一种海洋混合层深度的智能识别方法研究

文章提出了一种识别混合层深度的人工智能方法。该方法在温度(密度)与压强(或深度)间建立线性模型, 并且将其系数和方差做成一组表征廓线特征的统计量。初始时为模型设定一个主观的先验分布, 在一个自海表向下移动的窗口内通过贝叶斯链式法则和最小描述长度原理学习新数据, 得到系数均值的最大后验概率估计。用F-检验识别系数发生突变的位置, 以此确定混合层的存在性及其深度。通过2017年2月太平洋海域的地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography, ARGO)数据进行测试, 并且以质量因子(Quality Index, QI)值作为判断识别混合层深度结果准确性的依据, 发现该方法相比于梯度法、阈值法、混合法、相对变化法、最大角度法和最优线性插值法在识别结果上具备更大的QI值。表明该方法能够准确识别混合层深度。     

交替蛙跳格式在POM的应用

讨论交替蛙跳格式在二维POM的运用。这个交替蛙跳格式是在z坐标下开发的针对线性浅水波方程的一种新的高效无耗散的格式。首先通过一维问题的试验,给出了σ坐标下非线性浅水波的演化特性及其交替蛙跳格式的数值特性,证实该格式的可行性以及优于传统格式的计算效率、守恒性及稳定性。其次,针对该格式二维问题运用讨论了科氏项相应的数值处理,给出了一套完整的数值计算方法,并应用于正压方程和POM外模的数值计算。研究表明,交替蛙跳格式具有两倍于传统蛙跳格式的计算效率,且不再需要Assenlin时间滤波,由此避开了时间滤波带来的数值衰减,具有良好的数值守恒性能。     

β螺旋方法在黑潮流速计算中的应用 Ⅰ.台湾以东海域

基于1965年9月和1966年3月在台湾以东黑潮海区两个航次的CSK水文调查资料,采用β螺线方法对调查海区进行流速计算.首先,对方法进行研讨.其次,对台湾以东黑潮流域进行流速计算,其结果表明:(1)在台湾以东,黑潮存在着季节变化;(2)深层流有一些重要特征,例如,对两个航次的计算都揭示了台湾东岸附近位于苏澳-与那国岛海脊以南的逆流;1965年9月在深层1200-1500m存在一个气旋式涡,并且,该涡与深层的冷水团有很好的对应.     

印尼贯穿流的诊断计算

利用全球大洋二维的自由表面诊断模型并采用气候态Levitus(2001)温盐资料及COADS风应力资料估算印尼贯穿流及其季节变化。结果表明,南海的Karimata海峡出流量对印尼贯穿流有显著的贡献,印尼贯穿流的平均流量为16.6Sv,流量在6月最大(18.5Sv),4月最小(12.7Sv)。与其它模式结果和观测结果一致的是,Makas-sar海峡流量在7月最大(13.8Sv),1月最小(0.2Sv),其年平均流量为6.7Sv;Karimata海峡是南海南部最大的出水口,年平均流量为2.6Sv,爪哇海水在5—9月之间流入南海,其它月份南海南部水流入爪哇海;Timor海峡是印尼贯穿流最大的出口;Lombok流量的季节变化表现为半年周期。通过模拟计算结果,结合动力计算,获取了Makassar海峡经向速度的垂向结构,结果显示Makassar海峡的经向速度有明显的垂向切变,100m层次的南向速度为30—35cm.s-1。     

城市气候效应研究进展

城市是人类社会发展的必然产物.随着城市的快速发展,城市气候效应凸显,并对社会经济可持续发展和人体健康等造成影响.基于国内外已有的研究成果,综述了城市气候效应,包括城市热岛效应、雨岛效应、混浊岛效应、于岛效应和雷暴岛效应的研究历史、现状及其与城市化、天气气候变化的相互关系,并对未来城市气候效应的研究方向及技术方法进行了展望.     

