南黄海浮游动物主要种类数量分布年间比较

分析对比1959年、1982年、1998-2000年以及2007-2010年4个不同时期南黄海中部（34.25°~37.45°N,122.00°~124.00°E）浮游动物主要优势种中华哲水蚤（Calanus sinicus）、太平洋磷虾（Euphausia pacifica）和强壮箭虫（Sagitta crassa）数量时空变化及其与温度、盐度和太平洋年代际震荡指数（Pacific Decadal Oscillation,PDO）变动的关系。结果显示,温度可能对中华哲水蚤和太平洋磷虾数量分布影响较大;强壮箭虫则受盐度影响较大。PDO暖位相时期中华哲水蚤和太平洋磷虾数量显著低于冷位相时期,强壮箭虫则相反。中华哲水蚤和太平洋磷虾丰度与提前3个月PDO值呈显著正相关,强壮箭虫丰度仅与当月PDO值呈显著正相关。     

太平洋年代际涛动对ENSO与华南冬季降水关系的可能影响

基于中国160站冬季降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及NOAA SST资料,本文分析了太平洋年代际涛动(PDO)不同位相时期ENSO事件对华南冬季降水影响的差异。结果表明:在PDO正位相时期,El Nio年华南冬季降水显著增加,而La Nia年华南冬季降水没有明显变化;在PDO负位相时期,El Nio年华南冬季降水增加虽然显著,但仅是PDO正位相时期的一半,而La Nia年华南冬季降水显著减少,这说明PDO对ENSO事件影响华南冬季降水具有调制作用,且El Nio(La Nia)事件对华南冬季降水的影响在PDO不同位相时期具有不对称性。前人研究指出,El Nio(La Nia)事件主要通过西北太平洋异常反气旋(气旋)影响华南冬季降水。本文分析发现,在PDO正位相时期,El Nio年西北太平洋异常反气旋北侧西南气流影响华南,造成降水增加,而La Nia年西北太平洋异常气旋位置向南推,对华南地区影响很小;在PDO负位相时期,El Nio年西北太平洋异常反气旋位置东移,对华南影响不大,而La Nia年华南地区基本为西北太平洋异常气旋北侧东北风异常所控制,从而使降水减少。由此可见,PDO不同位相时期El Nio(La Nia)事件影响华南冬季降水异常差异的主要原因是西北太平洋异常反气旋(气旋)的差异造成的。此外,源自孟加拉湾低槽南侧的西风水汽输送异常在PDO不同位相时期El Nio(La Nia)年份也存在非对称性的差异。     

基于热含量探究PDO的三维结构及信号传播特征

基于1815—2013年SODA(Simple Ocean Data Assimilation)数据不同深度的温度数据资料,进行了热含量的计算,并通过EOF分解、功率谱分析等统计方法探究太平洋年代际振荡(Pacific decadal oscillation,PDO)的三维结构和周期性特征。结果表明,太平洋的年代际变化不仅仅存在于海洋表层,海洋300 m以浅均存在年代际变化特征,其中次表层(70 m左右)的年代际变化特征最为显著。功率谱分析的结果显示,北太平洋的年代际变化周期约为18 a。利用SODA数据的温度和盐度资料对北太平洋的Rossby(罗斯贝)波波速进行了计算,计算结果显示,Rossby波向西传播,其波速随着纬度的增大而减小。对300 m以浅水体的热含量时间序列与PDO指数做了超前滞后相关,在热含量序列滞后9 a时相关系数分布与同期相关反相。对不同层次的热含量与PDO指数进行了超前滞后相关,分析PDO的演变特征,结果表明,PDO在低纬度通过Rossby波向西传播,在传播过程中深度逐渐加深。     

