我国华南近海赤潮发生发展的温、压演变模式

通过分析,归纳出3种赤潮发生前后水温、气温和气压的演变模式,并论述各种演变模式与赤潮发生发展的关系。通过数理统计,归纳了华南近海赤潮发生前后阶段水温、气温和气压的变化范围以及演变特征,说明了升温降压天气过程、温压稳定过程以及相对于多年月平均值偏暖的年份或时段均有利于赤潮的发生发展。     

源区黑潮热输送低频变异及其与中国近海SST异常变化的关系

基于长时间序列的水温和盐度资料，通过动力计算方法估算了源区黑潮（18°N断面）热输送量，分析了源区黑潮热输送变异和中国近海SST异常的年际、年代际时空变化特征及两者之间的相互关系．结果显示，源区黑潮热输送异常呈现出显著的以2—7、10～20a和约30a为主周期的年际、年代际变化，且具有线性增强的长期变化趋势．并约于1976年前后发生了一次显著气候跃变．中国近海SST年际、年代际异常变化的最显著区域位于渤海、黄海、东海海域和台湾海峡．源区黑潮热输送变异在年际、年代际尺度上与中国近海SST异常变化密切相关，源区黑潮热输送变异可能是影响中国近海SST异常变化的重要因素之一．     

基于一个海洋混合层模式对中国近海浮标SST日变化的模拟

收集整理了中国近海18个浮标2011年全年的高时频实时观测资料,对中国近海SST日变化时空分布规律进行了分析,并利用一个改进了的一维海洋混合层模式对中国近海浮标资料进行了模拟。分析表明,中国近海SST日变化具有明显的季节变化特征。按照各季节SST日变化的明显程度,可以把近海海域分为两季型与四季型。两季型海域的SST日变化在春夏季非常明显,且变化幅度一致,而秋冬季日变化明显减小,如渤海、黄海北部和东海北部。而东海南部和南海北部等四季型海域的SST日变化幅度在各个季节均不相同,具有四季分明的特征。各个海域的短波辐射等热力通量、海面风应力等动量通量,以及上层海流等因素是造成上述分布特征的主要原因。文中使用的海洋混合层模式在对不同浮标观测SST的逐日演变过程中表现良好,对平均日变化的模拟比较合理,可以模拟出连续的、完整的SST日变化周期,并且与观测基本一致,该模式在中国近海区域具有良好的应用前景。     

2005年春初浙江近海的低温特征及其对大规模东海原甲藻赤潮发生的影响

在长江口附近和浙江近海海域,近些年来每年春季几乎都发生大规模的东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)赤潮,时间通常是在4月底或5月初,但2005年却一直到5月底才发生。本文根据近几年在浙江近海进行的多个春季航次的调查资料和有关站位的气象资料,分析了该海区2005年春初的温度特征及其对大规模东海原甲藻赤潮发生的影响,阐明了2005年春季大规模东海原甲藻赤潮迟发的主要物理环境原因。结果表明,2005年3月浙江近海水温比多年同期平均值偏低,且这种情况在近岸区更为明显;与2004年同期相比,2005年春初(4月初)浙江近海水温偏低,2005年和2004年的这种水温差异在近岸和中上层的低盐水里最为明显,而在远岸和下层的高盐水水温差异则相对要小;近岸低盐水最低温度2005年比2004年低约2.6℃;2005年1—3月浙江近海特殊的气象条件(10 a中最低的气温和强劲的偏北大风)和2004/2005年冬季较弱的台湾暖流是形成4月初浙江近海低温特征的主要原因;2004年冬季和2005年春初浙江近水温偏低很可能是2005年春季东海大规模原甲藻赤潮迟发的主要原因。     

