基于Argo的热带东印度洋上层水团季节分布

为研究热带东印度洋上层海洋孟加拉湾水(BBW)及阿拉伯海水(ASW)的季节分布,利用2003-2012年的地转海洋学实时观测阵(Argo)资料,依据温盐标准分析其分布特征。结果显示,BBW在11月至次年3月主要分布在阿拉伯海东南部海域,6-10月出现在苏门答腊岛外海及赤道海域,并持续至次年2月。ASW在5,6月及10月至次年1月沿赤道向东延伸最远,可至90°E以东海域,在多数月份(6月至次年4月)还出现在湾内。分析表明,BBW有3个出湾通道:11月至次年3月,东印度沿岸流及东北季风漂流是BBW从湾内进入阿拉伯海东南部海域的2个主要流路,6-10月,BBW通过湾口东侧的连续南向流输送至苏门答腊岛外海;ASW入侵湾内有2个路径:11月至次年4月,由赤道至湾口的连续北向流经湾口东侧进入湾内,6-9月ASW由西南季风漂流输运至湾内。     

热带印度洋海面温度与高度的相关性分析

基于海面温度与海面高度异常的月均数据,采用EOF、SVD和功率谱分析等方法,对热带印度洋海面温度与海面高度进行特征分析,研究两者在时空结构上的相关性。利用EOF方法分析出海面温度第二模态与海面高度第一模态的空间结构类似,呈现偶极型。相关分析与功率谱表明,两模态的时间序列存在滞后相关和类似的周期结构。SVD结果显示,第一耦合模态的相关系数达0.7左右,且左右场的空间形态呈现东西反相。这表明,海面高度偶极型与海面温度的单极型和偶极型存在着相关。同时,海面高度指数也表现与偶极子指数类似的结构特征。针对上述诊断分析事实特征,对海面温度和海面高度偶极子形成的物理机制进行了初步分析,总结了前人所做的一些工作,指出其中可能的影响因素。     

热带印度洋偶极子区域海表面温度特征与海流相关性分析

为了研究热带印度洋偶极子(IOD)爆发年其耦合作用迅速消亡是否由海流异常引起,利用1958—2007年热带印度洋月均海表面温度(SST)和海流数据,分析IOD的主要特征,并探讨IOD与ENSO和海流异常之间的相关关系。通过对印度洋偶极子指数(DMI)及其经Hilber-t Huang变换后得到的固有模态函数(IMF)与南方涛动指数(SOI)的相关性分析,指出IOD与ENSO之间可能存在相关性,其中,表现出准2a周期振荡的IMF-3与ENSO相关性最好。通过对IOD爆发年DMI的进一步分析,证实IOD具有季节锁相的重要特征,并探讨该季节变化与海流异常的相关关系。结果表明,海流异常在热带印度洋SST的耦合振荡中起重要作用,但是它可能不是引起IOD迅速消亡的原因。     

西北太平洋部分海域AVHRR、TMI与MODIS遥感海表层温度的初步验证

选取[10～35°N,110～165°E]的西北太平洋海域,利用2002年7月～2005年12月Argo浮标数据对AVHRR/MODIS/TMI SST的daily（升轨）数据进行验证.结果表明：AVHRR/MODIS/TMI daily SST与Argo浮标5～6 m层温度总体的均方差rms在0.6～0.9℃,平均偏差bias在-0.2～0.2℃,平均绝对偏差bias_abs在0.3～0.7℃.这与三传感器全球范围的SST反演目标相当,说明在本区域SST反演不存在显著偏差.各遥感SST与浮标温度的差异存在季节变化,夏季偏高,很可能与夏季垂直混合较弱,比对采用的实测水温与海表温度差距较大有关.在3种遥感SST中,TMISST偏离实测值的程度最高,且偏离范围较大.作者认为这与该区域黑潮经过,产生诸多涡旋和锋面,SST时空变化剧烈而TMI空间分辨率较低有关.本研究将为此西北太平洋海域的多源SST融合提供一个比较可靠的依据.     

热带印度洋海温与海表面高度相关关系分析

为了研究热带印度洋偶极子(IOD)与海平面异常之间的相关性,采用经验正交函数分析方法(EOF)及Hilbert-Huang变换等统计方法,分析热带印度洋的海表面温度(SST)与海平面高度异常(SLA)的相关关系。通过对热带印度洋偶极子指数(DMI)与南方涛动指数(SOI)和SLA的相关性分析,得出IOD与El Nio-Southern Oscillation(ENSO)之间可能存在一定相关关系,此外,IOD与海平面变化有很好的相关性。通过对IOD爆发年的DMI以及海平面变化的分析,证实IOD具有季节锁相的重要特征,并探讨了该季节变化与海平面变化的相关关系。结果表明,IOD事件与海平面的变化这两者之间存在很强的一致性。     

