南太平洋副热带偶极子对南太平洋辐合带的影响

为研究南太平洋副热带偶极子的局地气候效应,利用Hadley中心的海温数据集Had ISST以及NCEP-NCAR的大气再分析数据,分析了南太平洋副热带偶极子(South Pacific Subtropical Dipole,SPSD)对南太平洋辐合带(South Pacific Convergence Zone,SPCZ)的影响,并探讨了相应的物理过程。研究结果显示,南太平洋副热带偶极子事件线性独立于ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)事件,有明显的季节锁相,于12~2月达到峰值并显著影响SPCZ降水带的位置。其中,正偶极子事件(简称"正事件")期间偶极子东北极区域(暖海温)水汽辐合上升,降水增多;而在偶极子西南极区域(冷海温)水汽辐散下沉,降水减少,因此SPCZ降水带偏北。负偶极子事件(简称"负事件")则相反,东北极降水减少的同时西南极降水增多,从而SPCZ降水带偏南。本研究关于SPSD与SPCZ关系的分析,将有助于更好地理解南太平洋的年际气候变异和海气相互作用。     

全新世热带辐合带(ITCZ)的南移

位于委内瑞拉北部大陆架上的加利亚哥( Cariaco)盆地是一个缺氧的海盆 ,它是热带海洋古气候的高敏感性记录的载体。该盆地的地理位置有利于大量海洋和陆地物质的沉积。盆地位于大约 1 0°N,处于热带辐合带 ( ITCZ)的最北部 ,到了夏季则几乎已经超出了这个范围。在夏季 ,该区域内的降雨直接汇聚到加利亚哥盆地中或是流入奥里诺哥 ( Orinoco)河中。这些径流将陆源物质带到滨海或海洋中 ,沉积在加利亚哥盆地中和周围的大陆架上。冬季和春季时 ,热带辐合带位于赤道或更南些 ,当地河流量减少 ,西北信风向南吹 ,并在加利亚哥盆地加强。这些强风…     

过渡季节（6—7月）澳大利亚冷高压对赤道辐合带形成的影响

应用车贝雪夫多项式分析过渡季节（６－７月）澳大利亚冷高压与赤道辐合带的关系，得出了对赤道辐合带北移的主要形势以及过程演变特征，最后用合成方法得到它的演变概念模式，为赤道辐合带的北移影响西太平洋及南洋地区提供了中期预报的依据。     

全球变暖不同阶段热带辐合带的移动及其与大气能量输送的关系

基于第五次国际间耦合模式比较计划(The phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5)中在4.5 W/m^2的典型浓度路径(Representative Concentration Pathway,RCP4.5)试验结果,本文通过能量框架分析方法研究了全球变暖不同阶段热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)的南北移动及其主要机制,发现在温室气体持续增加的海洋快响应和温室气体达到稳定后的海洋慢响应两个阶段,ITCZ的移动都和跨赤道的大气能量输送(Atmosphere Heat Transport,AHT)变化显著相关,但两者变化的原因在两个阶段中是不同的。在快响应阶段,ITCZ位置的移动以及跨赤道AHT受大气层顶(Top of the Atmosphere,TOA)的能量变化驱动,主要与南大洋云短波辐射响应、北半球中高纬度云和地表的短波辐射响应有关,气溶胶减少引起的辐射响应变化使得ITCZ在大多数模式中表现出向北移动的特征。在慢响应下辐射强迫保持稳定,ITCZ在大多数模式中表现出向南移动的特征。这一时期ITCZ的移动由大气表面能量通量变化驱动,主要与潜热通量变化的南北半球差异有关。全球变暖不同阶段ITCZ移动与大气能量输送变化的关系差异反映了海洋对于气候变化的重要调控作用。     

全球变暖背景下气候内部变率导致热带辐合带移动的不确定性

基于两套模式的大集合试验结果,评估了气候内部自然变率对热带辐合带(ITCZ, Intertropical convergence zone)未来南北移动的影响。研究发现,模式间ITCZ的移动差异源自中高纬度的外强迫模拟差异,而气候内部变率主要通过热带过程调控ITCZ的位置变化。在通用地球系统模式大集合(Community Earth System Model Large Ensemble, CESM-LE)试验中,厄尔尼诺-南方涛动(El Ni■Oscillation, ENSO)振幅变化的自然变率会通过中等和极端厄尔尼诺降水的非线性信号调制ITCZ的移动幅度,而在MPI-GE(the Max Planck Institute Great Ensemble)试验中,ITCZ的位置变化主要与大西洋海温梯度信号异常有关,相较而言ENSO振幅对ITCZ的影响很有限。总体而言,全球变暖背景下由于内部自然变率引起的ITCZ南北移动不确定性幅度能解释未来预估模式间的差异约为20%,但对ITCZ移动的模拟不确定性有贡献。     

