山东半岛东北部海域悬浮体季节分布及控制因素

基于2018年山东半岛东北部海域冬、夏两季悬浮体浓度、浊度及水温和盐度调查资料,分析了研究区水体悬浮体浓度的季节性变化,探讨了其控制因素。结果表明:夏季浊度在0.2~37.8FTU之间变化,冬季浊度在1.5~100.1FTU之间变化,均表现为底高表低、东高西低的特征。夏季水温分层明显,表现为表层高、底层低的特征,盐度整体无明显变化;冬季温盐垂向上混合均匀,平面上表现为近岸低温低盐水体向远岸高温高盐水体的过渡。悬浮体浓度分布受潮流、波浪、温跃层和温盐锋面等因素影响。夏季,悬浮体垂向上受到温跃层影响,底层悬浮体难以向表层输运;平面上潮混合和波浪差异性作用阻碍了悬浮体的水平输运。冬季,强风浪促使悬浮体垂向混合剧烈,表层悬浮体浓度明显较夏季变高;平面上沿岸流和黄海暖流形成的温、盐锋面阻碍了水团间悬浮体的输运。     

黑潮延伸体海域典型涡旋的次中尺度特征分析*

本文基于卫星遥感资料和高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System)数值模拟结果, 对黑潮延伸体海域典型中尺度涡旋的次中尺度特征进行了探讨。卫星观测和模拟结果显示, 黑潮延伸体涡旋海域伴随着活跃的次中尺度现象。涡旋演变与多尺度能量分析结果表明, 涡旋海域次中尺度动能的强弱与涡旋海域地转流动能有着密切联系, 锋生可能是涡旋边缘次中尺度动能增强的重要机制。次中尺度现象在中尺度涡旋海域具有沿地转流方向的复杂涡丝状结构特征, 意味着涡旋边缘较强的水平浮力梯度和地转流侧向剪切为次中尺度过程形成与发展提供了有利条件。此外, 垂向结构分析表明, 次中尺度过程能引起较大的垂向速度, 最大可达100m·day^-1, 该垂向速度可以影响至混合层下200m深度处, 对海洋内部的垂向物质能量交换、海—气相互作用等有着重要的影响。     

一次寒潮过程的多种相态降水机理分析

利用气象站观测资料、NCEP分析资料和中尺度模式WRF-V3,从环流形势、动力机制、温湿特征等方面对2010年2月9-11日江苏一次雨、雪、冻雨、冰雹等不同相态的寒潮过程进行分析。结果表明,冻雨和雪的大气层结有明显差异,冻雨发生时在对流层中低层有融化层,融化层内温度为1~2℃,近地面气温低于0℃;降雪发生时,整层大气温度都在0℃以下。对流层中低层大量的水汽平流和暖平流是造成冬季对流性天气的主要原因,冬季产生冰雹的"高架雷暴"位于近地面冷池之上,冰雹出现前对流层中上层有干空气侵入。WRF-V3模式数值模拟结果表明,降雨和冻雨出现时对流层低层都有雨滴存在,降雪时对流层低层的雨滴消失。     

一次华北气旋造成北京特大暴雪天气过程分析

利用北京延庆站和海淀站风廓线产品、微波辐射计产品、北京市雷达产品(南郊和车道沟)、北京市58个称重雨量站观测资料、FY-2E卫星云图、常规气象资料综合分析2012年11月3到4日北京暴雪天气过程。分析表明：降水相态(雨、雪)由华北气旋的锋面性质和锋面位置决定;过程雨雪量由气旋的强度、持续时间和水汽通道维持时间决定;风廓线和微波辐射计产品资料在雨雪开始时间、雨雪相态转换方面有明显的指示性作用。     

珠江口羽流锋浮游植物群落对大气沉降的生态响应

受季风强迫, 珠江淡水羽在南海北部广泛形成羽流锋面, 而浮游植物群落通常在羽流锋面具有较高的生物量。南海北部毗邻珠江三角洲, 陆源输入的大气沉降对该海区生态系统影响显著。利用2019年3月珠江口西部的现场调查数据, 结合羽流锋面浮游植物群落分布的空间差异与大气沉降影响下的浮游植物群落生态学, 分析两者对南海北部陆架区浮游植物粒径群落以及微微型浮游植物的耦合影响。研究表明, 羽流锋面滨侧以小型(Micro)浮游植物群落为主, 锋面海侧以微微型(Pico)浮游植物群落为主, 而锋面区浮游植物群落粒径分布较为均匀, 且生物量高。锋面区域环境因子差异导致浮游植物群落分布呈现较大的空间差异。在锋面区域, 浮游植物群落生长总体受氮限制, 而聚球藻的生长则受磷限制。锋面区域浮游植物群落内部种群对营养盐的需求和响应有所差异。大气干、湿沉降的添加均能够促进不同粒径浮游植物群落的生长: 在锋面滨侧和锋面海侧, 小型浮游植物群落在添加气溶胶颗粒或雨水后比微型(Nano)和微微型浮游植物群落表现出更大的竞争优势, 生长率最高; 而锋面区域浮游植物群落表现出更强的适应性, 小型、微型、微微型浮游植物群落的生长速率均增加且无显著差异。大气沉降颗粒的添加显著促进了锋面系统微微型真核浮游植物与锋面滨侧聚球藻的生长, 在锋面区域以及锋面海侧则抑制了聚球藻和原绿球藻的生长。     

