渤海冬季三维环流数值模拟

基于冯士笮所给出一种浅海环流模型，采用数值方法，对渤海冬季进行环流的数值模拟，给出了冬季三维风生环流和正压环流（含潮余流）。分析了潮致Ｌａｇｒａｎｇｅ余流对冬季环流的贡献及黄海暖流余脉对渤海冬季环流的影响。最后对风生环流和正压环流的特征进行了分析和讨论。     

渤海夏季底层环流的观测与模拟

通过分析用人工水母在渤海夏季进行的首次底层环流的Largrange观测，发现在渤海底层Lagrange余流只有几cm/s，在海峡处基本是北进南出的情况，在辽东湾有1个逆时针的环流，在渤海湾有1个顺时针的环流。但是进一步分析发现，底层人工水母的运移（代表了物质输运）并不完全反映环流的方向，在有些站位甚至出现相反的趋势。通过数值模拟知识瞬时的扩散及沉降等过程是产生这种结果的原因，而根据在于环流场的不均匀性。     

热带太平洋ENSO期间的海气相互作用分析 --大气环流无旋和无辐散分量的年际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料,将风场分解为无辐散分量和无旋分量两部分,通过求解球面Poisson方程得到大气的扰动流函数和扰动速度势.利用850,200 hPa扰动流函数和速度势分别与Nino-3指数做相关分析,研究了Walker环流、Hadley环流水平分量的变化和上升/下沉分支的相应位置变化,从而得到了ENSO期间大气环流变化的完整图像.     

冬季北半球Hadley环流圈的增强及其与ENSO关系

对1948—2005年冬季(12月—次年2月)的质量流函数进行了经验正交分析(EOF),结果显示其主要是由两个空间模态组成,即关于赤道非对称和对称模态.进一步分析表明这两个模态具有明显不同的时间变化特征,它们分别代表了冬季北半球Hadley环流圈在年代际和年际尺度上的变化.非对称模态的时间系数(定义为非对称模态的强度指数AMI)呈现出显著的年代际增强趋势,表明该模态对北半球冬季Hadley环流圈在最近几十年的增强具有显著贡献.同时它还与热带海洋,尤其是印度洋到西太平洋暖池地区的海温相关显著.而对称模态时间系数(定义为对称模态强度指数SMI)主要体现了Hadley环流在年际尺度上的变化,它与ENSO之间的相关系数在整个时段都是显著的.结果还显示:冬季北半球Hadley环流与ENSO之间的相关系数在20世纪70年代中后期发生的年代际突变也很可能是由于非对称模态引起的.     

1998年7月副热带高压短期结构演变特征与垂直运动的关系

针对1998年7月长江中、下游地区二度梅期间副热带高压短期演变特征,利用大尺度大气运动的三维环流分解方法,计算出7月副热带地区Hadley环流、Walker环流以及总体垂直运动的速度场分布情况.通过分析它们的演变过程,揭示了Walker环流、Hadley环流与副热带高压短期演变特征的关系,指出大尺度大气运动的三维环流分解模型将有助于发展副热带高压的异常变化与大尺度Walker环流、Hadley环流之间的定性、定量化的动力学关系,对气候预测效果产生影响.     

Hadley环流上升支特征及其与东亚臭氧变化的关系

 利用NCEP/NCAR再分析风场资料和TOMS臭氧总量资料以及ECMWF臭氧混合比资料,用叠加计算方案分析了1992~2002年整10 a的平均经圈环流(MMC)气候态特征;在此基础上定义了Hadley环流上升支强度指数(HAI),研究Hadley环流上升支与东亚地区臭氧的相关关系.结果表明:南、北半球的2个Hadley环流圈的公共上升支具有明显的季节特征;冬、夏HAI(WHAI/SHAI)均表现出明显的年变化,WHAI在2月最强,SHAI在8月最强,WHCI与其所处高度的负相关性较夏季好.分析还指出,Hadley环流上升强度越强,同期东亚相对应的Hadley环流上升极值高度处对流层臭氧浓度越小.     

