利用漂流浮标资料对黑潮及其邻近海域表层流场及其季节分布特征的分析研究

利用1987年以来WOCE项目及我国自行投放或进入黑潮及其邻近海域（15°-36°N,114°-135°E）的共计323个卫星跟踪海表面漂流浮标资料,得到全年平均及季节平均的浮标轨迹及（1/4）°×（1/4）°格点平均的表层流矢量结果。分析认为：对于全年平均的表层流场,黑潮表层流路主要表现了对大洋西边界地形的适应,并呈现出6个较大的弯曲,其中在反气旋型弯曲处都发生分支或入侵现象、气旋型弯曲处这种现象却不明显。对于季节平均的表层流场,黑潮表层不同流段分别表现出各自显著的季节差异：吕宋海峡附近海域,表层水向南海的入侵只发生在秋、冬两季,而春、夏两季却不发生;在台湾以东海域,黑潮表层流路与黑潮右侧反气旋涡的存在与否密切相关,春季没有涡旋存在时,黑潮表层流路常出现气旋式大弯曲,其他三个季节反气旋涡存在时,黑潮表层流路相对平直;在台湾东北海域,黑潮表层水向东海南部陆架区的入侵以秋、冬季最强,春季次之,而夏季几乎不发生;在赤尾屿以北的东海黑潮中段,黑潮流动比较稳定,其表层平均流径走向由偏北到偏东依次约为冬（北偏东30°）、春（北偏东33°）、秋（北偏东38°）、夏（北偏东45°）;流路宽度由宽至窄依次约为秋（90 km）、春（80 km）、冬（70 km）、夏（60 km）,而流速由大至小依次为夏、春、秋、冬,且各季节都表现出北段流速大于南段的现象;在九州西南海域,春、秋两季黑潮表层水发生明显的向北入侵,入侵的黑潮水与东海外陆架水共同成为对马暖流的一部分来源,而夏季这种现象不明显,九州西南海域黑潮表层流路北界的位置以秋季最为偏北（但最北不超过31°N）、流路也最宽;在琉球群岛外缘海域,南半部基本没有北上的表层流存在,只有在冲绳群岛-奄美群岛以东海区,秋、夏、春三季表层反气旋涡旋都比较活跃,在涡旋的西侧有顺着冲绳群岛-奄美群岛的东北向流,其中秋季最为明显。这些结果可以为黑潮及其邻近海域的深入研究提供较为客观、直接的参考。

星载SAR海洋表层流场反演综述

基于星载SAR获取海洋表层流场,已经成为相关海洋科学研究的重要支持。本文分析了星载SAR系统反演海洋表层流场的技术发展,重点介绍了国内外基于顺轨干涉SAR技术和多普勒频移方法估计海洋表层流场的研究进展,并对星载SAR估计海洋表层流场的研究、发展与应用作了展望。

近实时全球海洋表层流场估算方法研究

利用海洋水色卫星遥感图像获得高分辨率海洋表层流场变化信息,不但可应用于物理海洋学研究,同时可以实现中小尺度海战场环境的近实时预报。详细介绍了利用海洋水色卫星遥感图像进行近实时全球海洋表层流场估算的基本方法,以及在分析海洋表层流场中的应用,并通过分析实例说明了该方法的可靠性。

遥感手段获取海洋表层流场的计算方法

在已知海面的风场资料,海面的高度异常以及潮流调和常数的情况下,分别计算了风生流、地转流和潮流的流场信息,然后将3种流的计算模型进行了线性叠加,得到了1个融入遥感信息的海洋表层流场的计算模型,其计算精度较高、速度较快,具有较强的实用价值.

