南海夏季风爆发与冬春季南海上层海洋热含量关系的初探

利用1980年1月至2007年12月逐月的南海上层海洋热含量和逐层海温资料,分析了南海夏季风爆发早年和晚年前一年冬季和春季南海上层海洋热含量的时空分布特征及其与南海夏季风爆发的关系,并在此基础上,进一步探讨了热含量影响南海夏季风爆发早晚的可能原因。结果表明,南海上层海洋热含量的变化集中体现在中南部(8°~16°N,110°~120°E),而且热含量变化的信号在南海100~200 m之间最强。季风爆发早、晚年的冬春季,南海中南部热含量呈反位相变化。当南海夏季风早(晚)爆发,热含量为正(负)距平。南海夏季风爆发早晚与前期１~５月份南海中南部上层海洋热含量有显著负相关关系,尤其是3月份相关关系最好。当热含量为正(负)距平时,上层海洋异常得到(失去)热量,增大(减弱)了季风爆发前陆地冷海洋暖的海陆温差,有利于南海夏季风的早(晚)爆发。     

南海暖池初探（Ⅰ）

南海暖池是西太平洋－南海－印度洋热库的重要组成部分。与ＳＳＴ比较，次表层水中表层至１００ｍ的垂直平均温度（ＴＡＶ）是描述南海暖池特征的较好工具，因此采用ＴＡＶ变化来讨论南海海温的时空变化特征。南海暖池有显著的季节和年际变化，其上层海洋热力结构年际变化与赤道西太平洋的变化趋势相反，是独立于“西太暖池”的暖水体。     

南海夏季风爆发与南海热含量异常特征的相关分析

通过利用1958—2007年SODA月平均海温资料、1958—2008年NCEP/NCAR再分析资料以及1974—2008年NOAA卫星月平均OLR资料,分析了南海季风与南海上层海洋热含量之间的可能关系,发现南海夏季风爆发早晚与前冬南海上层海洋热含量存在显著的负相关,即当冬季南海上层海洋热含量偏高(低)时,次年南海夏季风爆发早(晚)。进一步对南海夏季风爆发异常年前期及前冬南海东部热含量异常年的相关大气环流特征分析后发现,南海夏季风爆发偏早和偏晚年前期的OLR特征、对流层环流特征及位势高度场分别与前冬南海东部热含量异常偏高和偏低年相一致。得出冬季南海东部热含量偏高(低)时,OLR在赤道东印度洋至我国南海及菲律宾以东为负(正)距平,南海地区对流加强(减弱);在纬向方向上,大气环流特征表现为正(负)的Walker距平环流,低纬Walker环流发展(减弱);在经向方向上,南海地区南北向局地Hadley环流加强(减弱);次年初春(3—4月)500hPa位势高度场在西太平洋副热带高压区总体为负(正)距平,副热带高压偏弱(强)。因此有(不)利于南海夏季风的早爆发。南海和西太平洋暖池区热含量异常都通过对流作用影响其上空大尺度...     

西太平洋暖池区域热通量变化及其与南海夏季风爆发的关系

利用卫星遥感资料反演出的海洋大气参数,应用目前世界较为先进的通量算法(CORAER 3.0),计算了西太平洋区域海-气热通量(感热通量和潜热通量)。首先分析了海-气热通量的多年平均场和气候场变化的基本特征,以及年际和年代际变化特征;进而对其与南海夏季风爆发之间的关系进行了初步探讨。结果表明,西太平洋海-气热通量具有明显的时空分布特征,感热通量的最大值出现在黑潮区域,潜热通量的最大值出现在北赤道流区和黑潮区域。在气候平均场中,黑潮区域的感热通量和潜热通量最大值均出现在冬季,最小值出现在夏季;暖池区域感热通量除了春季较小外,冬、夏和秋季基本相同,而潜热通量最大值出现在秋、冬季,最小值出现在春、夏季。另外,海-气热通量还具有显著的年际变化和年代际变化,感热通量和潜热通量均存在16 a周期,与南海夏季风爆发存在相同的周期。由相关分析可知,4月份暖池区域的海-气热通量与滞后3 a的南海夏季风爆发之间存在密切相关关系,这种时滞相关性,可以用于进行南海夏季风爆发的预测,为我国汛期降水预报提供科学依据。基于以上结论,建立多元回归方程对2012年的南海夏季风爆发进行了预测,预测2012年南海夏季风爆发将偏晚1～2候左右。     

