1998年冬季南海环流的三维结构

利用1998年11月28日至12月27日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了冬季南海三维海流,所得结果如下:(1)冬季南海环流系统方面:1)南海北部,在吕宋西北海域分别存在一个气旋式、反气旋式涡.2)南海中部,在越南近岸存在较强的、南向的西边界射流.其以东海域出现较强的气旋式环流.南海中部东侧海域存在一个较弱的反气旋式环流.3)南海南部,一般流速较弱.在112°E以西受反气旋式环流所控制,加里曼丹岛西北海域存在气旋性环流.由于受调查海域所限,这两个环流只部分出现.(2)上述环流系统与200 m层水平温度、密度分布对应较好.(3)南海冬季环流垂向速度分布方面:1)表层,南海北部,在吕宋西北为范围较大的上升流海区.而在东沙群岛附近海域出现了下降流.海南岛以南及东南海域也存在下降流.南海中部,越南以东海域出现范围较大的下降流,其以东为上升流海域,而在巴拉望岛西北海域又出现下降流.南海南部,基本上被上升流海域所控制.2)次表层与表层不同,例如在次表层,海南岛东南部海域出现上升流.中层和深层垂向速度分布与次表层相似.(4)关于南海垂向速度分量分布的动力原因:在表层,风应力旋度场起着主要作用;在次表层,β效应与斜压场相互作用是重要的动力因子,而风应力旋度场和β效应与正压场相互作用也有一定影响;在南海中部等区域的中层以及在南海的深层,主要受B效应与斜压场相互作用和B效应与正压场相互作用的共同作用.     

南海季风研究的近况

20 0 1年 4月在中国上海召开了南海季风试验国际学术会议 ,1 0多个合作国家、地区参加了会议 ,并出版了会议预印 (摘要 )文集。同年4月广州中山大学大气科学系与澳门特别行政区气象局合作出版了亚洲季风图集 (共 3 1 8页 ) [1] 。有关南海季风试验 (见图 1、2 )期间的丰富、宝贵资料以及取得的一些新的研究成果 ,在《中国四大气象科学研究进展》的南海季风试验部分中已列出新的研究成果共 5点[2 ] 。本文主要依据这些文献材料 ,并结合有关季风的基础问题和热点问题 ,作简单概括综述。亚洲季风存在着 3个子系统 ,即南亚 (或印度 )季风、东亚 …     

黑潮的南海流套？：南海东北部环流结构探讨

本文对南海东北部环流的研究进行了综述,提出了“黑潮南海流套”概念,并讨论了该流套的时空特征。     

南海海流系统与环流形势

南海海流的研究已发表了不少文章,由于以往海洋调查资料较少,尤其是12°N以南更少,造成各种版本资料说法不一。这次我们根据工作任务的需要,比较全面地收集了国内外的有关资料,从1929年起,到1989年止,六十年的资料,尤其是增加了南部的资料。对其进行了分析计算,绘制了表层海流图,深层密度流和风海流图,以及东北、西南两大季风时期的海流趋势。现将其研究结果阐述如下:     

南海冬季环流数值模拟

用已成功地模拟了大尺度环流和黑潮的三维、斜压以及具自由海水表面的数值模式,模拟了冬季南海海流场、温度场和海面高度场。所用网格为０．２５°×０．２５°,垂直方向分为６层：除巴士海峡和台湾海峡外,其它边界假设为封闭;巴士海峡和台湾海峡的边界值用已模拟的大尺度环流值。模拟结果基本上反映了南海冬季环流的特征。枞模拟结果可知,黑潮从巴士海峡南进入南海后,其大部分又从２１°Ｎ以北返回大洋。巴士海峡西侧的气肇型     

南海夏季风爆发时期的大气环流变化特征

利用美国国家环境预报中心和气象研究中心的42年模式再分析资料,采用合成分析的方法,考察了南海夏季风爆发时期环流季节变化的特征.研究发现:尽管采用不同指标确定的南海夏季风爆发时间在有的年份差别很大,但各种不同指标对应的南海夏季风爆发时期大气环流的变化具有某些共同的特征.通过对各种指标确定夏季风爆发时间一致年份的大气环流特征分析表明,延伸到南海北岸附近地区的海上锋区对流加热和孟加拉湾北部陆地上的对流加热、沿东亚近海向西太平洋推进的冷空气是控制南海夏季风爆发的主要因素.对南海夏季风爆发早与爆发晚的年份的合成环流特征进一步表明:爆发早的年份,影响东亚附近海区的冷空气势力和南海南部的对流活动相对强,而爆发晚的年份,冷空气和南海南部的对流活动的影响要相对弱的多.日本本岛南部黑潮海区因冷空气激发的对流活动对南海夏季风的爆发也有重要的影响.     