Stokes漂流近似公式对海洋表层流场估算的影响

本文采用波浪订正的Ekman模型,研究分析了三种Stokes漂流近似公式(单波公式、e指数公式、Phillips谱近似公式)对海洋表层流场估算的影响。海表总流场由海表面高度(SSH)数据计算的地转流和海浪模式WAVEWATCH Ⅲ输出结果计算的非地转流组成,并采用拉格朗日浮标观测数据对计算结果进行了验证。研究表明,随着Stokes漂流近似公式精度的提高,其计算的拉格朗日流速更接近于谱积分公式的计算结果,更贴近拉格朗日浮标观测数据。与谱积分公式计算的海表拉格朗日流速相比,单波公式的平均相对偏差为0.0834,e指数公式的平均相对偏差为0.0392,Phillips谱近似公式的平均相对偏差为0.0101,说明Phillips谱近似公式在不同风速下均能对谱积分公式有良好的近似效果。在低风速条件下,由Stokes漂流近似公式精度引起的海洋表层流场估算误差可以忽略不计,但随着风速增加,由近似公式精度引起的偏差逐渐变大,此时应该选择Phillips谱近似公式计算Stokes漂流,来减小误差。

太湖典型风场变化过程中流场的响应特征研究

风场是太湖湖流的主要驱动力,其变化直接影响着湖流结构。为了研究太湖风流作用机制,使用2台多普勒剖面仪流速仪(ADCP),30个GPS示踪粒子和3座气象站,开展了太湖风流的野外观测研究。研究结果表明,风场转变短时间内改变了湖流的结构,水面以下湖流对风场响应有一定的迟滞效应,而表层湖流对风场的反应极其敏感;风场的改变,在不同湖区对流场的影响并不完全一致,空间异质性显著,湖泊岸线等对湖流流向影响显著。探究了太湖流场对风场的响应特征,对于深刻理解湖流的环境效应,如蓝藻的迁移聚集等具有重要意义。

流场调制下的海面对全极化雷达双站散射的影响研究

从波作用量守恒方程出发,在积分方程模型的基础上,通过特征线法对守恒方程进行求解,推导建立了受波流调制的海面雷达双站散射模型,进行了受流场调制下的海面上半空间散射系数的仿真,分析了全极化下双站散射系数受流速变化的影响,以及风场与雷达参数(雷达波频率、雷达波入射角)对流场调制作用的影响。结果表明,随着流速的增大,海面后向散射空间半球区域的散射系数逐渐减小,在前向散射空间半球区域中,交叉极化下的散射系数变化较为明显。风速的增大和风向与流向的夹角增大会导致流场调制所引起的散射系数变化减弱。入射角变化会导致调制作用最明显区域的散射角度改变。随着频率的增大,流场调制作用增大。

基于星载SAR多普勒速度反演海表流场算法的研究

基于星载合成孔径雷达(SAR)多普勒频移方法(DCA)估计海洋表层流场的技术已日趋成熟,但其反演算法的流程较为复杂,需要对多普勒频移的值进行多次修正。在DCA的基础上,Chapron等提出了多普勒速度与海表流场、海面风场之间的关系模型。本文结合DCA技术、Chapron的模型和M4S微波成像仿真模型,建立了雷达视向海表流速与多普勒速度之间的关系,引入线性回归的思想对公式中的参数进行了计算,并依此给出了海流的反演结果。与DCA方法相比,本文算法减少了计算量,且反演流程得到了优化,仿真反演结果的流速误差不大于0.06m/s,流向误差不大于1°。

全球弱热带气旋在过去30年显著增强

热带气旋对气候变化的响应是当前海洋与大气研究的热点问题.理论和模拟结果一致表明,热带气旋的强度会随着海温升高而增强(Emanuel,1987;Knutson和Tuleya,2004).然而现有的观测数据存在相当大的误差,无法令人信服地确定全球热带气旋是否在过去几十年间显著增强(Landsea,2005;Pielke,2005).近期Nature刊发了Wang等(2022)的研究论文“Ocean currents show global intensification of weak tropical cyclones”,提出了有趣的新发现.该文作者通过集成全球海表漂流浮标数据,创新性地从海洋表层流场反演气旋风场,在此基础上研究和估算了全球弱热带气旋在过去30年的变化趋势.