华南两次强台风暴雨过程的水汽与湿位涡对比分析

【目的】探讨不同季节但路径相似的台风暴雨的相关特征,为不同季节的台风暴雨落区预报提供参考依据。【方法】利用常规的探空和地面资料以及NCEP/NCAR1°×1°全球再分析资料,计算2个强台风的水汽通量散度和湿位涡场。对比分析水汽通量辐合、湿位涡正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的水平和垂直分布特征,以及与暴雨落区的对应关系。【结果】秋季的"彩虹"台风高层副热带高压加强,而中低层冷空气和东南气流的汇合使"彩虹"台风的东侧和北侧获得更有利的动力环境条件;而夏季的"威马逊"台风北侧无冷空气影响,台风南侧外围强盛的西南季风气流卷入。台风"威马逊"期间,强的水汽通量辐合中心始终在台风及其残涡中心的南侧和西侧;台风"彩虹"登陆后60 h内一直持续有2支强盛的气流向台风中心输送水汽,而水汽通量的辐合中心与"威马逊"相反,位于台风中心的北侧和东侧,东南气流的卷入以及维持时间长使暴雨增幅。台风"彩虹"登陆后高层高值MPV1扰动下传,低层MPV2> 0并增强,湿斜压性得以增强,有利于垂直涡度增长,使台风低压得以维持和发展;登陆后48～66 h 925 hPa层MPV1为负值,使对流不稳定能量及潜热能的释放,有利于暴雨的维持。而台风"威马逊"登陆后湿斜压性增强不明显。2个台风强降水中心大致位于925 hPa MPV1正负中心过渡带偏向负中心一侧;"威马逊"过程低层MPV1负值中心在正值中心的左侧,对应着西南季风的汇入区;而"彩虹"过程低层MPV1负值中心在正值中心的右侧,对应着冷空气和东南气流的汇合区。这是2个台风暴雨落区差异的成因之一。【结论】本研究得出的湿位涡诊断结果对台风暴雨落区预报具有较好的指示意义。     

基于遥感数据的北极西北航道海冰变化以及通航情况研究

使用不莱梅大学AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS)和AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)日尺度海冰密集度数据,计算了2002—2018年加拿大北极群岛7—9月的平均海冰面积,研究了9月份平均海冰密集度变化特征;结合商船破冰能力确定海冰密集度阈值,选取西北航道关键区域,统计了西北航道的通航窗口,探讨了西北航道在实际商业通航方面的可能性。研究发现,在过去17年加拿大北极群岛的7—9月海冰面积整体呈下降趋势但有明显波动性, 9月份的海冰分布年际变化复杂,差异较大;在西北航道可通航的年份中,可通航的开始日期一般在8月份,结束日期在9月底至10月初,南路可通航时间最短14天,最长达到80天。总的来说,西北航道可通航年份和时间缺乏规律性。     

西北太平洋深海海山的一种蛇尾新记录

Ophioleila elegans是一种非常少见的蛇尾。2014年大洋35航次中利用“蛟龙”号载人潜器在西北太平洋麦哲伦海山链的采薇平定海山水深1660m处采集到2株该种标本。该种首次发现于夏威夷海山相似的生境当中，本次采集到的样品是继首次发现之后的再次公开报道。本文中对该种的形态学特征，如腕部骨骼等，进行了更加详细的研究，同时基于COI序列进行系统发育分析。形态和系统发育分析的结果都表明，Ophioleila属与辐蛇尾科更加接近。     

基于光合有效辐射的西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布变动研究

光合有效辐射(PAR)对于海洋初级生产力具有显著的调控作用，会间接影响到头足类的资源丰度和渔场分布。本文根据2006?2015年上海海洋大学鱿钓科学技术组提供的柔鱼鱿钓数据和光合有效辐射卫星遥感数据，研究了光合有效辐射与西北太平洋柔鱼种群的关系，并评估了异常环境条件下光合有效辐射对柔鱼的影响。结果发现，柔鱼单位捕捞努力量渔获量(CPUE)、渔场纬度重心、PAR，及其空间分布均具有显著的月间变化。7?11月各月适宜PAR范围分别为36～39 E/(m2·d)、33～36 E/(m2·d)、24～27 E/(m2·d)、18 E/(m2·d)和12 E/(m2·d)，最适宜PAR值分别为36 E/(m2·d)、33 E/(m2·d)、27 E/(m2·d)、18 E/(m2·d)和12 E/(m2·d)。此外，CPUE与PAR有显著正相关关系(p<0.05)，且CPUE与各月适宜PAR范围占渔场比例也呈显著正相关(p<0.05)；同时渔场纬度重心随各月最适PAR平均纬度变化而变化。在异常环境条件下，拉尼娜年份CPUE值比厄尔尼诺年份高，该年份PAR值异常增高可能是导致柔鱼资源丰度增加的因素之一。研究表明，光合有效辐射对于西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布具有显著影响。     

南海东北部叶绿素a浓度对台风“风泵”和黑潮共同作用的响应

南海东北部是寡营养海域，夏季浮游植物叶绿素浓度较低，热带气旋“风泵”效应带来的上层海洋扰动可能引起表层浮游植物的显著增长。以往的研究通常关注热带气旋风应力和海洋中尺度涡对上层海洋浮游植物的影响，本文利用航次CTD、实测叶绿素a浓度、Argo温盐剖面和遥感数据，探讨了台风“风泵”和黑潮共同作用下真光层内浮游植物的变化特征及其成因。结果表明，2015年台风“莲花”过境1周后产生向吕宋海峡西北侧南海海域(A区)入侵的黑潮流套，该入侵的黑潮流套使台风前原有的气旋涡消失，抑制了台风产生的上升流对表层(0～40 m)营养盐供给，使次表层(60～90 m)营养盐富集，进而抑制了表层的叶绿素a增长，促进了次表层叶绿素a的增长；吕宋海峡西侧南海海域(B区)表层的浮游植物叶绿素a浓度增加不仅是源于叶绿素最大层浮游植物的向上输运，更是由于浮游植物的繁殖增长；A区台风引起的流套式的黑潮入侵，促进了B区台风后气旋式流场的形成，产生的持续增强的气旋涡为B区表层叶绿素持续增长提供了充足的营养盐供给。     