秘鲁外海茎柔鱼栖息地适宜性年代际变动

茎柔鱼广泛分布于东南太平洋海域，是我国重要的远洋捕捞对象之一，其种群易受气候和栖息地环境的影响。利用海表面温度(SST)和海表面高度距平(SSHA)两个关键环境因子，计算1950?2015年1?12月秘鲁外海茎柔鱼栖息地适宜性指数(HSI)，对比分析太平洋年代际涛动(PDO)位于冷暖位相下茎柔鱼渔场环境以及栖息地质量的变动。结果显示，1950?2015年PDO呈现冷、暖、冷3个位相变化，其中PDO冷位相内的SST距平(SSTA)和SSHA明显低于PDO暖位相。交相关分析结果表明，PDO指数与SSTA和SSHA均呈显著正相关，而HSI与PDO指数、SSTA和SSHA均呈显著负相关。PDO位于冷位相时，茎柔鱼渔场内水温变冷，海面高度下降，适宜的SST和SSHA范围增加，因此茎柔鱼有利的栖息地面积增大；而PDO位于暖位相时，水温增暖，海面高度上升，适宜的SST和SSHA范围缩减，导致茎柔鱼适宜的栖息地面积缩小。研究认为，太平洋年代际涛动调控了茎柔鱼渔场内的环境变化，进而对茎柔鱼栖息地质量及适宜栖息地范围产生显著影响。     

北太平洋热含量的年代际变化特征及其与阿留申低压的关系

使用经验正交函数(EOF)等方法,分析了北太平洋(20°～60°N,120°E～120°W)上层海洋热含量(HST)、海表面气压(SLP)、海表感热和潜热通量的年代际变化特征,并探讨了北太平洋HST与阿留申低压在年代际时间尺度上的关系。研究表明:第1特征向量能很好地代表北太平洋HST年代际尺度上的时间和空间变化特征。在近50a中,北太平洋HST具有明显的年代际变化特征,周期约为25a,其中在20世纪60年代中后期到90年代初存在一个较强的完整周期震荡。变化中心位于38°N左右的西北太平洋,且在155°W处向南延伸。根据北太平洋上层海洋HST的冷、暖异常和增、减热趋势,年代际背景场可分为冷态和暖态以及增热期和减热期。对比研究发现,在年代际尺度上,北太平洋上层海洋热含量的增、减热过程通过影响以西北太平洋为中心的海表热通量,进而对阿留申低压有一定的控制作用。热含量增热过程对应于弱的阿留申低压,减热过程对应于强的阿留申低压,阿留申低压的响应一般滞后热含量增、减热趋势变化1～2a。北太平洋年代际背景场对其年际变化有较强的调制作用,且这种年际变化跟ENSO事件有一定的对应关系。     

热带太平洋海面高度年代际变化的研究

采用SODA海面高度(SSH)数据研究热带太平洋海域的年代际变化.结果表明,热带太平洋海面高度场存在与太平洋年代际涛动(PDO)时间过程基本一致的年代际变化,但是SSH异常的空间分布与SST异常的是不同的.热带海域年代际变化的典型空间分布:海面高度异常在热带海域存在东西方向的反向变化,在西太平洋只有1个变化中心,而在东太平洋形成2个对称于赤道的变化中心.热带太平洋海面高度的年代际变化有2个基本周期:13 a左右的周期和30 a以上时间尺度的气候转型周期.其中13 a周期的年代际变化与ENSO年际过程无关,是热带太平洋年代际变化的重要组成部分.由于数据时间长度的限制,气候转型的时间尺度还不明确,也不清楚其是否有明显的周期性.比较热带东西太平洋年代际变化的特征,可以发现以气候转型期的年代际信号在东西太平洋几乎是同时发生的,而13 a左右周期的年代际信号在赤道附近却存在自西向东方向的传播.     