利用向下控制原理对Brewer-Dobson环流变化趋势的研究

 利用ERA-Interim 1979—2011年的逐日数据,通过向下控制原理研究了Brewer-Dobson(BD)环流的季节变化和年际变化.结果表明：对流层剩余环流在15°～30°间为下沉运动,在30°～50°呈上升运动,50°～极地又呈现出下沉运动,且低纬度的上升强度大于中高纬度的上升强度.平流层中环流在30°～45°间下沉,而在45°～60°间又呈上升运动,再在60°～极地间下沉.剩余环流的分布形势具有明显的季节变化特征,冬半球的环流形势要强于夏半球,春秋季期间,环流在两半球呈相对的对称形势.且穿越100hPa面上热带和热带外两半球的质量通量也具有明显的季节变化特征.在过去的33a间平流层BD环流有微弱的增强趋势.
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南海Sverdrup环流的季节变化特征

利用气候平均的风应力资料,计算了平底南海内区海盆尺度的Sverdrup输送,得到南海海盆尺度Sverdrup环流的季节变化基本特征.将这些基本特征与历史观测资料相比,证实了在冬、夏、秋季风生环流在南海表层环流中的重要地位.明确指出风的非均匀性是南海海盆尺度环流呈现多中心的重要原因之一,秋、冬季南海北部18°N纬带处的西向强流可仅由局地风生成,南海南部环流比北部环流具有更明显的季节变化,春季风场有利于在海盆的中部发生环流的季节转换,秋季气旋式环流的向北输送最大.     

厄尔尼诺研究的进展和现状

近几年来以厄尔尼诺为主要特征的海洋与大气的相互作用已形成地学界一个十分活跃的研究领域。本文就国内外关于厄尔尼诺的研究进行了综述。本文主要讨论了以下几个问题:厄尔尼诺研究的兴起,厄尔尼诺对大气环流和天气气候的影响,厄尔尼诺的成因和预报及其今后研究的展望。     

西太平洋海温和北极海冰异常对大气环流的影响

利用九层菱形截断１５波的全球大气环流谱模式,对赤道西太平洋海表温度,北极海冰及综合异常精形在北半球夏季大气环流中的作用进行了一系列数值试验和分析。结果表明：赤道西太平洋海表温度的异常变化与北极海冰面呼焦异均可显著影响大气环流,但海冰异常对低纬大气环流的影响远小于西太平洋的海温异常的影响。对全球大气环流异常形成机制的讨论,表二维Ｒｏｓｓｂｙ波开的传播及外强迫引起的大气内部动力学过程虽夏季大气环流异常     

基于Lamb-Jenkinson方法的天津地区PM2.5污染环流型分析

用2012—2019年逐日08时(北京时)NCEP/NCAR海平面气压场再分析资料,采用Lamb-Jenkinson客观环流分型方法,探究天津地区易发生PM_2.5污染的主要环流型,并对其进行验证.研究表明,天津地区主要存在6种环流型,分别为高压反气旋型、偏北气流型、偏东北气流型、低压气旋型、偏西北气流型和偏西气流型.为了进一步分析天津地区的污染环流型,定义污染环流指数B值,得到易引发天津地区PM_2.5污染的环流型,且按污染的形成机制可将其分为4类,即沙尘输送型、海风型、高压后部均压场型和低压前部均压场型.     