中尺度暖涡对热带气旋强度变化的影响及作用机制

基于两组理想化数值试验，对比研究了分布于热带气旋不同位置处的海洋中尺度暖涡所引发的热带气旋强度变化的时空特征。研究发现，热带气旋中心附近的暖涡对热带气旋强度有增强作用，而位于热带气旋外围的暖涡则会抑制热带气旋的发展。本研究将暖涡增强（减弱）热带气旋强度的区域称为内（外）区。随着时间的推移，内（外）区暖涡对热带气旋强度的增强（减弱）幅度逐渐减小（增大），区域范围同步减小（增大）。内区暖涡增强了热带气旋的次级环流和结构对称性、增加了海气界面热通量，同时减弱了外围螺旋雨带，进而导致热带气旋强度增强；若暖涡在外区，其对热带气旋的作用相反，导致热带气旋强度减弱。由于理想化试验中热带气旋静止不动，因此研究结果可能只适用于传播速度较慢的热带气旋。本研究结果有助于更好地理解热带气旋和海洋中尺度暖涡之间的相互作用，并通过引入热带气旋外区暖涡的影响助力提高热带气旋强度预报工作。     

西北太平洋低纬度区域海水中溶解氨基酸的分布及组成研究

本文对2018年秋季西北太平洋低纬度区域上层海洋(5~200 m)中溶解氨基酸(THAA)的分布和组成进行了研究。结果表明,该海域表层海水中THAA的浓度范围为0.40~0.97μmol/L,平均浓度为0.58±0.14μmol/L;5~200m垂直断面上THAA的平均浓度为0.59±0.16μmol/L,范围为0.30~1.05μmol/L。调查海域内THAA浓度明显低于中国近海,在5~200m内的垂直分布基本表现出随深度增加而增加的趋势。将表层和垂直水体中的THAA分别与DOC、Chla等环境因子进行相关性分析,结果显示均无显著相关性。西北太平洋低纬度区域海水中的优势氨基酸是天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、丝氨酸(Ser)、甘氨酸(Gly)、苏氨酸(Thr)和丙氨酸(Ala)。基于氨基酸的碳归一化产率(THAA-C%)、降解因子(DI)值,表明该海域表层海水中的有机质降解程度较高,且随深度的增加而降低。     

孟加拉湾及其毗邻海域中尺度涡旋活动的冬、夏季差异

基于1993—2017年从卫星高度计资料中识别出来的中尺度涡轨迹数据集,对冬、夏季孟加拉湾涡旋的源地和性质进行了研究。研究表明孟加拉湾西部、安达曼海和孟加拉湾通往赤道的出口处的中尺度涡旋活动呈现显著的季节性差异。安达曼海在冬、夏季从北往南中尺度涡旋分别以“反气旋涡-气旋涡-反气旋涡”和“气旋涡-反气旋涡-气旋涡”的格局分布。不同源区涡旋的季节性生长过程有明显差异。孟加拉湾西部的涡旋在夏季生长迅速但消散缓慢,斯里兰卡冷涡生长缓慢但消散迅速。不同源区涡旋半径和振幅大小有不同的特征。孟加拉湾西部,无论冬、夏季,反气旋涡的振幅、半径都比气旋涡大;夏季季风漂流区,气旋涡半径比反气旋涡小但是振幅比反气旋涡大;安达曼海内无论冬、夏季都是最北侧聚集区涡旋的半径和振幅最大。孟加拉湾内生命史为30~40 d的涡旋数量最多,生命史在100 d以上的涡旋主要分布在孟加拉湾西部。     

基于经验模态分解和小波分解估算海气通量涡相关计算中的截断时间尺度

基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。     

不同气候模态下西北太平洋秋刀鱼资源丰度预测模型建立

秋刀鱼（Cololabis saira）资源对海洋环境因素极为敏感，不同气候模态可能对秋刀鱼资源丰度产生不同的影响。根据1990-2014年西北太平洋日本的秋刀鱼渔业中单位捕捞努力量渔获量（CPUE，以此作为资源丰度），以及相应产卵场、索饵场的海表温（SST）遥感数据，探讨太平洋年际震荡（PDO）指数冷、暖年下，秋刀鱼资源丰度CPUE变化与产卵场、索饵场SST的关系，并分别建立资源丰度的预测模型。研究表明，PDO冷年索饵场4月SST与年CPUE显著相关（P<0.05），PDO暖年索饵场11月的SST与年标准化CPUE显著相关（P<0.05）。PDO冷、暖年的秋刀鱼资源丰度的预测模型中，CPUE均与索饵场11月的SST、索饵场4月SST呈现正相关的关系，统计学上为显著相关（P<0.05）。PDO冷年（2012年）和PDO暖年（2014年）的CPUE预测值与实际值相对误差分别为14.03%、-16.26%，具有较好的拟合效果。研究认为，不同气候模态下，可用于秋刀鱼资源丰度预测的环境因子不同，上述建立资源丰度模型可用于业务化运行。