日气温变化下杭州湾水温的数值模拟

杭州湾内水温在不同时间尺度下均存在变化,这对河口生态等会产生影响。由于昼夜气温变化大,空气和海水的热量交换较为频繁。另外,随着气温的逐日下降,水温也随之降低。为研究日气温变化下杭州湾内的水温变化,建立了三维数学模型,通过考虑水面和空气的热交换通量,复演了日气温变化下湾内水温特征。经过和实测潮流数据比较,本文模型很好地模拟出了杭州湾内大、中和小潮期间水流的变化。在综合考虑太阳辐射、长波辐射和水气感热交换下,模型成功再现了日气温变化下水温的变化过程。研究结果一方面有助于认识强潮河口湾内水温变化特征,另一方面将为研究温度对泥沙运动的影响提供前期基础。     

台风的生成概率及其波谱分析

本文利用1949～1986年的台风资料,统计了西北太平洋上台风逐日生成的气候概率。指出这些概率在一年中的分布是不均匀的。根据不同阶段的特征,可以划分为9个自然季节。对逐日概率的年变程进行的波谱分析表明,在一年中台风生成的逐日气候概率,主要由两部分波组成,反映季节变化的波和中短期天气过程波。季节变化波最突出,分布比较规则,由1～3个波合成已模拟得相当好。4～20波,经检验其振幅很小,被舍弃。波数小于21的波,有些振幅虽大,但周期较短,在20天以内,属天气过程波。     

中国近海海面风场的时空特征分析

本文利用1987年9月—2013年9月连续26 a的多源卫星融合数据,用经验正交函数方法(EOF)分析中国近海海面风场变化特征。分析结果指出中国近海海面风场的第一模态占总方差贡献的63.94%,呈现为冬-夏季风振荡类型,揭示了中国近海风场的季节变化特征;第二模态占总方差贡献的12.35%,呈现为春-秋振荡类型,反映了冬季风和夏季风过渡时期的变化特征;第三模态占总方差贡献的3.49%,呈现出近似半年周期的波动,体现了中国近海风场季节内变化的特征。     

2016年苏北近海风场和波浪场多时间尺度变化的数值模拟研究

利用高分辨率的大气和波浪数值模式,模拟了2016年苏北近海的风场和波浪场,并与卫星高度计资料、散射计风场、再分析资料以及实测浮标资料进行了比较,验证了模式的准确性。基于这套模式结果,系统地分析了江苏近海的风场和波浪场的多时间尺度变化:季节变化、日变化以及季节内变化(台风、寒潮)。分析结果表明:苏北近海海域的风速、有效波高和涌浪在冬季和秋季较大、春季和夏季较小;冬季盛行西北风,常浪向为西北向,夏季盛行东南风,常浪向为东南向。风场和波浪场还具有显著的日变化特征,且日变化存在季节变化规律,离岸越近海域日变化特征越明显。同时,江苏近海还会经历季节内尺度的强天气过程的影响,比如台风和寒潮。     

基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析

利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”历史资料并结合Pathfinder 卫星遥感资料, 对中国近海的海表面温度（SST）多年变化情况进行了分析讨论, 给出了变化趋势。针对1963～1996 年和1985～1996 年两个时间段, 对夏季和冬季中国近海SST 的长期变化趋势进行了分析。结果表明, 在中国近海除个...     

地球系统模式FIO-ESM对2016—2017年La Niña事件及其对中国近海地区影响的预测

最近的观测表明赤道太平洋中部及东部的水温略低于拉尼娜事件的阈值,但大气与海洋的状态还不足以完全支持转为弱拉尼娜现象。本研究基于地球系统模式FIO-ESM和集合调整卡尔曼滤波同化方案建立的短期气候同化和预测系统,进行了1992-01-01—2016-10-31的模式同化,结果表明同化系统能够为预测提供较好的初始场。随后对2016—2017年拉尼娜事件的状态以及中国近海地区气温和降水异常进行了未来6个月的预测,结果表明赤道太平洋会在2016年年底继续降温,Nio3.4区海温异常将持续略低于拉尼娜事件的阈值-0.5℃,说明2016—2017年为弱拉尼娜事件,2017年春季东太平洋继续降温,表明此次拉尼娜事件可能会持续较长时间。预测结果同时也表明2016年冬季至2017年春季中国近海地区存在着北高南低的气温异常分布,中国南部地区降水存在负异常。拉尼娜带来的极端天气与气候异常会对中国沿岸地区带来巨大影响,但总体来说2016—2017年拉尼娜事件对中国的影响相对较弱。     