地球系统模式FIO-ESM v2.0对北太平洋年代际气候变化的模拟评估

数值模拟方法在研究长时间的气候变化上扮演着重要角色。一直以来,数值模式模拟年代际气候变化如太平洋年代际震荡（PDO）的位相转换存在巨大挑战。本文利用自然资源部第一海洋研究所研发的地球系统模式（First Institute of Oceanography-Earth System Model Version 2,FIO-ESM v2.0）145年（1870–2014年）历史气候模拟试验结果,结合再分析资料和另外两个地球系统模式结果,分析评估了该模式对太平洋年代际振荡的模拟能力。研究发现,FIO-ESM v2.0能够再现历史时期PDO的空间模态分布特征,其PDO指数具有10～30年的周期变化特征,同时于1960年以后能刻画出与再分析数据结果相近的PDO位相转变特征。研究表明,FIO-ESM v2.0能够较为准确地模拟出PDO的位相转变特征。另外,本文还评估了该模式对大气环流模态的模拟能力及其与PDO之间的关系,以及该模式模拟PDO的可能机制。该模式的PDO与大气环流的阿留申低压模态相关。进一步的分析表明,平流作用和热通量是关键年代际海域海温异常振幅的主要因素,而罗斯贝波西传时间则可能是影...     

西北太平洋风场和海浪场特点分析

本文根据1950～1995年共46a的西北太平洋气象船舶报资料,按5°×5°网格统计的风、浪要素进行分析研究,阐明了西北太平洋风、浪、涌的特点及其变化规律。该区是世界最典型的季风气候区,季风时期的风向、浪向、涌向基本一致,赤道地区常年盛行东北浪。冬季季风比夏季季风强盛,相应的平均波高、大浪大涌频率也较大。该海域与北印度洋同属季风气候区,但其特点正好相反。本文为船舶在西北太平洋航行、作业和科学试验以及军事活动,提供了较翔实的风场和浪场资料及变化规律。     

北太平洋海浪场和风场特征分析

利用欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的1979年1月2014年12月逐6 h的ERA-Interim有效波高和10 m风场资料,分析了近36年期间北太平洋海域海浪场和风场的变化特征。结果表明:1)中低纬度的西北太平洋波高有逐年线性递增趋势,大约在0.2~0.6 cm/a,而低纬度的太平洋东北部海域则以-0.4~-0.2 cm/a的趋势减小。2)风速线性变化趋势显著的区域主要集中在太平洋东北部低纬度海域,约以1.0~2.0 cm/(s·a)的速度在增加。而日本岛四周、菲律宾半岛以南等海域大都以-1.0~-0.5 cm/(s·a)的速度减小。3)北太平洋海域波高和风速都具有明显的季节变化特征,两者具有很强的相关性。西风带内有一个个波高超过10 m的风暴圈,其波高受风浪和涌浪的双重作用。这可为航海、海洋工程设计、军事及海洋能开发与利用等方面提供科学依据。     

全球百年海表面温度年际和年代际变化特征分析

利用100 a(1903—2002年)HadiSST的逐月资料,将全球海表面温度异常(SSTA)作为整体进行经验正交函数分解(EOF分解),提取了控制各大洋SSTA的主导模态和各大洋之间的联合模态,分析了相应的空间分布和时间序列。研究结果表明:SSTA变化最剧烈的海区是赤道中东太平洋、西北大西洋湾流海区和北太平洋黑潮延伸体海区。热带太平洋厄尔尼诺和南方涛动是主导模态并具有2~7 a周期的年际变化;SSTA变化第二主模态和第三主模态都是以大约70 a为周期的年代际变化为主的跨大洋联合模态。第二主模态的空间分布主要表现为中纬度北太平洋和北大西洋反位相、热带太平洋与大西洋反位相的太平洋-大西洋双偶极子型分布。SSTA变化的第三模态主要呈现南北半球海洋反位相的特征,为北太平洋-北大西洋-南大洋联合模态。第四模态基本上是反映各个不同海域特有的局地海洋-大气相互作用模态,该模态的时间序列具有1~4 a周期的年际变化和约9 a周期的年代际变化。     