南海夏季风爆发与冬春季南海上层海洋热含量里关系的初探

利用1980年1月至2007年12月逐月的南海上层海洋热含量和逐层海温资料,分析了南海夏季风爆发早年和晚年前一年冬季和春季南海上层海洋热含量的时空分布特征及其与南海夏季风爆发的关系,并在此基础上,进一步探讨了热含量影响南海夏季风爆发早晚的可能原因.结果表明,南海上层海洋热含量的变化集中体现在中南部(8°～16°N,11...     

大气低层风场对南海海温的影响及其与季风的关系

利用1960-1999年月平均海表温度资料和大气低层风场资料,分析了南海海表温度与局地风场之间的关系及其季节变化特征,讨论了局地风场对南海海温的影响与季风的联系.结果表明,南海海表温度异常与局地风场异常之间的关系具有明显的季节变化特征,南海海表温度异常在夏季与纬向风异常呈明显的负相关,在冬季与经向风异常呈明显的正相关,这种季节变化与东亚季风特性(即盛行风存在明显的季节变化)密切相关.为南海海表温度监测预测提供气候背景,从而也解释了过去在大气低层风速与南海海表温度异常相关性方面不同研究结果存在差异的原因.     

太平洋-印度洋暖池次表层水温与南海夏季风爆发

为探索太平洋—印度洋热带海域次表层水温对南海季风的影响,用Argo剖面浮标等实测资料,分析了太平洋—印度洋暖池次表层水温异常对南海夏季风爆发的影响。结果表明：冬季,太—印暖池次表层水温偏暖（冷）时,翌年南海夏季风爆发时间偏早（晚）是主要现象。太—印暖池次表层水温偏暖,可能引起Walker环流加强,西太平洋副热带高压偏弱,中心位置偏北偏东,南海和西太平洋上空对流层下层有气旋性距平环流出现,有利于低空西到西南气流的加强,导致南海夏季风爆发偏早;太—印暖池次表层水温偏冷,可能引起Walker环流东移并减弱,西太平洋副热带高压偏强,中心位置偏南偏西,南海和西太平洋上空对流层下层有反旋性距平环流出现,不利于低空西到西南气流的加强,导致南海夏季风爆发偏晚。结论：冬季,太—印暖池次表层水温偏暖（冷）,翌年南海夏季风爆发时间偏早（晚）是主要现象。     

南海夏季风爆发早晚的海温预报指数

使用1979—2009年美国国家环境预报中心再分析气候预测系统(CFSR)的日平均资料,确定了1979—2009年南海夏季风爆发的具体日期。使用英国Hadley中心提供的海表面温度月平均资料,根据南海夏季风爆发时间和海温距平的相关场,定义热带西太平洋海温距平指数(WPI)和赤道中太平洋海温距平指数(CEPI)。通过对季风爆发早晚年和正常年的分析对比,定义客观标准:(1)WPI和CEPI从前1年秋季9月到季风爆发前3月份基本保持相反的位相,并且WPI没有发生正负位相转换;(2)WPI从前1年9月到该年3月这7个月的月平均指数的绝对值≥0.2;(3)满足(1)(2)条件后,当WPI<-0.2且CEPI>0,则南海夏季风爆发可能异常偏晚,而当WPI>0.2且CEPI<0时,南海夏季风爆发可能异常偏早;(4)当WPI·CEPI>0时,季风可能正常时间爆发,而满足条件(1)但不满足(2)时季风正常时间爆发的可能性较大。并对2010、2011和2012年南海夏季风爆发早晚做出了比较合理的预测。     

南海夏季风爆发日期与次表层水温对夏季风的影响

根据实测资料，初步确定南海夏季风平均爆发日期是5月16日(即5月的第4候)，分析了南海中北部次表层水温变化与南海夏季风活动的关系。在1981-2000年期间，偏冷年份有1981、1984、1986、1990和1992年，偏暖年份有1983、1993、1995、1998、1999和2000年，其余年份为正常年。南海夏季风爆发的迟(早)与南海中北部次表层水温持续偏冷(偏暖)现象关系密切；南海中北部次表层水温6—10月异常偏冷(偏暖)时，南海夏季风则提早(推迟)结束，来年南海夏季风推迟(提早)爆发。8-12月西沙水温异常偏冷(偏暖)时，南海夏季风提早(推迟)结束，来年南海夏季风推迟(提早)爆发。     