南海冬季环流数值模拟

用已成功地模拟了大尺度环流和黑潮的三维、斜压以及具自由海水表面的数值模式,模拟了冬季南海流场、温度场和海面高度场。所用网格为0．25°×0．25°,垂直方向分为6层;除巴土海峡和台湾海峡外,其它边界假设为封闭;巴士海峡和台湾海峡的边界值用已模拟的大尺度环流值。模拟结果基本上反映了南海冬季环流的特征。从模拟结果可知,黑潮从巴士海峡南部进入南海后,其大部分又从对21°以北返回大洋。巴士海峡西侧的气旋型环流似乎具有相对的独立性;当然,涡旋东侧在巴士海峡的N向流可能与黑潮水混合,而且从这支流中分离出－小支流继续向北,汇入到“南海暖流”中。黑潮水虽然大部分返回太平洋,但是巴士海峡西侧的气旋型环流是由巴士海峡处的黑潮诱发的,南海海底地形对南海环流的形态（特别是对“南海暖流”的形成）有很大的影响。     

1998年夏季南海环流的三维结构

利用1998年6月12日至7月6日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了夏季南海三维海流,结合卫星海表面高度距平资料,得到结果如下:(1)南海北部,在吕宋岛以西海域和东沙群岛附近海域,分别存在一个反气旋式涡和东沙群岛西南的气旋式涡.(2)南海中部,越南以东海域出现由暖涡W3和冷涡C3组成的一个准偶极子.在冷涡C3和暖涡W3以北分别存在一个暖涡W2和冷涡C2.(3)在越南近岸存在较强的、北向的西边界射流,此北向射流在14°N附近离岸转为东,并流入两涡W3和C3之间.(4)南海南部,在巴拉望岛的西南海域,100m以浅水层存在反气旋式涡,而在其较深水层,此处变为气旋式涡.(5)南海环流的动力机制有两个:最重要的动力因子为斜压场与地形相互作用项,其次为风应力与地形相互作用项.(6)讨论了夏季南海环流垂向速度w分布,例如在30m层,Ekman抽吸对垂向速度w分布起着重要作用.(7)与2000年夏季南海环流的比较,1998年夏季计算海域涡旋W3,C3,C2等的位置变化并不大.     

南海上层环流观测研究进展

回顾了近50a来南海环流研究的进展，重点介绍了近期有关南海上层总环流的观测研究成果，并就南海季风急流、南海暖流、南海南部的次海盆尺度环流，以及南海东北部环流的几个问题进行了专门讨论。     

1998年南海夏季风环流与动能 收支的多尺度特征

利用1998年NCEP/NCAR日平均资料研究南海夏季风环流及动能收支的多尺度变化。 结果表明1998年南海夏季风环流在对流层高层以季节变化为主，在低空以季节内变化为主；但在整个对流层，动能收支各项的变化均表现为短周期变化过程较强，而季节变化则较弱。在夏季风爆发前后，动能收支主要取决于120d和30～60d变化，爆发阶段突出了准两周与天气尺度变化的重要作用。     

1998年春夏南海温盐结构及其变化特征

利用1998年5～8月“南海季风试验”期间“科学1”号和“实验3”号科学考察船两个航次CTD资料,分析了1998年南海夏季风暴发前后南海主要断面的温盐结构及其变化特征.观测发现,南海腹地基本被典型的南海水团所控制,但在南海东北部尤其是吕宋海峡附近,表层和次表层水明显受到西太平洋水的影响.季风暴发以后,南海北部表面温度有显著升高,升幅由西向东递减,而南海中部和南部表面温度基本没变,这使得南海北部东西向温度梯度和整个海盆南北向温度梯度均减小.北部断面表层盐度普遍由34以上降低到34以下,混合层均有所发展,是季风暴发后降水和风力加剧的结果.观测期间黑潮水跨越吕宋海峡的迹象明显但变化剧烈.4～5月,黑潮次表层水除在吕宋海峡中北部出现外,在吕宋岛以西亦有发现,表明有部分黑潮水从吕宋海峡南端沿岸向西进而向南进入南海.6～7月,次表层高盐核在吕宋海峡中北部有极大发展,但在吕宋岛以西却明显萎缩;虽然看上去黑潮水以更强的流速进、出南海,但对南海腹地动力热力结构的影响未必更大.一个超过34.55的表层高盐水体于巴拉望附近被发现,似与通过巴拉望两侧水道入侵南海的西太平洋水有关.     

