从《Science》和《Nature》看关于台风研究的热点问题

热带气旋是形成在热带或副热带洋面上,具有有组织的对流和确定的气旋性地面风环流的非锋面性的天气尺度系统.世界气象组织将最大风速在32.7 ms-1以上的热带气旋称为台风或飓风.由台风引起的强风、暴雨、巨浪等气象灾害给人类带来巨大的损失,其影响范围广,发生频率高,使得对台风的研究成为全球关注的气象课题.本文侧重总结了近8年来(1998～2005)Science和Nature杂志中有关台风研究的文章,综合了国际权威科学家对台风关注的最新进展和研究成果.其中在台风观测手段改进方面,如Doppler雷达对于边界层强滚动现象的发现,GPS风廓线仪对于台风中海-气边界层理论拖曳系数的修正;而在动力结构的研究方面,海气相互作用的重要性,特别是对台风强度预报的影响有了新的认识;在全球变暖的大背景下,气候变化对台风活动趋势的影响成为科学家日益关心和争论的话题.     

奇妙的海市蜃景

海市蜃景,美丽动人,但它的形式有很多,因而不能以“海市蜃楼”一言以蔽之。海上太阳蜃景、海上幻景,还有“假冒”海市蜃景的海洋平流雾,这些都是海上虚无缥缈的奇景。而那些“海市蜃楼”、“空中城堡”、“水下宫殿”等描述,则只是基于人们对海市蜃景的丰富想象而已。     

导致西太平洋海温异常的主要因素研究

通过对不同区域海表面温度(SST)资料做超前/滞后相关性分析,研究导致西太平洋SST异常的主要因素。基于东、西太平洋相互作用理论和印度洋电容器效应理论,将热带西太平洋SST异常的变化分别与热带东太平洋和印度洋SST异常做超前/滞后相关性分析,得到每个格点与强迫场之间相关性最显著的月份,从时间的角度研究西太平洋SST异常变化与东太平洋和印度洋之间的关系。按照上述两种理论,由于海洋的比热大,热响应时间较长,西太平洋SST变化应滞后于东太平洋或印度洋2~3个月。分析结果显示,在El Nino和La Nina事件下,西太平洋SST异常变化均超前于东太平洋1~2个月时相关性最显著;同时,西太平洋SST异常变化超前于印度洋3~4个月时相关性最显著。这表明热带东太平洋和印度洋都不是导致西太平洋SST异常变化的主要因素,西太平洋SST异常可能由多种因素共同作用所导致。     

走进“科学”号

<正>作为目前国内最先进的海洋科学综合考察船,"科学"号有着"海上移动实验室"的美誉,是开展深远海综合科学考察研究的国家重大科技基础设施。前不久,"科学"号进行了首航,在冲绳海槽找到了活跃的热液喷口,引起了国人广泛的关注。那么,这是一艘什么样的船?它究竟先进在哪里?在"科学"号项目总工程师于建军的引领下,本刊记者走进了"科学"号,领略它的超凡之处。     

海气耦合方式对月尺度气候模拟场的影响

将一个海洋表层流模式与ｐσ混合坐标系球带大气模式耦合，进行了三种月尺度的海气耦合试验，讨论了海气耦合方式对模拟结果的影响.表明，在一个月的时间尺度内，海温的变化主要受大气和海洋间的热交换影响，海流的影响是次一级的.因此，无海流的海气耦合方式足以描述月尺度的海温变化.但海流引起的海温对月尺度气候场的模拟特征还是有影响的，特别是东半球的夏季风系统有较敏感的响应.     