北太平洋热带水体积的年际变化及其变化机制

利用EN4(the UK Met Office EN4.2.1 analyses)盐度数据发现北太平洋副热带高盐中心——北太平洋热带水(NPTW)的海表面积与体积在2000—2008年、2014—2017年存在下降趋势,2008—2014年期间存在上升趋势,进一步的研究表明,这些变化与太平洋年代际震荡(PDO)的位相转换紧密相关。利用淡水通量数据以及ECCO2(Circulation and Climate of the Ocean, Phase II)流场数据计算分析后表明,淡水通量对NPTW的变化贡献较小,而水平输运对NPTW的表面积以及体积变化贡献较大,这与PDO正(负)位相期间北赤道流(NEC)的向北(南)摆动有关。     

黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺-南方涛动现象的关系

在黑潮入侵南海强弱的问题上,到底是太平洋年代际变化(Pacific Decadal Oscillation,PDO)还是厄尔尼诺-南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)现象在起关键作用,目前还存在着较大争议。本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物,用120°E断面的高盐水数据和北赤道流分叉点(North Equator Current Bifurcation,NEC-Y)的南北变动进行相关分析,接着,进一步用学者所用的黑潮入侵指数(KI指数,Kuroshio intrusion index和NEC指数,North Equatorial Current index)与北赤道流分叉点南北变动进行相关分析。最后,用EMD(Empirical Mode Decomposition)方法和相关关系分析法分别分析了PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点南北变动的关系并用NECP风场数据探讨其影响机制。结果表明:(1)通过对120°E断面的高盐水的KI指数、NEC指数与NEC-Y的相关分析,表明了北赤道流分叉点的南北变动能够很好地指代黑潮入侵南海的强弱;(2)通过PDO指数和Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析,发现PDO指数、Nio3.4指数与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性,都在0.5水平。这些良好的相关性表明了PDO和ENSO对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响;(3)当处于厄尔尼诺年(拉尼娜)时,赤道太平洋发生西(东)风异常,使得北赤道流分叉点偏北(南),使吕宋岛东侧的黑潮流速减弱(加强),黑潮入侵南海增强(减弱);当PDO处于暖(冷)阶段时,会加强热带太平洋的西(东)风异常,使得黑潮入侵南海增强(减弱)。     

论IPCC-AR4模式对影响西北太平洋热带气旋的大气动力环境场的气候特征模拟性能

评估了23个IPCC-AR4模式在低纬地区1948—1999年7—9月大尺度环流场的模拟性能,重点关注西北太平洋区域的西太副高、季风槽以及台风活动海域的垂直风切变。结果显示,绝大多数模式的7—9月低纬地区500hPa平均高度场、850hPa风场空间分布与NCEP都具有很高的相似性,但大多模式500hPa高度场存在系统性偏低,而850hPa风场偏强。所有模式模拟的西北太平洋副高脊线与NCEP都有一致的西南-东北走向,但有些模式的脊线位置偏离NCEP的较远。有4个模式没有模拟出类似于NCEP的季风槽线。综合模式对夏季热带环流场、西北太平洋副热带高压、季风槽以及西北太平洋热带气旋活动关键区域垂直风切变气候特征的模拟性能,按性能优劣,排在前10的模式依次是mpi_echam5、cccma_t63、gfdl_cm2_1、cnrm_cm3、cccma_t47、ukmo_hadgem1、ingv_echam4、ncar_ccsm3_0、csiro_mk3_5、mri_cgcm2_3_2a;排在后6位的模式是inmcm3_0、iap_fgoals1_0_g、ipsl_cm4、miroc3_2_medres、giss_eh、giss_er。     