连云港海域表层海水温度、盐度变化的多重分形分析

以1996—2008年的连云港海域表层海水温度、盐度的日观测数据为基础,运用多重分形分析方法对该海域温度、盐度的时间演变特征进行了研究。结果表明,在所研究的时间尺度内,温度和盐度均具有统计标度不变性,表现出较弱的多重分形特征;多重分形谱形态参数的计算结果表明,温度和盐度的变化均存在着下降的趋势,并且盐度随时间变化的复杂性、不规则性和不均匀性要较温度显著。研究结果对于连云港海域海洋环境系统动力过程的理解和预报模式的改进具有参考意义。     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据，分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响，并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来，中国近海海表总体升温明显，尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著，线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言，沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显；极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主，尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著，易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发；北部海域极端事件持续天数大于南部，其中，黄海、东海极端高温持续天数增加显著，可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响，极端低温持续天数亦显著增加；极端高温在长江口附近，台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著，未来极端海洋热浪事件可能持续增加，将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显，可能对红树林等产生一定影响；太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间，ENSO暖事件得到增强，易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时，限制了极区冷空气向南扩展，中国近海海表极端高温频次趋于增加，其危险性增强。     

基于2002-2018年MODIS数据的黄海叶绿素a时空变化研究

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要影响。黄海作为我国重要的渔场,渔业资源面临枯竭的危险,因此对该区浮游植物进行研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用谷歌地球引擎平台对2002-2018年的MODIS Aqua叶绿素a浓度数据进行处理,并研究其时空分布与变化特征,然后结合区域气候、水文与地理特征以及海洋表面温度、风速、盐度、光合有效辐射和混合层厚度数据分析了其分布与变化的原因。研究发现:受陆源营养物质输入、近岸上升流以及黄海中央冷水团影响,叶绿素a浓度分布呈现由近岸向黄海中部递减特征;在季风、气候、水文的控制下,受风速、海洋表面温度、光合有效辐射、中央冷水团的影响,叶绿素a浓度的最大值出现在4月份,而最小值出现在6、7月份;受苏北沿岸海域海水污染和水体富营养化影响,沿岸海域盐度明显增加,海州湾叶绿素a浓度增速较大;影响黄海叶绿素a浓度变化的环境因子较复杂,除了部分月份存在显著的相关影响因子外,在全年和各季中不存在主导影响因子。     

南印度洋SST与南亚季风环流年代际变化的研究

利用美国NCEP全球大气再分析资料和JONES全球海表面温度异常(SSTA)资料，分析了南印度洋SSTA和南亚季风环流年代际变化的特征。研究发现，无论是南印度洋副热带海水辐合区的SST还是赤道以北非洲西海岸附近上升运动海区的SST的长期变化趋势，除了准3-5年的变化以外，还存在着明显的年代际的变化。对于全球最显著南亚季风环流的分析表明，南亚季风环流也存在明显的年代际时间尺度的变化。与南太平洋SST的年代际变化相比，南印度洋SST的变化周期要相对短一些。通过分析南半球冷空气年代际活动的特征发现，冷空气与南印度洋SST年代际时间尺度的变化具有密切的联系。     

基于CORA资料的中国海海表面温度季节和年际变化特征分析

基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA),采用经验正交函数分解方法(EOF)分析了海表面温度(SST)的季节及年际变化特征,并用相应的SODA、AVHRR以及Levitus资料对CORA做了对比评估。相比于AVHRR而言,CORA资料SST的偏差和均方根误差均小于SODA,相比Levitus资料而言CORA资料温度盐度的均方根误差随深度的变化皆小于SODA。 CORA与SODA资料相比,两者前3个模态的时空分布大体一致,区别在于CORA资料能更好地反映参量的一些细微特征。结果表明,CORA资料能很好的刻画中国近海SST的季节、年际变化特征,尤其是黑潮流经区域SST的局地变化特征。季节EOF第二模态显示的是SST对由风引起的潜热释放的响应特征。第三模态刻画了冬夏转换季的分布特征,主要揭示了东北-西南走向的锋面特征。SST年际变化与ENSO密切相关,区域平均的南海SSTA与Nino指数的吻合程度CORA优于SODA。     

南海表层水温年际变化的大尺度特征

通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.     