南海海面温度的年际模态及其与季风强迫的关系

通过对COADS和OISST海洋气象资料的分析，以南海的海面温度异常(SSTA)为指示因子，在研究年际尺度上的南海与大尺度ENSO关系的基础上，进一步探讨了季风强迫下Ekman抽吸对SSTA年际变化的贡献。研究发现，南海SSTA滞后5个月时与：Nifio 3的SSTA相关系数最大，且其年际变化依方差贡献大小，分别有42．7月、25．6月及36．6个月的周期，这3个年际模态基本上能够描述海面温度的年际变异，为南海在大尺度ENSO背景下存在区域响应提供了重要的证据；应用Krause—Turner混合层温度方程对南海异常暖事件的研究表明，除了经向风应力异常，Ekman抽吸也是影响SSTA年际变异的主要因素，在某些异常年份甚至是主导因素，为南海SSTA年际变化的研究提供了重要的补充。     

1980～2013年华东小雨减少及其主要影响因子分析

本文通过对1980～2013年华东区域447站各等级降水的时空分布特征进行分析,从低空气温、水汽、相对湿度入手,采用经验正交函数分析（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）、合成分析等诊断方法揭示小雨与低空气温、水汽、相对湿度之间的关系;根据克劳修斯-克拉珀龙（Clausius-Clapeyron）方程,从物理角度对温度和水汽含量变化对小雨减少的相对贡献进行分析,并选取长三角区域利用能见度资料分析小雨减少的特征。研究主要得出以下结论:（1）华东区域1980～2013年总降水日和总降水量分布呈现南多北少随纬度增加递减趋势,总降水日主要以小雨日为主,小雨日占总降水日的71.84%。除暴雨外,其它各等级降水均呈现出减少趋势,以小雨的减少最为显著,小雨日和小雨量区域平均减少趋势为－3.37 d (10 a)-1、－6.52 mm (10 a)-1。小雨日EOF分解的第一模态呈现了华东区域小雨日一致减少的分布特征;第二模态则体现了小雨日变化的不均匀性,具有明显的区域差异。（2）小雨日的减少是伴随着低空增温发生的,低空温度上升了0.32 K (10 a)-1,同时可降水量呈现微弱的减少趋势。小雨日的变化与低空相对湿度有很好的正相关关系,EOF分解结果也揭示了低空相对湿度具有与小雨一致的空间分布特征。合成分析表明低空气温偏高（低）年,小雨日偏少（多）,可降水量偏多（少）年,小雨日偏多（少）,相对湿度偏高（低）年,小雨日偏多（少）。（3）根据Clausius-Clapeyron方程和相对湿度公式,低空增暖使饱和水汽压增加6% K-1～7% K-1,饱和水汽压增加在水汽微弱减少的前提下,导致了低空相对湿度的显著减少,从而导致了小雨的减少。对低空温度,比湿变化对小雨的影响进行分析,发现单纯由温度变化引起的相对湿度减少为－4.83%,而单纯由于比湿变化引起的相对湿度变化为－1.91%,分析表明了低空增暖是引起小雨日减少的主要原因。（4）能见度较差的区域,年均小雨日和小雨量偏少,但是小雨的长期减少趋势主要还是由低空增暖引起的相对湿度的减少导致的。     

南海上层环流季节变化的诊断计算

通过一个全球的二维诊断模型,采用Levitus温盐资料和COADS风应力资料,并结合动力计算来研究南海上层环流的季节变化。计算结果与其它模式结果和观测结果非常相似。南海北部(南部)全年存在一气旋式(反气旋式)环流。在冬季气旋式环流几乎占据了整个南海,夏季则以反气旋式环流为主。泰国湾的环流在冬季(夏季)是气旋式的(反气旋的)。南海的西边界流有明显的季节变化,其在冬季从卡里马塔海峡流出南海,夏季部分西边界流从台湾海峡流出南海。越南离岸流在春季就开始出现,其位置比夏季的越南离岸流的位置偏北。     

近134年上海冬季气温变化特征及其可能成因

使用上海1873—2006年共134年冬季气温资料和1961—2004年NCEP/NCAR再分析资料,分析了上海冬季气温的变化特征及其可能成因。结果表明,百余年来上海冬季气温有3次明显的增温过程和2次降温过程,总体上呈现出显著的增温趋势,其中1970年代以来增温幅度最大。上海冬季气温具有2年、40年和80年的变化周期,在1980年代中期冬季气温发生增暖突变。134年间上海冬季平均日数显著缩短,趋势倾向率为-1.6 d/(10 a)。上海冬季气温变化是全球气候变化和局地城市化双重作用的结果。上海冬季气温变化与北半球温度和全中国气温的变化基本一致,西伯利亚高压和东亚冬季风强度的减弱使得上海冬季气温增暖,局地人口增加、土地利用变化等因素也对上海冬季气温起到了一定的增温作用。