南海夏季风爆发与西太平洋暖池区热含量及对流异常

利用1955～1998年逐月的上层海洋热含量资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了南海夏季风爆发与热带西太平洋暖池区热含量异常的关系,并对影响过程进行了探讨.结果表明:(1)热带西太平洋暖池区是热带上层海洋热含量变化最大的区域,暖池区的热含量的变化与ENSO关系密切,是ENSO循环的重要组成部分,也是影响南海夏季风爆发最明显的地区.(2)南海夏季风爆发与前期(特别是前期冬、春季)暖池热状态的变化有密切关系,当前期暖池热含量高时,南海夏季风爆发早,反之爆发晚,这与由暖池变化所产生的上空大气的对流活动密切相关;4月暖池区热含量高(低)是预报南海夏季风爆发早(晚)的一个很好指标.(3)西太平洋暖池区热含量正异常时,辐散中心位于南海—西太平洋,对流强,西太副高弱且位置偏东,季风环流(印度洋纬向环流和经向环流)和Walker环流为正距平环流;正距平的季风环流有利于低空西到西南气流的加强,南海夏季风爆发早,反之爆发晚.由暖池变化所引起的大尺度季风环流和Walker环流的异常变化可能是影响南海夏季风爆发的一个重要动力机制.     

吕宋海峡Ekman输运和南海SST的相关性分析

在利用1950—2009年NCEP(National Center for Environmental Prediction)资料分析风场数据的基础上,计算吕宋海峡的Ekman输运,研究表明其存在显著的季节变化,除了夏季外,其它季节均为由太平洋向南海输运。分析吕宋海峡Ekman输运和南海海盆表征上层热力状况的海表面温度SST(Sea Surface Temperature)之间的关系发现:在年内时间尺度上,两者不存在显著的同期相关,Ekman输运对SST的影响开始于一个月之后,从北部向南扩展,第二个月最为明显,并扩展至整个海盆,第三个月开始衰减,第四个月影响消失,且相关性为正;在年际尺度上,吕宋海峡Ek-man输运的异常同南海SSTA(Sea Surface Temperature Abnormal)的第二模态存在显著的相关联系,并且吕宋海峡Ekman输运和南海SSTA的相关关系在北部为正,南部为负。吕宋海峡Ekman输运调制南海大尺度环流,通过暖、冷平流的作用影响南海SST的变化。     

南海夏季风异常及其对南海与周边地区的大气和海洋要素的影响

通过对南海夏季风异常年夏季南海及周边地区主要海-气要素场的对比分析,得到以下主要结论:强、弱季风年夏季南海及周边地区的主要海-气要素都表现出明显的差异。强季风年夏季南海中南部地区低层西风加强、高层东风加强,以南海北部为中心存在气旋性距平环流,上升运动增强。相应地,南海及我国东南沿海地区对流和降水增强,而长江中下游地区降水偏少。弱季风年则表现出与强季风年几近相反的分布特征。此外,强季风年西太平洋副热带高压较弱季风年位置明显偏东、强度明显偏弱。与对流和降水的分布相对应,强、弱季风年夏季南海及周边地区大气热源状态的分布也表现出明显的差异,差别最显著的区域正是在南海及周边地区。在强季风年,西起孟加拉湾东至菲律宾以东的洋面上为较明显的热源增强区,而弱季风年则为明显的热源减弱区。此外,强、弱季风年,南海海域的海面高度、海洋环流、海表温度等表征海洋状况的要素分布也明显不同,分布形势几近相反。海温作为重要的外源强迫,不仅对季风环流的形成有重要作用,而且明显受到季风异常的影响,进而对局地的天气气候产生重要的滞后影响。     

