Detection of ocean waves using satellite altimetry: Application to equatorial Kelvin waves

A new method for wave motion detection from satellite altimetric measurements of sea surface height is presented. The essence of the approach is to construct a two‐dimensional traveling‐wave Fourier series representation of the amplitude field within a prespecified oceanic region. The method employs an iterative, nonlinear least‐squares technique based on the Marquardt‐Levenberg algorithm to solve for model parameters describing characteristic features of the evolving wave system. The Marquardt‐Levenberg Fourier series (MLFS) algorithm was applied to Kelvin waves active during the 1986–1987 El Nino event in the equatorial Pacific ocean using GEOSAT Exact Repeat Mission altimetry data. Characteristics of the wave system were found to be in essential agreement with earlier field measurements and the observations of Cheney and Miller (1987) obtained using time series developed from GEOSAT data. The advantage of the present detection scheme lies in its speed and ability to determine a wave system's dispersion relation over a finite range of wavenumbers, and hence the group velocity of that system.     

厄尔尼诺衰减年东亚夏季大气环流和降水异常的耦合模式后报试验

利用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)新一代耦合气候模式(FGOALS)进行了气候异常季节后报试验,通过对1982—2005年7个个例的分析,探讨了厄尔尼诺衰减年夏季东亚大气环流和降水异常发生的物理机制。分析结果表明:FGOALS可以模拟出厄尔尼诺衰减年夏季相关气候场的异常态特征,表现为在西北太平洋为负海温异常,在热带印度洋为正海温异常,从而导致西北太平洋地区大气中低层异常反气旋环流的维持,其反气旋的西南部及西部的偏南及西南气流造成中国长江中下游地区降水的异常增多。在提前3—9个月的预测模拟中,模式可以模拟出气候场的异常演变,随着预测时间的延长,产生局地耦合的西北太平洋海表温度异常信号变弱,使得模拟出的西北太平洋反气旋异常偏弱、中心东移,从而导致影响东亚降水的气候场的异常变弱,降水异常区偏东。模拟结果也揭示出,西北太平洋海表温度负异常是厄尔尼诺异常信号的转换模态,并且,由于局地海-气相互作用,热带海温异常信号可以持续到第2年夏季,从而引起东亚大气环流和降水异常。对于东亚降水的季节预测出现误差可能是模式对ENSO的模拟偏差造成的,随着预测时间延长,模式模拟的厄尔尼诺信号偏弱,这将使得海表温度异常偏弱,同时相关物理场的异常响应也减弱。     

北半球季节内振荡经向分布及异常的分析

通过诊断分析研究了北半球中高纬大气低频振荡随纬度的变化特征,利用1950-2005年北半球20—75°N逐日500hPa位势高度场资料分析了功率谱。结果表明,（1）大气低频周期随纬度变化,夏季低频周期在45°N有最大值,为52．6d,在低纬和高纬低频周期较小;冬季低频周期最大值位于35°N,为49．9d,最小值位于60°N。（2）无论E1Nino年还是LaNina年,低频周期随纬度变化幅度在夏季都较正常年剧烈,最大振幅达到30d,而对冬季影响不大。原本位于35°N的最长低频周期在LaNina年移至65°N。（3）E1Nino年和LaNina年,低频周期随纬度平均值在冬、夏季差异不大;而在正常年份和所有年份,低频周期随纬度平均值在冬、夏季差异明显。（4）就北半球平均而言,无论ElNino年、LaNina年、正常年还是所有年,夏季低频周期都要小于冬季;ElNino（LaNina）事件在冬、夏季都有使大气低频周期缩短（延长）的趋势。     

义乌市降水变化特征分析

根据历史和实测资料的统计分析,得到义乌市的降水变化特征。结果表明：丰水期义乌市的涝年偏多,旱年偏少,而枯水期则旱年偏多,涝年偏少。厄尔尼诺事件的当年或翌年,义乌市的降水显著偏多,而拉尼娜事件的当年或翌年,义乌市的降水则显著偏少。丰水期平均入梅日偏早,平均出梅日偏晚,平均梅雨日数偏长,平均梅雨量偏多,而在枯水期则反之。义乌市6月6—15日入梅的可能性最大,出梅日期的时间分布相对比较分散,其集中期的发生规律不如入梅集中期明显。厄尔尼诺事件的当年或翌年,义乌市的出梅日偏晚,而拉尼娜事件的当年或翌年,义乌市的出梅日偏早。研究结果可为水库源区雨季的人工增雨作业提供科学依据。     