南海西部风驱离岸急流次中尺度锋面的动力学分析

本文利用卫星观测资料和500 m分辨率数值模拟结果，结合理论分析，对南海西部夏季风场驱动的离岸急流海域次中尺度锋面及其不稳定对背景流场的动力学影响进行了研究。卫星观测和模拟结果表明，南海西部（WSCS）存在侧向尺度为O（1-10）km的次中尺度锋面，在地转和非地转运动的共同作用下，次中尺度密度锋面具有一阶Rossby（Ro）和Richardson（Ri）数。锋面诊断结果显示，沿锋面急流方向的风场强迫引起了显著的跨锋面Ekman净输送，有效地在跨锋面方向将表层冷水平流输送至暖水侧，导致海表浮力损失。减弱的垂向层结和增强的水平浮力梯度使得锋面海域出现负Ertel位涡（PV），表明该密度锋面易受次中尺度对称不稳定（SI）的影响。次中尺度锋面不稳定引起的跨锋面次级环流能够显著增强垂向速度，其最大值可达100 m·d^-1。能量评估结果表明，次中尺度湍流的两个主要能量源，即地转剪切项（GSP）和垂向浮力通量（BFLUX）在锋面海域显著增强表明在沿锋面急流方向的风场强迫作用下，大尺度地转流的地转剪切动能和锋面有效位能能有效地通过锋面不稳定向次中尺度过程传递。因此，次中尺度锋面及其不稳定有助于增强局地垂向交换和正向串级地转能量，可以为夏季WSCS高叶绿素浓度的相干结构和锋面地转能量的正向传递提供新的动力解释。     

Trends of sea surface temperature and sea surface temperature fronts in the South China Sea during 2003–2017

The trends of the sea surface temperature(SST) and SST fronts in the South China Sea(SCS) are analyzed during2003–2017 using high-resolution satellite data. The linear trend of the basin averaged SST is 0.31°C per decade,with the strongest warming identified in southeastern Vietnam. Although the rate of warming is comparable in summer and winter for the entire basin, the corresponding spatial patterns of the linear trend are substantially different between them. The SST trend to the west of the Luzon Strait is characterized by rapid warming in summer, exceeding approximately 0.6°C per decade, but the trend is insignificant in winter. The strongest warming trend occurs in the southeast of Vietnam in winter, with much less pronounced warming in summer. A positive trend of SST fronts is identified for the coast of China and is associated with increasing wind stress. The increasing trend of SST fronts is also found in the east of Vietnam. Large-scale circulation, such as El Ni?o, can influence the trends of the SST and SST fronts. A significant correlation is found between the SST anomaly and Ni?o3.4 index, and the ENSO signal leads by eight months. The basin averaged SST linear trends increase after the El Ni?o event(2009–2010), which is, at least, due to the rapid warming rate causing by the enhanced northeasterly wind. Peaks of positive anomalous SST and negatively anomalous SST fronts are found to co-occur with the strong El Ni?o events.     

南海北部反气旋涡旋边缘的次中尺度动力过程分析

广泛存在于上层海洋的次中尺度过程能有效地从平衡态的中尺度地转剪切中汲取动能, 并通过非地转斜压不稳定正向串级能量至小尺度的耗散过程, 从而对海洋物质能量输运、中尺度过程变异以及混合层再层化等产生重要影响。文章利用高分辨率(500m)的区域海洋数值模式ROMS(Regional Ocean Modeling System)模拟结果, 并结合理论分析, 对南海北部冬季典型反气旋涡的次中尺度动力过程进行了初步探讨。研究结果表明, 典型中尺度涡边缘存在显著的锋面, 锋面海域强烈的水平浮力梯度能有效地减小Ertel位涡, 有利于诱发次中尺度对称不稳定(symmetric instability); 锋生作用是引起该中尺度涡边缘发生对称不稳定的主要动力机制之一。同时, 次中尺度过程及其不稳定引起的垂向次级环流显著增强了混合层垂向物质能量交换, 最大垂向速度可达95m·d^-1, 影响深度最深至80m。     

南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征分析

利用卫星遥感资料和区域海洋数值模式ROMS(regional ocean modeling system)高分辨率数值模拟结果, 对南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征及其非地转过程进行了探讨。高分辨率卫星遥感观测和数值模拟结果显示, 南海西部夏季锋面海域存在活跃的次中尺度现象, 其水平尺度约为1~10km, 且具有O(1)罗斯贝数(Rossby number, Ro)的典型次中尺度动力学特征。进一步的诊断分析表明, 在夏季西南风的驱动下, 沿锋面射流方向的风应力(down-front wind stress)引起的跨锋面埃克曼输运有利于将海水由锋面冷水侧向暖水侧输运, 减小了锋面海域的垂向层结和Ertel位涡, 加剧了锋面的不稳定, 并形成跨锋面的垂向次级环流。高分辨率模拟结果显示, 锋面海域最大垂向流速可达100m?d ^-1, 显著增强了上层海洋的垂向物质交换。因此, 活跃在锋面海域的次中尺度过程可能是增强南海西部上升流海域垂向物质交换的重要贡献者。