南海夏季风暴发过程的低频特征

应用1979～1996年共18a的NOAA卫星OLR资料及NCEP/NCAR再分析850hPa风场资料,分析了夏季南海地区及南海季风暴发过程的某些低频特征。认为北半球夏季南海地区的低频活动较活跃,并且具有明显的年际变化,这种年际变化同南海季风的暴发时间有联系。南海地区的低频振荡在南海季风暴发后增强。通过对18a 及K*的时段叠加合成图的分析,发现南海夏季风的暴发同赤道印度洋低频振荡的东传及西太平洋低频扰动西传有密切联系,南海夏季风暴发期间南海地区将印度洋与西太平洋之间的低频活动联系在一起。     

P矢量方法在南海夏季环流诊断计算中的应用

基于1998年6～7月南海调查航次的CTD资料,对南海环流采用最近发展的P矢量方法进行诊断计算.计算结果:黑潮向西入侵南海,然后做反气旋弯曲向东北方向流动,最终有通过巴士海峡流出南海的趋势.在南海北部存在一个气旋性环流,这个环流的强度和范围随深度增加而减小.该环流的冷中心位置随深度增加稍向南移.南海中部、越南以东海域存在一个明显的气旋涡和反气旋涡,尤其在200m及其以上水层均相当稳定,反气旋涡位于越南以东,其中心位置在11°53'N,111°50'E,气旋涡的中心位置在13°17'N,112°55'E,两者的尺度皆约为250km.吕宋岛西侧存在一个反气旋涡.在计算海区南部、巴拉望岛西南海域,100m以上层存在一个反气旋式涡.从各层流场分布均可以显示海流在西部强化的现象.     

The influence of 30~60 d oscillation on the development of the South China Sea summer monsoon

Using the National Center for Enviromental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis data and NOAA satellite-obser ved outgoing long-wave radiation (OLR) data, the development of the South China Sea (SCS) summer monsoon and intraseasonal (30-60 d) oscillation (ISO) have been examined. The results show that there exists obvious interannual variability of intraseasonal oscillaiton. Using the 16 a time series of filtered OLR averaged over the SCS, an index is defined to define ““onset events““ over the SCS on the ISO time scales. Of the 16 a examined here, 10 shows a strong ISO signal in the onset of monsoon convection over the SCS. In these cases, the ISO initially suppresses the seasonal development of southwesterly and cyclonic circulation over the SCS before the ISO onset. As the ISO propagates northeastward, the low frequency cyclonic circulation anomaly occurs in the SCS and the low frequency southwesterly wind and convection over here dramatically intensify. The northeast progression of the ISO anomaleis plays a role in the initial suppression and then acceleration of the seasonal cycle of the SCS summer monsoon.     

Numerical Study of the Upper-Layer Circulation in the South China Sea

Upper-layer circulation in the South China Sea has been investigated using a three-dimensional primitive equation eddy-resolving model. The model domain covers the region from 99° to 122°E and from 3° to 23°N. The model is forced by the monthly averaged European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) model winds and the climatological monthly sea surface temperature data from National Oceanographic Data Center (NODC). Inflow and outflow through the Taiwan Strait and the Sunda shelf are prescribed monthly from the Wyrtki estimates. Inflow of the Kuroshio branch current in the Luzon Strait is assumed to have a constant volume transport of 12 Sv (1 Sv = 10⁶ m³/s), and the outflow from the open boundary to the east of Taiwan is adjusted to ensure the net volume transport through all open boundaries is zero at any instant. The model reveals that a cyclonic circulation exists all year round in the northern South China Sea. During the winter time this cyclonic eddy is located off the northwest of Luzon, coinciding with the region of positive wind stress curl in this season. This cyclonic eddy moves northward in spring due to the weakening of the northeast winds. The cyclonic circulation becomes weak and stays in the continental slope region in the northern South China Sea in the summer period. The southwest wind can raise the water level along the west coast of Luzon, but there is no anticyclonic circulation in the northern South China Sea. After the onset of the northeast monsoon winds in fall, the cyclonic eddy moves back to the region off the west coast of Luzon. In the southern South China Sea and off the Vietnam coast, the model predicts a similar flow structure as in the previous related studies. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

区域性海洋环流数值模式研究及对南海环流与海峡流量的模拟

基于MOM模式的物理框架,妥善考虑了开边界的物理过程,改造和发展了一个区域海洋数值模式。本模式不仅可以方便地调整开边界条件,使之满足边界的特定物理条件,而且可以方便地做针对性修改,使模式更加可靠。改进后的模式具有MOM模式物理概念明确、公式便于理解、结果便于表达的全部特点,同时克服了MOM模式边界条件不完整、程序不易调整、参数难以改变的缺点。区域性模式比全球模式的计算速度快很多倍,可以成为区域性研究的有效工具。将此模式应用于南海,利用Hellerman＆Rosenstein气候态风应力驱动模式10a,得到与全球模式效果相当的结果。模式模拟结果展现了南海流场的季节特征,在模式分辨率下表现出了多涡结构。根据模拟的流场计算了南海与其它海域的水交换通量。在年平均意义下,外海水通过吕宋海峡进入南海,南海水通过台湾海峡、民都洛海峡和卡里马塔海峡流出南海。各海峡水通量具有明显的季节变化。