海洋锋信息产品制作方法研究

根据海洋要素梯度统计结果、区域环境特征、实际业务需求及海洋锋影响等,研究了海洋锋诊断阈值和分级,定义了海洋锋各个特征信息,制作了西北太平洋海洋锋二维、三维特征信息产品和声传播损失信息产品。     

东海海洋锋的波动及演变特征

本文利用近十年来获得的ＮＯＡＡ卫星红外影像，较为系统地分析了东海海洋锋（黑潮锋、对马暖流锋和浙江沿岸锋）的波动谱特征以及形态的演变。同时还利用浮标测流结果分析了锋面动中的流态。分析结果表明：东海黑潮锋通常存在４－５个折叠波形，其波长平均约２００ｋｍ，波动随黑潮流向东北方向传播，速度约１６ｃｍ／ｓ。浙江沿岸锋的波动多呈锯齿形，其波长较短，波数多。在浙江沿岸锋波动发展过程中，其波长从开始的２０－４０ｋ     

东海海洋锋的波动及演变特征

本文利用近十年来获得的ＮＯＡＡ卫星红外影像，较为系统地分析了东海海洋锋（黑潮锋、对马暖流锋和浙江沿岸锋）的波动谱特征以及形态的演变。同时还利用浮标测流结果分析了锋面波动中的流态。分析结果表明：东海黑潮锋通常存在４～５个折叠波形，其波长平均约２００ｋｍ，波动随黑潮流向东北方向传播，速度约１６ｃｍ／ｓ。浙江沿岸锋的波动多呈锯齿形，其波长较短，波数多。在浙江沿岸锋波动发展过程中，其波长从开始的２０～４０ｋｍ发展成３０～６０ｋｍ，它们约以１８ｃｍ／ｓ的速度向东北方向传播。东海海洋锋波动演变形态复杂，其中黑潮锋的波动可能演变成锋面涡旋、暖丝和暖环。     

西北太平洋海洋温度锋生与锋消机制的初步研究

海洋锋面区域对气候变化以及海气耦合作用的影响非常显著,通过分析其形成机制,可以帮助进一步了解海洋与大气的相互作用过程以及其物理过程。利用Argo数据、NCEP/NCAR再分析数据和遥感风场数据对西北太平洋的混合层温度与温度锋面的变化机制进行了研究。基于海洋混合层的热量收支模型,发现在北太平洋区域的海洋混合层温度主要受到净热通量控制,同时还存在一个季节变化明显的温度锋面。9~2月为温度锋面加强时期,3~4月温度锋面变化不明显,而5~8月温度锋面则迅速减弱。根据研究,该温度锋面的加强与减弱主要是由于净热通量的南北差异造成的,而在净热通量中则以短波辐射通量与潜热通量为主要影响因子。     

丹麦海峡海洋锋时空变化特征研究

丹麦海峡海洋锋可为局地气候变化、海峡鱼类分布以及海峡中尺度涡等方面研究提供参考,在军事领域也具有较高应用价值。然而目前国内外缺乏对于丹麦海峡锋的系统研究。本文利用WOA13数据,对丹麦海峡锋位置、强度空间分布以及相应的季节变化进行了分析。结果显示,锋轴线位置在34°W以西150 m以浅相对稳定,34°W以东锋轴线随深度和季节均有摆动。锋强度在水平和垂直方向分布不均匀,水平方向上锋轴线最大值与最小值差值一般在3倍以上。垂直方向盐度锋主要集中在100 m以浅,且强度随深度不断减小;温度锋强度最大值在表层以下且在300 m以深随深度增加锋强度减小,但有一些区域如27°W和28°W附近,受到海底地形的影响温度锋强度随着深度的变化有大幅度增加的特点。     