世纪之争：海洋是否为“热机”？——Sandstr?m猜想发表一百周年侧记

传统的理论认为,热盐环流是由低纬度加热、高纬度冷却驱动的热机.这个理论遇到了新的挑战,新的理论认为海洋把热能转化为机械能的效率极低,所以热盐环流不是热机,而是由风和潮汐提供机械能驱动的热量（或其他物理量）运输机.海洋是否为“热机”的论战之所以“复兴”,是因为这事关对海洋在气候系统中的作用. 海洋是否是热机这个问题可溯源到1908年Sandstr?m发表的实验结果,这是首次为揭示大洋深海环流驱动机制提出的一个猜想假说（常被称为Sandstr?m定理）,并发表了实验结果.那时的人类社会可能关心的只是天气现象,现在则更加关注气候变化.不言而喻,这场争论结束之日,就是人类破解海洋环流奥秘之时.值Sandstr?m实验100年之际——2008年——也恰是Bjerknes环流定理发表110年,谨撰此文,以期从寻觅先行者的认识足迹中启迪来者.     

温盐环流对气候突变的影响

由于全球气候变暖的一个负反馈机制——温盐环流的存在,使得气候在变暖过程中有可能出现突然变冷事件．地质历史时期气候突变事件的研究表明：这种潜在的突然变冷事件可能会持续几百年甚至上千年．加强对温盐环流强度变化的监测研究对于预测未来的气候变化,制定防灾减灾措施具有重要意义．     

微分方程稳定性理论在海洋热盐环流中的应用

通过建立海洋热盐环流两层模型中的温度和盐度的微分方程,并对平衡态解进行稳定性分析,研究了海表温度、淡水通量和风生环流对热盐环流的多平衡态的影响.研究结果显示:海表温度的降低、风生环流的减弱和淡水通量的增强都会导致稳定的热型环流强度减弱,并进而使环流从稳定的热型"突变"到稳定的盐型.     

陆地边界循环水体中的环流特性

结合工程实践对人工建造的大型循环水体中环流产生的范围、影响环流形式的因素和环流旋度变化等特性进行研究,得出了人造循环水体的环量分布和旋度分布规律,认为无论自然形成的,还是人工建造的大型循环水体中都存在环流,而且整体环流旋度要比局部环流旋度小,水体环流的产生既有利于水体保持良好的水质,同时也会影响水体置换时间。该结果可供人造水体设计和计算水体置换时间时参考。     

黄渤海三维斜压环流的数值诊断模拟

给出一黄渤海三维斜压的数值诊断环流模式，并进行了环流的数值模拟。在黄渤海冬季主夏季的环流模拟研究中，考虑了影响环流的因素，如海面风应力，热盐效应，地形及边界交换等影响因子。由模拟结果，正确再现了黄海冷水团密度环流、黄海暖流和沿岸流等的三维特征，并对这些特征的成因进行了分析。     

高电压十二相可逆电路的环流

讨论了高电压十二相可逆电路的环流问题 ,给出了环流波形图 ,并简要说明了波形图的使用方法 .所得结论可为工程技术人员设计系统提供方便 .     

南极大气环流特征探讨

本文应用日本南极昭和基地１９８２年的探空资料＾［１］，讨论了从地面至２０ｈｐａ高度之间的风、温和４００ｈｐａ以下的湿度场的月平均年变化结构及大气环流特征。对位温、相当位温和饱和相当位温与大气环流的关系也进行了分析探讨。为研究全球大气环流的变化与异常及南北半球大气环流的相互作用的时空尺度遥相关提供了参考。     

滴水湖夏季环流的三维数值模拟

利用改进的ECOM三维数值模式,计算夏季滴水湖由河流驱动的吞吐流、海表面加热产生的密度环流和风生环流,以及三者综合作用下的总环流.由河流驱动的吞吐流主要出现在河流进水和出水的连线上,并在湖中出现涡流.由湖表面加热产生的表层密度环流在两深潭处出现气旋式的环流,东侧的范围比西侧的大,中层和底层的流速减小.表层风生流在湖的中央为大致流向西北的弯曲流动,在大弯曲的地方一侧出现涡流.为满足质量守恒,底层出现与表层流向相反的补偿流.总环流在表层基本上为朝西北的流动,在底层同样出现向东南的回流,主要是由风应力驱动的.在总环流中河流驱动的吞吐流受逆风的作用,出现在中下层.     

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。