,但是,还存在许多不足之处,如潮汐余流的研究:未能在充分考虑水体边界、实际风场、真实地形、潮汐余流、密度流等诸多要素情况下,计算出北部湾真实环流。     

中国东部城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟

本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的公用大气环境模式(CAM5.1)进行了中国东部大规模城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟研究.结果表明:CAM5.1模式能够很好地模拟出东亚夏季风系统季节演变过程中大尺度环流场和降水分布的变化.敏感性试验结果表明中国东部大规模城市群的发展会使得南海夏季风提前1侯爆发;控制试验中5月中旬南海地区东南风向西南风的转变,以及降水量激增现象的出现,均较无城市试验中提前.同时,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,初步推断城市下垫面发展可能是1993年之后南海季风提前爆发的原因之一.对南海季风爆发影响的原因分析可以看出,城市化引起的下垫面物理属性变化,使得从春至夏的季节转变中,东部(110°-120°E)中高纬度陆地对大气的感热加热增强,减小了海陆之间的热力对比,加快陆地低层大气降压,从而引导南海季风提前爆发.     

珠江三角洲区域大气扩散和输送特征诊断分析

为了深入研究珠江三角洲区域大气扩散和输送特征, 利用2006年珠江三角洲地区460个地面自动气象站的全年逐时气象数据和探空资料, 对自动气象站资料进行质量控制并整理, 使用Calmet模式诊断出逐时气象场。利用逐时风场和72小时轨迹, 对该地区的扩散类型进行分类(系统大风型、弱背景影响型和局地环流型), 并依此对该地区的流动状况进行分析。还根据季节和分类结果对扩散路径进行简单的分类, 并依此研究珠江三角洲地区的大气输送路径以及影响范围。分析结果表明: 珠江三角洲地区大气输送特征具有明显的季风性以及海陆风特征; 该地区春季和冬季的大气输送和扩散能力较好, 夏季次之, 秋季最差; 大气输送轨迹随季节变化明显, 并且在不同的扩散类型之间有显著的差异。