过渡季节(6—7月)澳大利亚冷高压对赤道辐合带形成的影响

应用车贝雪夫多项式分析过渡季节(6—7月)澳大利亚冷高压与赤道辐合带的关系,得出了对赤道辐合带北移的主要形势以及过程演变特征,最后用合成方法得到它的演变概念模式,为赤道辐合带的北移影响西太平洋及南海地区提供了中期预报的依据。     

不同盐度梯度和规格体重对横带髭鲷(Hapalogenys mucronatus)幼鱼耗氧率(RO)及排氨率(RN)的影响

采用实验生态学方法研究了不同盐度梯度(10、15、20、25、30和35)和规格体重[S组(1.55±0.37) g, M组(3.92±0.74) g, L组(9.08±1.38) g]对横带髭鲷(Hapalogenys mucronatus)幼鱼耗氧率(R_O)和排氨率(R_N)的影响,以及氧氮比(O:N)对横带髭鲷幼鱼能源物质的分析。结果表明,当盐度恒定时,横带髭鲷幼鱼的耗氧率和排氨率均随体重(W)的增加而下降,体重与单位体重的耗氧率之间呈一元三次函数关系,体重与单位体重的排氨率之间呈幂函数关系;盐度和体重对横带髭鲷幼鱼的耗氧率、排氨率均有显著影响(P<0.05),但盐度和体重的交互作用对耗氧率、排氨率影响均不显著(P>0.05)。随着盐度的升高,三种规格横带髭鲷幼鱼耗氧率和排氨率均呈先升高后降低的趋势,耗氧率在盐度20时出现相对最大值,而排氨率则在盐度25时出现相对最大值。三种规格横带髭鲷幼鱼O︰N值均随盐度的上升呈波动趋势, O:N值波动范围在5.035～7.533之间,其总平均值为5.916;同一规格不同盐度间O︰N值差异不...     

深海大洋最小含氧带(OMZ)及其生态环境效应

大洋最小含氧带(Oxygen minimum zone,OMZ)通常是指大洋水体中氧含量缺乏的水层,一般在水深200~1000 m之间,其形成主要与厌氧细菌降解有机物导致的溶解氧消耗有关。但到目前为止对OMZ的浓度及水层都没有一个统一的标准,如以DO低于20μmol/L为标准,低于此标准的海域面积可占全球大洋面积的8%,水体体积可达大洋体积的7%,分布的主要区域包括东北太平洋(ENP)、东南太平洋(ESP)、阿拉伯海(AS)和孟加拉湾(BB)等海域。OMZ在全球海洋氮循环中有极为重要的作用,在那里不同化学形态的氮(NH_4~+、NO_2~–、NO_3~–、N_2O、N_2)在微生物的参与下会发生多种复杂反应。在OMZ的上部混合层,硝化作用将NH_4~+转化为NO_3~–,但在OMZ核心区主要进行着反硝化作用和厌氧氨氧化作用过程,可以将NO_3~–、NO_2~–和NH_4~+转化为气态氮(如N_2、N_2O),释放到大气中,造成大洋生物可利用氮含量更加不足。大洋OMZ区的存在不仅影响浮游生物的丰度、分布、多样性,而且影响生物的生存和迁移行为,但低氧区并不意味着是生物的贫乏区。同时,OMZ有利于有机质在沉积物中的保存,影响Fe、Mn、S等对氧化还原环境敏感元素的迁移与转化。尽管已有研究揭示了大洋OMZ对全球物质循环、大洋生态系统和极端环境下生物演化过程有重要作用,但对大洋OMZ可能带来的复杂生态环境效应的认识仍然很有限,目前亟须深入探讨大洋OMZ的形成过程及其生态环境效应。     

基于GIS 的南海中尺度涡旋典型过程的特征分析

以具有复杂时空演变过程的海洋中尺度涡旋为研究对象,以定量表达和组织涡旋典型过程案例为前提,基于Global NLOM(Naval Research Laboratory Layered Ocean Model)所得的SSH(Sea Surface Height)、SST(Sea Surface Temperature)和表层海流场,对海洋中尺度涡旋进行综合辨认和动态跟踪。以南海为例,通过提取涡旋典型过程中的典型状态,建立中尺度涡旋典型案例库。然后以库中所有过程案例为对象对涡旋进行GIS(Geographic Information System)时空特征分析。所得结果为:(1)南海中尺度涡旋整体上呈东北-西南向分布,涡旋水平移动速度为3~16 cm/s,平均速度为8.4 cm/s。(2)大部分涡旋向西移动。春夏季涡旋主要向西北方向移动,秋冬季涡旋主要向西南方向移动。(3)南海东北部涡旋主要集中在9~10月以及次年的1~2月发生,涡旋先向西北方向移动,后又转向西南方向移动,大部分中尺度涡旋不能西移太远。南海中部气旋涡主要发生在冬、春两季。一部分涡旋沿陆坡向西南运动,其中一些反气旋涡沿南海海盆向西运动。南海东南部在研究期内只有反气旋涡出现,向西或西北偏西运动,这里的涡旋比较弱,但移动距离较长,也有较长的生命周期。南海西南部夏季出现的涡旋多于冬季,且夏季的绝大部分涡旋以偶极子结构出现,该区域涡旋移动的距离较小。该研究引入GIS技术,基于大量时空数据对具有复杂时空特征的中尺度涡旋的信息进行组织、存储,以期通过对涡旋生消过程的时空分析来揭示其演变规律,为进一步研究海洋涡旋的空间推理预测奠定了坚实的基础。     