大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制

海洋表层水中的铁已被证明为某些大洋海区表层水生产力的限制因素. 1992年我们报道了在远洋气溶胶中检测到二价铁Fe(Ⅱ), 提出了大气海洋物质交换中的铁硫耦合反馈机制的假设. 最近在中国的沙尘暴样品中检测到了相当数量的Fe(Ⅱ), 其浓度高达1.8~4.3 mg·m^-3, 占总铁的1.4%~2.6%. 气溶胶中硫和铁在沙尘暴期间表现出明显的正相关. Fe, Fe(Ⅱ)和S无论在沙尘暴和非沙尘暴期间其浓度高峰均在粒径为1~3 mm的分级样品中. 在自然光照和紫外光照条件下, 加入三价铁后四价硫的氧化速度要比不加入分别快6.5和14倍. 气溶胶的Fe(Ⅲ)部分转化成Fe(Ⅱ)并产生OH·自由基把S(Ⅳ)氧化成硫酸盐这一过程, 可贡献北太平洋中部Midway岛地区所产生的非海盐硫酸盐气溶胶的约3%~20%. 上述结果进一步支持了铁硫耦合反馈机制的假设. 气溶胶中的Fe(Ⅲ)还原生成可为海洋表层生物吸收的Fe(Ⅱ). 海洋表层的浮游生物随二价铁的增加而增加, 导致其排放物二甲基硫(DMS)的增加. DMS的增加又导致海洋大气中S(Ⅳ)及硫酸盐气溶胶的增加, 从而又导致生物必需的二价铁的增加. 如此反复循环不已. 大气和海洋中的这一铁硫循环耦合反馈机制可能直接影响了全球气候变化.     

1986年南海季风海-气界面热量交换

为探索南海与季风相互作用, 用观测资料, 计算了1986年南海季风海气界面热量交换值. 结果: 南海夏季风爆发及其控制南海时, 位于(20.49°N, 114.14°E)附近海域, 在热带辐合带和热带气旋系统内, 海气界面热量交换强烈, 潜热迅速跃升, 1986年5月23日在台风系统内, 感热出现正值, 海洋向大气输送热量是主要现象, 主要贡献来自潜热. 夏季风控制南海天气晴好时, 海面温度虽然较高, 感热却出现负值, 大气向海洋输送热量是主要现象, 主要贡献来自海面吸收的短波辐射和感热, 结果与闫俊岳等的不同. 夏季风结束后, 南海受东北季风控制时, 海气界面热量交换非常强烈, 南海对大气加热是主要现象, 主要贡献来自潜热, 冷空气到达海面时, 感热量值迅速跃升均为正值. 结论: 南海海气界面热量交换的变化与海面温度变化趋势不一致, 季风控制南海时, 南海对夏季风响应为主.     

2020年海洋气象研究热点回眸

 回顾了2020年影响东亚气候的梅雨锋、季风、台风、海气通量、风暴潮等天气过程与机制研究取得的重要进展,探讨了海洋气象学的未来发展方向。     

导致西太平洋海温异常的主要因素研究

通过对不同区域海表面温度(SST)资料做超前/滞后相关性分析, 研究导致西太平洋SST异常的主要因素。基于东、西太平洋相互作用理论和印度洋电容器效应理论, 将热带西太平洋SST异常的变化分别与热带东太平洋和印度洋SST异常做超前/滞后相关性分析, 得到每个格点与强迫场之间相关性最显著的月份, 从时间的角度研究西太平洋SST异常变化与东太平洋和印度洋之间的关系。按照上述两种理论, 由于海洋的比热大, 热响应时间较长, 西太平洋SST变化应滞后于东太平洋或印度洋2~3个月。分析结果显示, 在El Nino和La Nina事件下, 西太平洋SST异常变化均超前于东太平洋1~2个月时相关性最显著; 同时, 西太平洋SST异常变化超前于印度洋3~4个月时相关性最显著。 这表明热带东太平洋和印度洋都不是导致西太平洋SST异常变化的主要因素, 西太平洋SST异常可能由多种因素共同作用所导致。     

基于遗传算法的海气耦合模型参数反演

为了提高模型参数反演效率和精度,基于遗传算法和系统优化思想,从一个简单的海气耦合模式出发,反演模式参数和强迫项.试验结果表明:遗传算法和系统优化结合的方法,可以有效优化模式参数和强迫项,进而修正模式的预报误差.同时,该方法具有参数反演过程不与模型结构发生耦合,计算量小和操作性强、反演效率高等优点,为在实际应用中改善模式参数和初值、提高预报准确率提供了一个可借鉴的方法和途径.