中国的海气相互作用研究(1998-2002)

概述了近4a年来(1998年7月-2002年7月)中国在大尺度海气相互作用研究方面的进展。包括7个方面的内容：现场观测和海洋考察；热带太平洋海气相互作用研究；与季风有关的海气相互作用研究；北太平洋海气相互作用研究；印度洋海气相互作用研究和全球大洋海气相互作用研究。对上述第二和第三个内容给予了更多的关注，这是因为在准备和组织这篇短文时，大量参考文献集中在热带太平洋区域，诸如：ENSO过程及其动力学和对气候影响。参考文献也涉及到不同时间尺度和空间尺度的现象，例如：季节内变化，季节变化，年际变化，十年际变化等。它们反映了近4a来，从后TOGA时代至CLIVAR的当代重大研究课题。     

气候系统模式FGOALS-g3模拟的全球季风：版本比较和海气耦合过程影响分析

本文基于观测和再分析资料，采用水汽收支诊断和合成分析方法，对新一代气候系统模式FGOALS-g3模拟的全球季风进行了系统评估，给出其较之前版本FGOALS-g2的优缺点，并通过与其大气分量模式GAMIL结果的比较，讨论了海气耦合过程的影响。结果表明，FGOALS-g3能合理再现全球季风气候态的基本特征，包括年平均、年循环模态、季风降水强度和季风区范围等，但模式低估陆地季风区年平均降水，高估海洋平均降水，模拟的热带地区春秋非对称模态偏强。研究指出FGOALS-g3模拟的陆地季风区范围偏小，这与模式模拟的夏季水汽垂直平流（尤其是热力项）偏小有关。年际变率上，FGOALS-g3能再现El Ni?o年全球季风降水偏少的整体特征，其不足之处在于部分季风区的降水异常存在一定偏差，例如其模拟的El Ni?o年西非季风区降水偏多和西南印度洋的偶极子型降水异常，均与观测分布不一致，且模式中西北太平洋季风区降水较观测偏多。这是由于El Ni?o年，模式中西非高层无弱辐合中心，且海洋性大陆较观测偏暖，对流中心西移。相较于FGOALS-g2,FGOALS-g3对环流、季风降水的年际变率和季风–ENSO关系的模...     

热带太平洋10月份海气联合复EOF分析

利用复EOF分析,将热带太平洋10月份的大气环流风场和大洋上层环流场作为一个整体,对其作了动力统计诊断,用以考察热带太平洋10月份大气大洋耦合环流的年际和年代际变化,并揭示其与厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)的关系。结果表明:在同一模态中,海洋模态表现出很强的赤道陷度特征,而大气风场则无此现象;第一模态与ENSO循环有密切关系,揭示了Walker环流异常;第一模态的垂直运动风场反映了热带太平洋赤道辐合带和南太平洋辐合带上垂直运动的异常;第二模态偏差风场的经向分量大于第一模态,反映了Hadley环流的异常;第二模态与ENSO循环有联系,但关系不如第一模态那样密切。     

地形和风速影响下的海气相互作用大涡模拟研究

当水流经过海洋地形时,水流的不稳定性会引起垂向混合并伴随大量湍流过程。针对传统海气耦合模式缺少在湍流尺度上讨论海洋地形与风速对海气相互作用影响的问题,使用并行大涡模拟海气耦合模式(the parallelized large eddy simulation model, PALM)在5 m/s的背景风场下,引入理想立方体地形,对比有无地形的影响;设置地形边长为L,高为3L (其中大气部分高L), L与水深H之比为L/H=1/2;然后保持地形条件不变。设置5、10和15 m/s三种风速,讨论风速对小尺度海气相互作用的影响。研究表明:地形在大气部分减弱顺风向速度,增强侧风向速度,影响0～5L的高度区域,而对垂向作用较小;无地形条件下湍流垂向涡黏系数K_m在-0.3L时,水深达到最大值0.024 m²/s,有地形条件下K_m在-0.8L时,达到最大值为0.16 m²/s,地形的存在使得上层海洋混合加强, K_m最大值增加1个数量级。随风速增大海洋和大气中的净热通量、淡水通量和浮力通量都相应...     