西太平洋暖池次表层海温一场与ENSO关系的CGCM模拟结果

全球大气与热带太平洋相耦合的数值模式（ＣＧＣＭ） 很好地模拟了ＥＮＳＯ （ 厄尔尼诺和拉尼娜） 型海表水温（ＳＳＴ） 异常, 进一步分析多年的模式积分结果, 清楚地表明赤道中东太平洋ＳＳＴ 异常与西太平洋暖池次表层（ 深１００ ～２００ ｍ） 的海温异常有密切的关系。在Ｅｌ Ｎｉｎｏ 事件发生之前的半年到一年左右, 西太平洋暖池次表层海温有明显正异常,并向东传播; 而在Ｌａ Ｎｉｎａ 发生之前的半年到一年左右, 暖池次表层海温有明显负异常, 并向东传播。因此, 西太平洋暖池次表层海温异常及其东传对Ｅｌ Ｎｉｎｏ （Ｌａ Ｎｉｎａ） 的发生有极重要作用。     

1997~89年冬季大气环流变化及中国近海海区天气气候特征

1997～98年发生了近百年最强的厄尔尼诺现象,本文对1997～98年冬季(12～2月)500hpa环流特征、东亚温带气旋活动及天气特征进行了分析．同时也对多年厄尔尼诺过程、非厄尔尼诺过程相对应的大气环流及天气特征做了对比分析．研究表明,厄尔尼诺年北半球500hpa环流30°N以南低纬地区位势高度偏高中纬度的槽脊分布与多年平均有较大不同,东亚大相偏弱,同时北美大槽减弱,北太平洋高压也减弱,西风环流指数偏强,西太平洋副热带高压西伸明显,强度偏强。中国东部沿海气旋分布特征为北部偏少,南部明显偏多;降水为东部沿海地区偏多明显;气温为南部海区出现高温的机率较大。     

Changes in trophic flow structure of Independence Bay (Peru) over an ENSO cycle

During the strong warm El Niño (EN) that occurred in 1997/98, Independence Bay (14°S, Peru) showed a ca. 10 °C increase in surface temperatures, higher oxygen concentrations, and clearer water due to decreased phytoplankton concentrations. Under these quasi-tropical conditions, many benthic species suffered (e.g. macroalgae, portunid crabs, and polychaetes) while others benefited (e.g. scallop, sea stars, and sea urchins). The most obvious change was the strong recruitment success and subsequent proliferation of the scallop Argopecten purpuratus, whose biomass increased fiftyfold. To understand these changes, steady-state models of the bay ecosystem trophic structure were constructed and compared for a normal upwelling year (1996) and during an EN (1998), and longer-term dynamics (1996–2003) were explored based on time series of catch and biomass using Ecopath with Ecosim (EwE) software. Model inputs were based on surveys and landings data collected by the Instituto del Mar del Perú (IMARPE). Results indicate that while ecosystem size (total throughput) is reduced by 18% during EN, mainly as a result of decreased total primary production, benthic biomass remains largely unchanged despite considerable shifts in the dominant benthic taxa (e.g. scallops replace polychaetes as secondary consumers). Under normal upwelling conditions, predation by snails and crabs utilize the production of their prey almost completely, resulting in more efficient energy flow to higher trophic levels than occurs during EN. However during EN, the proliferation of the scallop A. purpuratus combined with decreased phytoplankton increased the proportion of directly utilized primary production, while exports and flows to detritus are reduced. The simulations suggest that the main cause for the scallop outburst and for the reduction in crab and macroalgae biomass was a direct temperature effect, whereas other changes are partially explained by trophic interactions. The simulations suggest that bottom-up effects largely control the system.     

Mann-Whitney U非参数检验方法及其在冰心气候学研究中的应用

介绍了最强的非参数检验之一Mann－WhitneyU非参数检验方法及其在冰心气候学研究中的应用。由于冰心气候环境记录具有分辨率高、保真性好和所记录的气候环境信息量大等优声、,因此将该非参数检验方法用于冰心气候学,可以帮助我们进行一些极端事件的研究,并对厄尔尼诺年古里雅冰心中所记录的降水量及δ18O的变化进行检验。     

北太平洋海温的遥相关型

本文研究了北太平洋海水表面温度的遥相关型,指出:北太平洋海温有3个遥相关区,分别在西风漂流区、亦道东太平洋区和阿拉斯加湾区。这3个相关区的结构十分类似于大气中的PNA结构。用赤道东太平洋和西风漂流区之间的海温差作为太平洋海温指数PTI,它能代表北太平洋65％海区的海温变化,可以作为太平洋海温场PNA结构的变化指数,用来监视剧Nino和反E1 Nino事件的发生和发展。     

用统计模式预测2002年El Nino

根据对赤道太平洋22年次表层温度、流场及其诊断量的EOF分析，提取出三个对El Nino有预测意义的物理量，它们分别是赤道太平洋温度距平 EOF第二个特征量的时间系数、赤道太平洋纬向流距平EOF第二个特征量的时间系数和赤道太平洋温度垂直差分距平EOF第一个特征量的时间系数，其中超前于 ElNino的时间分别为1 年、8个月和4 个月，用该三个量，建立Nino3区海温距平回归预测方程，根据目前我们可以得到的截止到2001年12月的资料，对直到2002年4 月、8月和12月的Nino3区海温距平进行预测，根据计算结果和分析得出我们的预测结论：2002年 4～5月前后将有一次中等强度的 El Nino过程。