夏季热带印度洋季节内振荡的北向传播特征

利用高分辨率的卫星资料和再分析资料,详细地探究1985—2017年夏季(5—10月)热带印度洋季节内振荡(TISO)的北向传播过程和特征。结果表明,印度洋TISO的北向传播可以分为3类:稳定型,对流信号起源于赤道以南,印度洋西部,稳定地向北传播至印度半岛北部;衰减型,前期与稳定型相似,但向北传播至孟加拉湾附近后迅速衰减;增强型,前期在赤道附近信号较弱,大约10天后,对流信号从印度半岛南部开始显著增强,并发展至喜马拉雅山脉以南。TISO北向传播过程中伴随显著的东风切变异常、海表面温度异常和边界层水汽扰动,三者在不同类型的北向传播中起不同的作用。对流事件北侧的海温正异常会促进对流的北向传播,在稳定型和衰减型的赤道传播过程中都起到显著的作用,增强型传播过程中海温正异常在对流南侧更显著,会抑制对流的北向传播。东风垂直切变机制为稳定型和增强型的稳定北向传播提供持续的动力,在事件后期的影响更加显著。边界层水汽扰动的经向不对称性在稳定型事件前后、衰减型事件前期以及增强型事件发生时加剧大气的不稳定性,诱导对流系统向北移动。研究结果有助于提高东南亚夏季季节内降水预测的准确性。     

西北太平洋部分海域AVHRR、TMI与MODIS遥感海表层温度的初步验证

选取[10～35°N,110～165°E]的西北太平洋海域,利用2002年7月～2005年12月Argo浮标数据对AVHRR/MODIS/TMI SST的daily(升轨)数据进行验证.结果表明:AVHRR/MODIS/TMI daily SST与Argo浮标5～6 m层温度总体的均方差rms在0.6～0.9℃,平均偏差bias在-0.2～0.2℃,平均绝对偏差bias_abs在0.3～0.7℃.这与三传感器全球范围的SST反演目标相当,说明在本区域SST反演不存在显著偏差.各遥感SST与浮标温度的差异存在季节变化,夏季偏高,很可能与夏季垂直混合较弱,比对采用的实测水温与海表温度差距较大有关.在3种遥感SST中,TMI SST偏离实测值的程度最高,且偏离范围较大.作者认为这与该区域黑潮经过,产生诸多涡旋和锋面,SST时空变化剧烈而TMI空间分辨率较低有关.本研究将为此西北太平洋海域的多源SST融合提供一个比较可靠的依据.     

中等复杂程度全球热带海洋模式模拟的热带印度洋海表温度变率

利用一个中等复杂程度全球热带海洋模式模拟研究了表面强迫异常引起的热带印度洋海表温度(SST)变率．利用1958—1998年表面分析资料作为强迫场，积分海洋模式41年作为控制试验，并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验，与控制试验作比较．通过3组试验模拟的上层海洋变率状况的比较，分析了动量和热量通量异常对热带印度洋SST变率的影响，并比较了其影响的相对重要性．结果表明，模拟的热带印度洋SST变率的主要模态表现为与热带太平洋ENSO相联系的海盆尺度的一致性增暖或变冷特征，次级模态为热带印度洋SST偶极子模态．通过3组试验结果的比较表明，动量通量和热量通量异常强迫对热带印度洋SST变率第一模态均有贡献，但热量通量异常强迫的影响比动量通量异常强迫的作用大．热带印度洋偶极子模态主要受动量(风应力)异常强迫影响，热量通量异常强迫主要起阻尼作用．     

FGCM-1.0耦合模式对热带印度洋偶极子的模拟

分析了由中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)新近发展的耦合气候系统模式(FGCM-1.0)已积分300a的结果中40a模拟结果,通过与多种观测资料的对比分析,讨论了热带印度洋海温的气候变率特征,并对气候变率中存在的热带印度洋偶极子(IOD)进行了重点讨论.结果表明:该模式能够模拟出热带印度洋海表温度距平(SS-TA)气候变化的整体一致性和偶极性的特征,可以模拟出IOD出现的不规则年际变化特点;模拟的IOD表现为1至5a周期变化,其中具有统计性检验的周期集中在1至3a之间;模拟的IOD存在季节位相锁定,其主要发生在8至10月份,在10至12月份发展到盛期;该模式较好地模拟出IOD期间热带印度洋东西相反的海面高度距平分布以及表层洋流距平的分布;该模式能够再现IOD期间海表面风应力异常和海-气界面热通量异常的基本分布特征.但FGCM-1.0模式也存在一些不足之处,对热带印度洋SSTA整体一致性变化的模拟偏弱,对SSTA的偶极性变化模拟偏强;模式模拟的IOD的发生和发展要滞后观测约2至3个月.     