东海海洋锋分类的初步探讨

基于笔者近年来对海洋锋的研究，本文初次探讨了东海海洋锋的分类问题。同时，对各类海洋锋的海洋学特征及其形成机理做了分析比较。并给出了各种海洋锋的垂结构模式图。     

东海海洋锋分类的初步探讨

基于笔者近年来对海洋锋的研究（１９９０；１９９２；１９９５）［１，５～７］，本文初次探讨了东海海洋锋的分类问题。同时，对各类海洋锋的海洋学特征及其形成机理做了分析比较。并给出了各种海洋锋的垂直结构模式图。     

台湾海峡南部的海洋锋

通过近期水文观测,结合卫星遥感和历史水文资料,对台湾海峡南部海域的海洋锋现象进行了整体分析。结果表明,由于多种水系在此交汇,台湾海峡南部冬、夏季匀有明显锋面发育。受季风气候影响,锋面发育有显著的季节差异。夏季影响本海区的水系主要有韩江冲淡水、上升流、南海水、和黑潮水等。它们的交汇形成了韩江冲淡水羽状锋、台湾浅滩上升流锋、黑潮锋、以及陆架／陆坡锋等的三维锋结构。韩江冲淡水和上升汉对夏季海崃南部浅海峰     

基于小波分析的海洋锋形态特征提取

遥感影像中海洋锋具有弱边缘(Weak Edge)信息特性,其空间尺度在不同的空间位置存在较大的差异。针对传统边缘算子只能提取某一尺度的海洋锋信息,而损失其他尺度信息不足,本文利用小波多尺度分析特性,探讨了海洋锋信息在各尺度间的分布的继承性,提出最佳尺度确定的算法框架,设计出最佳尺度确定算法的流程,进一步进行海洋锋各尺度信息的提取。最后以海面温度锋-墨西哥湾流为实例进行形态特征提取,并与典型的边缘提取算子效果在信息量、抗干扰性、定位精度、连续性和对比度上进行对比分析。试验结果表明了该算法在提取多尺度的海洋锋信息上的可行性和实用性。     

基于形态学的海洋锋形态特征提取

根据形态学梯度理论:不同尺寸的结构元素适合不同空间尺度的特征提取,结构元素尺寸的过大或者过小都会达不到最佳的特征边缘提取效果,从结构元素的尺寸δ与海洋锋横断面宽度γ和海流流幅的空间尺度λ的理论关系图推导中,提出δ,γ和λ的最佳定量关系:δ=γ/2,且δ<=λ/2,旨在对海洋锋形态特征进行提取。最后,以黑潮和墨西哥湾流为实验数据,进行海洋锋形态特征的自动提取,实验结果表明该定量关系的正确性和有效性。     

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。     

海洋模式中潮致混合调和分析参数化方案的建立

潮致混合对海洋环流的调整起着重要作用。陆架环流的数值模拟中如果不考虑潮汐作用,往往不能得到与观测相符的垂向温盐结构。本文基于调和分析方法,建立了一套潮致混合参数化方案。该方案通过对垂向混合系数进行调和分析,从而得到随时间变化的潮致混合系数。将该方案用于黄海冷水团数值模拟的结果显示,其能够得到与在数值模式开边界直接加入潮汐强迫相当的冷水团温盐结构。和直接引入潮汐强迫相比,这一潮致混合参数化方案的优势在于,它能够大大节省数值模拟计算机时,因此有望显著提高大规模高分辨率的海洋环流及气候模式的模拟能力和计算效率。     

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.     

Spring phytoplankton bloom in the fronts of the East China Sea

Frontal areas between warm and saline waters of the Kuroshio currents and colder and diluted waters of the East China Sea (ECS) influenced by the Changjiang River were identified from the satellite thermal imagery and hydrological data obtained from the Coastal Ocean Process Experiment (COPEX) cruise during the period between March 1^st and 10^th, 1997. High chlorophyll concentrations appeared in the fronts of the East China Seas with the highest chlorophyll-a concentration in the southwestern area of Jeju Island (~2.9 mg/m³) and the eastern area of the Changjiang River Mouth (~2.8 mg/m³). Vertical structures of temperature, salinity and density were similar, showing the fronts between ECS and Kuroshio waters. The water column was well mixed in the shelf waters and was stratified around the fronts. It is inferred that the optimal condition for light utilization and nutrients induced both from the coastal and deep waters enhances the high phytoplankton productivity in the fronts of the ECS. In addition, the high chlorophyll-a in the fronts seems to have been associated with the water column stability as well.     