冬季婆罗洲岛西北沿岸上升流的时空特征及机理研究

Winter coastal upwelling off northwest Borneo in the South China Sea(SCS) is investigated by using satellite data, climatological temperature and salinity fields and reanalysis data. The upwelling forms in December, matures in January, starts to decay in February and almost disappears in March. Both Ekman transport induced by the alongshore winter monsoon and Ekman pumping due to orographic wind stress curl are favorable for the upwelling. Transport estimates demonstrate that the month-to-month variability of Ekman transport and Ekman pumping are both consistent with that of winter coastal upwelling, but Ekman transport is two times larger than Ekman pumping in January and February. Under the influence of El Ni?o-Southern Oscillation(ENSO), the upwelling shows remarkable interannual variability: during winter of El Ni?o(La Ni?a) years, an anticyclonic(a cyclonic) wind anomaly is established in the SCS, which behaves a northeasterly(southwesterly) anomaly and a positive(negative) wind stress curl anomaly off the northwest Borneo coast, enhancing(reducing) the upwelling and causing anomalous surface cooling(warming) and higher(lower) chlorophyll concentration. The sea surface temperature anomaly(SSTA) associated with ENSO off the northwest Borneo coast has an opposite phase to that off southeast Vietnam, resulting in a SSTA seesaw pattern in the southern SCS in winter.     

南海表层水温年际变化的大尺度特征

通过对COADS海洋气象资料的分析,得出南海表层水温(SST)年际变化的若干大尺度特征.结果表明:南海SST年际具有一定的准周期性,其显著周期为24～30个月;南海SST年际变化与年循环之间有着一种锁相关系,关键位相在于北半球冬春季节;南海典型冷暖年份合成SST距平场的时空结构十分相似;在年际时间尺度上,南海SST和南方涛动指数有反相关系,与经向风海面热收支之间有同位相关系;南海暖池面积指数的年际变化与南海SST年际变化一致.     

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。     

中国南海表层叶绿素a季节内变化特征及成因

对中国南海表层叶绿素a季节内变化的研究有助于深入认识其海洋特征,满足渔情预报等实际应用需求。利用卫星观测资料分析南海表层叶绿素a不同季节的季节内变化特征,结果表明南海表层叶绿素a季节内振荡强度冬季最高。冬季和春季的季节内振荡最强区域都位于吕宋岛西北侧海区,夏季和秋季振荡较强的区域偏向菲律宾群岛一侧。分析表明研究海区表层温度和表层叶绿素a 存在负相关,冬强夏弱,北强南弱。大部分海区海面高度和叶绿素a 相关性不显著,但南海东南边缘海区海面高度和叶绿素a在季节内存在正相关。冬季海盆尺度逆时针旋转的环流结构应是这些现象产生的原因。除南海东南边缘海区、海南岛东南海区和吕宋岛西侧海区之外,风应力大小和热通量均与叶绿素a 在季节内呈正相关。这显示非局地风场和海流等因素、海洋动力调整过程可能在吕宋海峡以西和南海东南边缘的表层叶绿素a 季节内变化中起到重要作用。     

西太平洋暖池热含量与南海夏季风强度的关系

为了进一步明确西太平洋暖池热含量对南海夏季风强度的影响,利用1948~2012年日本气象厅(japan meteorological agency,JMA)逐月的海温资料、Hadley中心的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析比较了南海夏季风强度与热带太平洋上层海洋热含量和SST的关系;探讨了海洋热含量影响南海夏季风强度的机制。结果表明:(1)相比于西太暖池SST,西太暖池上层海洋热含量是南海夏季风强度更好的预测因子;(2)前期冬春季的西太平洋暖池热含量与南海夏季风强度呈现显著的正相关,尤其在3月,二者相关系数最大;当暖池热含量偏高(低)时,西太平洋副热带高压偏弱(强),赤道印度洋出现异常反气旋(气旋),印度洋上空的Walker环流分支偏强(弱),南海越赤道气流增强(减弱),最终使得南海夏季风强度偏强(弱)。     

A possible role of the South China Sea in ENSO cycle

A data-based hypothesis on the role of the South China Sea (SCS) in ENSO cycle is proposed: during El Nino, there are westerly wind anomaly over the western equatorial Pacific and positive SST anomaly in the eastern equatorial Pacific. Meanwhile anomalous convection moves to the central Pacific with anomalous sinking over Indonesian Archipelago. The latter can cause southerly wind anomaly over the north of South China Sea (NSCS) and makes the NSCS warmer. The warm NSCS can attract the anomalous convection to it in some degree. This attraction is in favor for producing easterly wind anomaly over the western equatorial Pacific, so it helps to form a cycle.