多阵元锥面声透镜聚焦声场与温度场的研究

提出了一种新型的多阵元聚焦透镜,该透镜由7个相同的单元圆锥透镜组成.通过对不同面形参数下多阵元声透镜和其中任一单元透镜聚焦声场和组织处温度场分布的数值计算和比较,证明了多阵元声透镜比单元透镜的径向加热区域大,有适用于浅层组织的大范围加热,并给出了该多阵元锥面聚焦透镜优化的面形参数.     

Interdecadal variability in the tropical Indian Ocean and its dynamic explanation

Interdecadal variability in the tropical Indian Ocean has been analyzed based on the long-term climatic observational data. Case study showed that strong interannual signals formed at the surface can penetrate the depth of seasonal thermocline, where the anomalies last a couple of years. Artificial time series based on damping with exponential decay of selected strong events agree well with the detected interdecadal variability in the tropical Indian Ocean. A possible dynamic explanation for interdecadal variability in the tropical Indian Ocean was proposed that irregular interannual signals can lead to a slowly evolving climatic background with the interdecadal time scale through damping of the memory about anomalies in the seasonal thermocline.     

声源深度对印度洋声传播的影响分析

以分析声源深度对印度洋主要航线海区声传播的影响为研究目的,应用WOA13季节平均数据和Mackenzie声速经验公式,分析印度洋冬季(1月~3月)声道轴深度、最小声速值、表层声速值的分布;在季节、声源频率和掠射角等因素确定的情况下,通过BELLHOP模型仿真计算研究主要航线上选用位置点不同深度声源的声传播规律:印度洋35°S航线海区5 m深度声源的汇聚区位置要大于其以北航线海区的汇聚区位置;印度洋15°S以北航线海区的100 m以下深度的汇聚区较为固定;15°S航线海区100 m和4 000 m声源深度的情况与以北航线海区相同,250~3 000 m深度则出现缩小;35°S航线海区,汇聚区位置随声源深度向声道轴深度靠近而出现明显的缩小。最后为水面舰船声呐提出了使用意见。     

海流激励下Argo浮标运动响应特性仿真分析

为优化Argo浮标结构,使其对海流变化的响应更加迅速。针对海流激励下Argo浮标的运动响应特性问题,建立了浮标运动与海流数学模型,对Argo浮标及加入十字形帆后纵平面的运动响应特性进行了仿真计算,分析了不同尺寸的帆对响应速度的影响,对帆的尺寸提出了设计建议。结果表明:随着帆长度的增加,其横向响应速度呈现先变快后变慢的趋势,帆的尺寸不同对其影响程度也不同,各宽度的帆均存在最佳的长度配对方案。在海流作用下,加入十字形帆可以有效提高Argo浮标的响应速度,在5 s响应时间处,响应速度相比不加帆的浮标可增大30.4%,俯仰角及俯仰角速度变化范围均有一定的减小。研究结果表明,添加十字形帆可提高Argo浮标横向的随流特性。     

南大西洋、南印度洋冷空气活动的统计分析

采用 NCEP1 995～ 1 997年逐日 2 .5°× 2 .5°经纬网格点再分析资料 ,统计分析了 70 0 h Pa逐日 2 4 h变温分布和演变特征 ,讨论了影响南大西洋、南印度洋冷空气源地、路径和季节变化特征 ,以及冷空气活动与大气环流背景之间的关系 ,提出了影响南大西洋和南印度洋冷空气活动的天气过程模型     

Indian Ocean temperature dipole and SSTA in the equatorial Pacific Ocean

The observed sea surface temperature (SST) data of recent 100 years are analyzed and the existence of the Indian Ocean temperature dipole in the equatorial region is exposed further. It is very clear that the amplitude of the positive phase (higher SST in the west and lower SST in the east than normal) is larger than that of the negative phase (higher SST in the east and lower SST in the west). The dipole is stronger in September-November and weaker in January-April than in other months and it also appears obviously inter-annual and inter-decadal variations. Although the Indian Ocean dipole in the individual year seems to be independent of ENSO in the equatorial Pacific Ocean, in general, the Indian Ocean dipole has obviously negative correlation with the Pacific Ocean dipole (similar to the inverse phase of ENSO mode). The atmospheric zonal (Walker) circulation over the equator is fundamental to relate the two dipoles to each other.     

基于声辐射控制的驾驶室内声场优化

针对板结构的声辐射控制,在小振幅简谐振动情况下,以声辐射模态、直接边界元理论为基础,分析得出结构表面法向振速幅值是影响板结构声辐射功率和辐射声压的主要因素.以某挖掘机驾驶室为例,建立考虑座椅的驾驶室声学边界元模型,通过对板件声功率贡献分析,确定驾驶员右耳处主要峰值频率下声功率贡献突出的板件区域.针对声功率贡献突出的板件,以各板件表面法向振速均方根值的加权值最小为目标函数,建立优化数学模型,进行声场优化.结果表明,多个目标频率下声压响应峰值都有显著的下降.因此,采用所提出的优化方法可有效地控制驾驶室内辐射声场,具有显著的降噪效果.