浙江近海横带髭鲷(Hapalogenys mucronatus)表型性状与体重的通径分析及曲线拟合

横带髭鲷(Hapalogenys mucronatus)是我国优质近海岛礁性鱼类,具有较高的经济、营养和观赏价值,有着良好的发展前景。为研究横带髭鲷野生群体的表型性状对体重的影响效果,测定了全长(X₁)、体长(X₂)、头长(X₃)、躯干长(X₄)、尾部长(X₅)、眼径(X₆)、体高(X₇)、尾柄高(X₈)、体宽(X₉)、眼间距(X₁₀)10个表型性状及体重(Y),利用相关分析、通径分析、回归分析等方法探究了表型性状对体重的影响,并建立多元回归方程,分别以列入回归方程的4个表型性状为自变量,体重为因变量进行曲线模型拟合,筛选出最优拟合模型。结果表明,体重的变异系数最大,而表型性状则相对较小。横带髭鲷各性状之间均呈现极显著正相关关系(P<0.01),全长与体长的相关系数(0.967)最大,体高与体重的相关系数(0.958)次之。通径分析发现体高对体重的直接作用最大(0...     

西太平洋暖池区气象学特征分析

本文根据ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥ强化观测资料及卫星资料分析讨论了西太平洋暖池区１１－２月间海面气象要素的平均特征。分析发现海面气压平均日变化似乎同中纬度区明显不同。文中还分析讨论了在西太暖池区西风爆发、赤道浅涡、信风逆温及ＩＴＣＥ和南太平洋辐合带ＳＰＣＺ的变化特征。     

热带西太平洋西风暴发的天气特征分析

根据TOGA—COARE强化观测期间的资料,分析热带西太平洋西风爆发(WWB)的天气型特征。提出引发和维持WWB过程的低层流场基本有三:1.北半球南下冷源与SE信风结合型;2.北半球南下冷气流与SPCZ上的热带气旋结合型;3.南北取向由双气旋构成的偶极子型流场。指出该偶极子相对稳定在更日线附近,并解释了这一事实存在的原因。还讨论了WWB的多时间尺度性,以及WWB过程中气象要素场变化特征等问题。     

西太平洋暖池热含量时频特征的区域性

根据1955-1999年间的JEDAC月平均海温资料，利用Morlet小波变换方法，对西太平洋暖池东、西代表区热含量的时（间）-频（率）特征进行了分析，并用交叉谱分析方法探讨了两海区热含量间的耦合振荡，结果表明，暖池热含量的时频特征具有明显的区域性，即暖池东、西区热含量的年际和年代际变化都是反相的，且其年际变化的时频特征有较大差异，暖池东、西区热含量间主要存在着年际（43个月）和年代际（172个月）时间尺度的反位相耦合振荡。     

赤道西太平洋暖池形成原因探讨

通过大洋赤道海域SST场差异及其原因分析,提出赤道大西洋、西印度洋及东太平洋表层水温低的可能原因。较详细地讨论了西太平洋暖池形成原因,这是由于西太暖池决定了Walker环流的产生,而Walker环流的移动和演变同样会对暖池区变化产生重要影响。     

西太平洋暖池区低层大气气象学特征的观测分析

根据TOGA—COARE强化观测资料分析西太平洋暖地区低层大气的气象学特征。讨论北半球冬季(11月-2月)该区域海面风和温度的特征,ITCZ及其有中尺度动力学特征的赤道大气涡(Eddy)的演变特征,对流混合边界层大气和低层正压大气层特征,以及云形态及降水特征等。指出,对于赤道大气,把正压大气层顶取为700hPa是合适的。     