Climate change projections for the surface ocean around New Zealand

The future status of the surface ocean around New Zealand was projected using two Earth System Models and four emission scenarios. By 2100 mean changes are largest under Representative Concentration Pathway 8.5 (RCP8.5), with a +2.5°C increase in sea surface temperature, and decreases in surface mixed layer depth (15%), macronutrients (7.5–20%), primary production (4.5%) and particle flux (12%). Largest macronutrient declines occur in the eastern Chatham Rise and subantarctic waters to the south, whereas dissolved iron increases in subtropical waters. Surface pH projections, validated against subantarctic time-series data, indicate a 0.335 decline to ～7.77 by 2100. However, projected pH is sensitive to future CO₂ emissions, remaining within the current range under RCP2.6, but decreasing below it by 2040 with all other scenarios. Sub-regions vulnerable to climate change include the Chatham Rise, polar waters south of 50°S, and subtropical waters north of New Zealand, whereas the central Tasman Sea is least affected.     

我国典型海岛地质灾害类型特征及成因分析

本文通过海岛调查及已有文献资料分析,发现我国典型海岛存在滑坡、海岸侵蚀、海水入侵、湿地退化、水土流失、地面沉降、风沙灾害、断层、港湾淤积、滩面冲蚀、沙滩泥化、浅层气、砂土液化、地震、软土地基15种地质灾害类型。滑坡灾害最多,基岩岛岛岸、岛陆和近岸海底均可发生;其次为海岸侵蚀,在基岩岛、泥沙岛均有分布,主要发生于岛岸;再次为海水入侵(含咸潮入侵),在基岩岛、泥沙岛岛岸均可发生;湿地退化也在基岩岛、泥沙岛岛岸均可发生;其他灾害类型的分布较少。通过对海岛典型地质灾害的成因机制分析,发现各地质灾害都是自然因素和人为活动共同作用的结果,并且人为活动的影响逐渐加剧,各地质灾害之间还存在着成因上的联系。     

面向典型海洋现象观测的水下滑翔机应用综述

水下滑翔机是一种浮力驱动的无人水下自治观探测平台, 具有持续性、鲁棒性、自主性等特点, 是构建海洋观测技术体系重要的水下航行器之一。文章从水下滑翔机发展历程、运行方式和专用传感器展开, 基于国内外海洋学文献综述研究, 重点对水下滑翔机在典型海洋现象观测应用方面进行总结。水下滑翔机的运行稳定性、长时续, 观测高分辨率、低成本的特点, 满足了对海洋中尺度涡、内波、湍流、环流/边界流和锋面的长时间、精细化立体观测要求; 鲁棒性、自主性的特点使其能够适应台风过境、地震、原油泄漏前后等紧急恶劣海洋状况的监测; 运行平稳、低噪声的特点使其成为声学监测与探测的良好平台。对比分析国内外的水下滑翔机(组网)应用状况可以发现, 国内水下滑翔机在传感器、数据处理和组网技术方面都需要进一步完善。最后总结并展望了国内外水下滑翔机面向海洋现象观测的应用。     

Intercomparison of three South China Sea circulation models

1IntroductionTheSouthChinaSeaisthelargesttropicalmarginaldeepsealocatingbetweenthewesternPacificOceanandtheeasternIndianOcean.AsapartofAsia-Australiamaritimecontinent,monsoonisaprimaryfactorforcingtheSouthChinaSeaCurrent(SCSC)variation.Drivenbynortheasterlymonsooninwinterandsouth-westerlymonsooninsummer,respectively,theSCSCbehavesacyclonicgyreandananticy-clonicgyre,correspondingly(Wyrtki,1961;Xuetal.,1982).Owingtotheshortageandexpen-sivenessofdirectobservationsintheSCS,fur-therunder…