南海次表层盐度的低频变化及与太平洋年代际振荡的关系

南海是西北太平洋最大的边缘海, 是联系北太平洋和北印度洋的关键通道。黑潮北上经过吕宋海峡时会将来自西太平洋的信号传入南海, 进而影响南海的水动力环境。研究了南海次表层盐度的空间分布特征、低频变化规律及其与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)的关系, 并进一步探究了次表层盐度近年来的变化。结果显示: 1)南海次表层高盐水的位势密度主要介于24~26σ_θ, 受次表层气旋式环流所驱动, 盐度气候态空间分布北高南低, 以吕宋海峡处为起点, 呈逆时针自北向南逐渐降低。2)次表层盐度低频变化显著, 与PDO呈显著的正相关关系。当PDO处于正位相时, 吕宋海峡处西向平流输送加强, 次表层盐度升高; 当PDO处于负位相时, 吕宋海峡处西向平流输送减弱, 次表层盐度降低, 盐度的变化受到水平环流场的直接影响。3)近年来, 南海次表层盐度呈现先降低后升高再降低的趋势, 滞后PDO约10个月, 2006— 2014年初, 盐度呈下降趋势; 2014—2017年初, 盐度呈上升趋势, 且上升速率远大于先前下降的速率; 2017年后盐度再次逐渐降低。     

The long-term trend of the sea surface wind speed and the wave height (wind wave, swell, mixed wave)in global ocean during the last 44 a

Utilizing the 45 a European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)reanalysis wave data(ERA-40),the long-term trend of the sea surface wind speed and(wind wave,swell,mixed wave)wave height in the global ocean at grid point 1.5×1.5 during the last 44 a is analyzed.It is discovered that a majority of global ocean swell wave height exhibits a significant linear increasing trend(2–8 cm/decade),the distribution of annual linear trend of the significant wave height(SWH)has good consistency with that of the swell wave height.The sea surface wind speed shows an annually linear increasing trend mainly concentrated in the most waters of Southern Hemisphere westerlies,high latitude of the North Pacific,Indian Ocean north of 30 S,the waters near the western equatorial Pacific and low latitudes of the Atlantic waters,and the annually linear decreasing mainly in central and eastern equator of the Pacific,Juan.Fernandez Archipelago,the waters near South Georgia Island in the Atlantic waters.The linear variational distribution characteristic of the wind wave height is similar to that of the sea surface wind speed.Another find is that the swell is dominant in the mixed wave,the swell index in the central ocean is generally greater than that in the offshore,and the swell index in the eastern ocean coast is greater than that in the western ocean inshore,and in year-round hemisphere westerlies the swell index is relatively low.     

印度洋海温异常对西北太平洋台风的影响及机制研究

基于近40 a NCEP/NCAR再分析月平均高度场、风场、涡度场、垂直速度场以及NOAA重构的海面温度(sea surface temperature,SST)资料和美国联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)热带气旋最佳路径资料,利用合成分析方法,研究了前期春季及同期夏季印度洋海面温度同夏季西北太平洋台风活动的关系。结果表明:1)前期春季印度洋海温异常(sea surface temperature anomaly,SSTA)尤其是关键区位于赤道偏北印度洋和西南印度洋地区对西北太平洋台风活动具有显著的影响,春季印度洋海温异常偏暖年,后期夏季,110°～180°E的经向垂直环流表现为异常下沉气流,对应风场的低层低频风辐散、高层辐合的形势,这种环流形势使得低层水汽无法向上输送,对流层中层水汽异常偏少,纬向风垂直切变偏大,从而夏季西北太平洋台风频数偏少、强度偏弱,而异常偏冷年份则正好相反。2)春季印度洋异常暖年,西北太平洋副热带高压加强、西伸;而春季印度洋异常冷年,后期夏季西北太平洋副热带高压减弱、东退,这可能是引起夏季西北太平洋台风变化的另一原因。     