南太平洋风场时空统计特征分析

南太平洋风场时空统计特征对船舶远洋交通运输、远洋出访、南极考察和科学试验等活动有重要实用价值。本文根据 1 950～ 1 995年共 46a的南太平洋船舶气象报资料 ,按 1°× 1°和5°× 5°网格统计的海面风进行分析研究。通过分析每月风各要素的等值线分布图 ,得出南太平洋风场季节变化特点不如北半球各大洋显著 ,但仍有较明显的季节变化 ,只是季节性差异较小 ,冬季比夏季风强盛 ,相应的平均风速 6级和 8级以上大风频率也较大 ;全年风场基本相似 ,低纬度地区 (2 5°S以北至赤道 )为信风区 ,常年盛行东至东南风 ;2 5°S～ 35°S的广大海域上 ,风力较小 ,风向变化最大 ;40°S以南盛行偏西风 ,风力最强。     

南海民都洛岛西南暖池的季节变化研究

南海暖池作为影响我国东南部地区气候变化的重要因素,研究其多时间尺度变化特征及动力机制对于更加准确预报我国天气变化具有重要意义。结合海表面温度卫星观测资料和海表面再分析数据,识别和研究了南海民都洛岛西南暖池的季节变化特征,并利用数值模式探讨了其强迫机制。暖池位于民都洛岛西南方向约100 km范围内,中心位置在120.5°E, 12.5°N。暖池整个季节变化过程可分为发展期(10～11月)、成熟期(12～2月)、衰退期(3～5月)、消失期(6～9月)4个阶段:11月份暖池与南北两侧冷水温差达到0.5°C,暖池结构初步形成; 2月份温差达到1.1°C (南侧)和0.7°C (北侧),暖池最强;3月份暖池开始衰退,到6月份完全消失。进一步研究表明,该暖池的形成与地形引起的民都洛岛附近海域潜热通量的空间差异有关:冬季盛行的东北季风被民都洛岛上的高海拔山脉阻挡,在民都洛岛西南背风侧形成低风速区,而在南北两侧形成风激流(风速极大值区)。风速的空间差异引起了海表面潜热通量的差异,导致民都洛岛背风侧的潜热通量较周围海域要小,海表面温度较周围海域要高,从而导致了暖池的形成。     

西太平洋暖池1990s中期的年代际扩张对夏季登陆中国台风的影响

应用美国联合预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)的台风最佳路径资料、美国国家海洋大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的扩展海表面温度资料以及美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国国家大气科学研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)的大气环流场资料,研究了20世纪90年代西太平洋暖池(简称暖池)年代际扩张对西北太平洋台风和登陆中国沿岸台风的影响。研究发现,相比于暖池扩张前期(1965—1992),后期(1993—2013)台风生成在西北太平洋中部区域(10°—20°N,135°—145°E)显著减弱,在10°—20°N,145°—160°E区域和南海北部区域则表现出增多的特点。台风移动路径变异特征呈现为移动进入南海和登陆中国东部沿岸的西行和西北行路径减少,登陆日本的转向型路径增多,同时登陆我国海南岛和东南部沿岸的台风增多。进一步探查这种影响的可能原因发现,与暖池扩张密切相关的太平洋年代际变化引起的纬向环流的变异是西北太平洋中部台风生成减少的主要原因;而南海北部台风生成增多则归因于南海区域局地环流特征的变异。同时,南海北部台风生成增多是登陆我国海南岛和东南沿岸台风增多的主要决定因素。     

西太平洋暖池区热带波动的天气效应

为了探讨西太平洋暧地区热带波动的天气效应，利用1980年2－9月140°E日本静止卫星纬度时间剖面卫星云图，分析了5d和14d左右周期热带波动云的演变特征，井综合分析了14d周期的云系演变型式与流场的关系，为预报热带中期天气变化规律提供了依据；热带波动中30－60d大气低频振荡的云量变化最显著，北半球夏半年热带波动的天气压主要在10°N－0°，各半年在10°N－10°S，超过这个区域热带云量的港分布型式就有明显的变化。     

中更新世气候转型期西太平洋暖池的表层海水温度和氧同位素变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔井深12.54～16.38m沉积物中浮游和底栖有孔虫的稳定同位素δ18 O以及浮游有孔虫壳体的Mg/Ca测试,揭示了中更新世气候转型期(800～1 000kaBP)西太平洋暖池表层海水温度和氧同位素的变化。研究发现,中更新世时期ODP 807站的表层海水温度在25.1～30.9℃之间浮动,平均为28.4℃,接近现代暖池区实测温度值,冰期/间冰期之间的温度差值在1.5～5℃左右,与晚第四纪时的温差相近;同时,表层海水温度和底栖有孔虫氧同位素呈现同步变化的趋势,没有明显的超前或滞后的相位关系,区别于前人在暖池区的研究结果。间冰期时,表层海水温度上升伴随着温跃层变深、盐度降低,与现代西太平洋暖池La Ni珘na状态类似;冰期时则类似于El Ni珘no状态。中更新世气候转型期,西太平洋暖池的表层海水温度、温跃层深度变化受低纬热带驱动影响,都显示出强烈的岁差周期(16.8ka),而底层水氧同位素更多受到高纬的影响。