东、黄海SST与850hPa气温季节变化关系的SVD分析

利用1998~2004年的热带降雨测量卫星的卫星遥感海表面温度(SST)数据以及美国NO-AA/NCEP再分析产品的850 hPa气温数据,采用EOF分析方法,分析了850 hPa气温的季节内变化特征,运用奇异值分解(SVD)分析方法对东、黄海SST与850 hPa气温季节内变化的相关关系进行了分析。对850 hPa气温季节内变化的EOF分析结果表明,EOF分析获得的前4个模态的累积方差贡献率为86.51%,其中EOF的第一模态的方差贡献率占44.49%,其空间模态呈现出明显的东南海域为正值、西北海域为负值的反相分布特征,这一模态的显著变化周期为6.6周(约46 d)和2.8周(约19 d)。SVD分析结果表明,第一对模态的协方差解释率为83.6%,基本上能体现出SST温度场与850 hPa气温场季节变化的特征,其空间分布型表明,东海北部以及黄海近岸等海区SST季节变化与30°N以南的东海海区850 hPa气温的季节振荡存在显著的正相关关系,SVD第一对模态空间分布型时间系数之间的相关系数达到0.29。     

南海及邻近海域异常海温影响局域大气环流的初步试验

南海及邻近海域表层海温（SST）异常的气候意义可以通过IAP－AGCM的数值模拟得到反映。数值试验表明，东亚大气环流对这种SST异常的响应具有时变性（或称季节性），在空间上维持一定的经向结构和纬向结构。确切地说，南海冷水年份，即南海和孟加拉湾负距平、西太平洋正距平的年份，2，3月份南海有东北风异常；夏季菲律宾附近维持一个反气旋式的差值环流，它的低频活动造成了这个地区九水场的低频振荡；与环流较一致的是夏季西太平洋副热带高压活动有所减弱、东移，造成了水汽经向输送的异常分布。     

2000-2008年期间南海海面温度的年际与空间变异

通过对2000-2008年更高空间分辨率的南海海面温度(SST)的卫星遥感数据进行经验正交函数(EOF)分析,着重研究21世纪以来整个南海海域SST年际变化的时空变异,并探讨了其与南海海面风场和海面高度的关系,以及期间南海发生的两次负异常事件的特点和成因.SST年际变化的第一模态表现为全海盆同相变化,年际振荡主要发生在...     

Diurnal sea surface temperature variation and its impact on the atmosphere and ocean: A review

The importance of the diurnal variability of sea surface temperature (SST) on air-sea interaction is now being increasingly recognized. This review synthesizes knowledge of the diurnal SST variation, mainly paying attention to its impact on the atmosphere or the ocean. Diurnal SST warming becomes evident when the surface wind is weak and insolation is strong. Recent observations using satellite data and advanced instruments have revealed that a large diurnal SST rise occurs over wide areas in a specific season, and in an extreme case the diurnal amplitude of SST exceeds 5 K. The large diurnal SST rise can lead to an increase in net surface heat flux from the ocean of 50–60 Wm⁻² in the daytime. The temporal mean of the increase exceeds 10 Wm⁻², which will be non-negligible for the atmosphere. A few numerical experiments have indicated that the diurnal SST variation can modify atmospheric properties over the Pacific warm pool or a coastal sea, but the processes underlying the modification have not yet been investigated in detail. Furthermore, it has been shown that the diurnal change of ocean mixing process near the surface must be considered correctly in order to reproduce SST variations on an intraseasonal scale in a numerical model. The variation of mixed-layer properties on the daily scale is nonlinearly related to the intraseasonal variability. The mixed-layer deepening/shoaling process on the daily scale will also be related to biological and material circulation processes.