The Pacific Decadal Oscillation

The Pacific Decadal Oscillation (PDO) has been described by some as a long-lived El Niño-like pattern of Pacific climate variability, and by others as a blend of two sometimes independent modes having distinct spatial and temporal characteristics of North Pacific sea surface temperature (SST) variability. A growing body of evidence highlights a strong tendency for PDO impacts in the Southern Hemisphere, with important surface climate anomalies over the mid-latitude South Pacific Ocean, Australia and South America. Several independent studies find evidence for just two full PDO cycles in the past century: “cool” PDO regimes prevailed from 1890–1924 and again from 1947–1976, while “warm” PDO regimes dominated from 1925–1946 and from 1977 through (at least) the mid-1990's. Interdecadal changes in Pacific climate have widespread impacts on natural systems, including water resources in the Americas and many marine fisheries in the North Pacific. Tree-ring and Pacific coral based climate reconstructions suggest that PDO variations—at a range of varying time scales—can be traced back to at least 1600, although there are important differences between different proxy reconstructions. While 20th Century PDO fluctuations were most energetic in two general periodicities—one from 15-to-25 years, and the other from 50-to-70 years—the mechanisms causing PDO variability remain unclear. To date, there is little in the way of observational evidence to support a mid-latitude coupled air-sea interaction for PDO, though there are several well-understood mechanisms that promote multi-year persistence in North Pacific upper ocean temperature anomalies.     

Annual Variability of Sea Surface Height and Upper Layer Thickness in the Pacific Ocean

The annual variabilities of the sea surface height in the Pacific Ocean were investigated by analyzing the TOPEX/POSEIDON satellite data and by solving a reduced gravity model. We discuss how adequately the simple model can capture the variabilities of the sea surface height, and what the cause of the variabilities is. Three large amplitude peaks in the satellite data are found along the 12°N longitude line. Two elongated zones with a large amplitude are also found: one extends east-west along 6°N and the other extends northwestward from South America around 25°S. These features are adequately reproduced in the numerical simulation of the reduced gravity model. The propagation of the Rossby wave is analyzed by the use of the extended Eliassen-Palm flux to investigate the mechanism of these annual variabilities. The two east peaks around 12°N can be explained in terms of the interference between the local Ekman pumping and the free wave emitted near the western coast of North America, and the most western peak is affected by the Rossby wave formed by the local wind stress. The elongated zonal area around 6°N is mainly due to the local Ekman pumping. Another area around 25°S results from the convergence of the free Rossby wave emitted from the eastern boundary and the area with the strong wind stress curl off South America. A discrepancy between the satellite data and the model results suggests that the eastern equatorial Pacific Ocean is relatively calm in the model but not in the satellite data. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

太平洋波高分布及变化规律研究

使用 Topex/ Poseidon卫星高度计 1 992年 1 0月～ 1 998年 1 2月连续 75个月 ,2 30个重复周期的有效波高资料对南北太平洋的有效波高进行了统计 ,分析了太平洋有效波高的多年平均、多年各月平均和多年各季平均的空间分布特征和时间变化规律。结果表明 ,太平洋波高分布具有明显季节变化的规律 ,与太平洋的风速分布特征具有良好的对应关系     

西北太平洋热带气旋与上层海洋热含量的关系

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)的海温资料和Unisys Weather的热带气旋资料,研究了1960-2008年期间北太平洋上层150 m的热含量分布特征及其与西北太平洋热带气旋发生频次的关系。考虑了纬度的变化对热含量的影响后,北太平洋热含量的高值中心位于10°N左右,与上层海温结构相符,计算结果更加符合物理意义。北太平洋热含量与西北太平洋热带气旋频数年际相关性研究表明在北太平洋中高纬度大洋内区和赤道东太平洋热带不稳定波发生区呈现出前期冬季正相关性。此相关性存在显著年代际的变化,在1970-1975年和1984-2008年期间最强,1976-1983年期间较弱。在北太平洋中高纬度大洋内区,同期春夏秋季同样存在强正相关。在西太平洋暖池区,同期秋季负相关最为显著。赤道中太平洋区域在夏季呈显著的正相关,秋季减弱。赤道东太平洋海域的相关性前期冬季负相关最为显著,春季负相关性减弱,夏季和秋季无显著相关。