关于涡相关海气通量计算的资料处理技术

针对海气通量观测中存在的气流扰动等非湍流信号影响风速脉动进而导致涡相关通量计算失真的问题,借用惯性耗散法的思想进行了资料处理技术的改进性研究.以湍流惯性耗散的-5/3密率分布为依据,获得了一种滤除非湍流信号的新途径.以动量通量的计算为例,从对实测风速数据的处理情况来看,其结果与经验公式所得吻合得非常好.相比于通常的通量计算软件来说,该资料处理技术能极大地降低非湍流信号的影响并由此得出更为可靠的通量结果.从而,此技术可以用于新通量算法软件的研究和开发.     

无动力海面移动观测平台特点、进展与发展趋势分析

本文以表层漂流浮标、漂流式波浪浮标和漂流式海气界面浮标为代表介绍了无动力海面移动观测平台的观测需求、特点、最新进展和发展趋势。无动力海面移动观测平台除具备重量轻、体积小、随波性好等特点外，相比其他观测平台最大的优势在于成本低、实时性强，可有效弥补定点观测在全球大洋空间分辨率的不足。随着海洋与气象环境观测传感器的自动化、小型化和低功耗化，尤其是在可再生能源供应和卫星数据通讯技术的支撑下，这一类型平台观测能力的可拓展性非常强。除可直接开展海洋环境声学、光学和电磁学要素的观测外，还可成为海洋化学、海洋生物、海洋地质等海洋学科的专属平台，并具备海上目标探测识别能力。随着无动力海面移动平台观探测能力的不断提高、使用成本的降低和快速投放技术的发展，此类平台在海洋观探测领域尤其是深远海区域观探测快速响应方面将有非常广阔的应用前景。     

海洋与气候学视域下中北太平洋过渡区研究现状、启示与对策

中北太平洋过渡区是高低纬海洋西边界强化动力系统的接续区和交汇区，是大尺度和中小尺度海洋过程的突出集中区，是研究海洋和海气系统多尺度过程与海洋气候和环境生态效应的关键区。文章从海洋学和气候学角度简述中北太平洋过渡区相关海域有关科学研究成果，并就相关科学问题研究现状和不足提出启发性研究对策和建议。结果表明，中北太平洋过渡区对认识全球变暖背景下海洋与气候变化的临界条件、临界状态、跨界触发、通道机制等研究具有重要参考价值，建议通过国际合作主导引领相关地区海洋自主或联合调查，系统构建气候变化观测体系，发展多尺度过程互馈机制和可预测性研究，创建仿生仿真多功能耦合模型，突破致害致灾风险预评估与区划技术关键，为深化海洋与气候变化认识，防灾减灾研究，海洋区域治理和海洋环境与生态安全保障提供坚实的科技支撑。     

近60年青岛冬季雾的天气气候特征

利用青岛观象台地面观测资料、近岸海表温度和历史天气图,采用数理统计、趋势分析、相关分析等方法对青岛冬季雾的天气气候特征进行分析。结果表明：青岛冬季雾年平均为12天,占全年雾日的22%,有明显的年及年代际变化特点;通常夜间开始增多,上午07—08时出现频率最高,中午后逐渐减少,15时达最低值;持续时间平均为7小时23分。...     

北大西洋年际变率的海气耦合模式模拟Ⅱ:热带太平洋强迫

利用一个全球海气耦合模式(BCM),结合观测资料,讨论了热带太平洋强迫对北大西洋年际气候变率的影响.研究表明,BCM能够相对合理地模拟赤道太平洋的年际变率模态及相应的海温距平型和大气遥相关型,尽管其准3年的振荡周期过于规则.来自数值模式和观测上的证据都表明,北大西洋冬季海温的主导性变率模态,即自北而南出现的"-+-"的海温距平型,受到来自热带太平洋强迫的显著影响,其正位相与赤道中东太平洋冷事件相对应.换言之,赤道太平洋暖事件的发生,在太平洋-北美沿岸激发出PNA遥相关型,进而通过在北大西洋产生类似NAO负位相的气压距平型,削弱本来与NAO正位相直接联系的三核型海温距平.北大西洋三核型海温距平对热带太平洋强迫的响应,要滞后2-3个月的时间.