模式参数的不确定性对日本南部黑潮大弯曲路径预报的影响

基于1.5层浅水方程模式,利用条件非线性最优参数扰动(CNOP-P)方法,研究模式参数的不确定性对黑潮大弯曲路径预报的影响。研究表明,单个模式参数误差如侧向摩擦系数误差、界面摩擦系数误差以及在不同季节具有不同约束的风应力大小误差,对黑潮大弯曲路径预报的影响较小,并且对背景流场的选取具有一定的敏感性;所有模式参数误差同时存在时对黑潮大弯曲路径预报具有一定的影响,并且预报结果在9个月左右不能被接受。因此,要提高黑潮大弯曲路径的预报技巧,模式中的参数需要给出更好的估计。

黑潮延伸体海域海平面年际变化及其与海流的关系

利用黑潮延伸体海域海平面异常(SLA)数据和SODA海流资料,分析海平面和海流的年际变化特征,以及两者之间的关系。分析发现黑潮延伸体SLA的第二模态是黑潮大弯曲模态,存在29个月的准两年显著振荡。该海域海平面具有显著的年际变化,且与ENSO和PDO密切相关,2002-2004年的黑潮大弯曲期间,海平面与Nino3指数的相关系数为0.74。海平面年际变化和海流关系密切,黑潮延伸体主轴两侧海平面具有显著的季节和年际变化,急流呈大弯曲路径(1993-1996、2002-2004)时,流轴稳定流速大,流轴影响深,急流主轴南侧海平面较高,达到年际变化的最大值,主轴两侧海面高度梯度大。非弯曲期间,急流主轴南压,海流强度减弱,此期间海平面低,主轴两侧海面高度梯度较小。黑潮延伸体上游区海平面变化受黑潮大弯曲影响更为显著。上下游区的海平面和比容海平面的年际变化较为相似,黑潮延伸体海域海流和比容效应共同调控该区域海平面变化。

基于自组织映射的日本南部黑潮与黑潮延伸体的典型时空模态及其因果关系研究

过去的研究认为,黑潮延伸体的年代际振荡受来自其下游的太平洋年代际振荡(PDO)相关联的信号主导,但最近的观测表明这种调控机制在2017年9月之后不再成立。与此同时,黑潮延伸体的上游即日本南部黑潮正在发生一次大弯曲事件。利用26年(1993–2018年)的卫星高度计提供的海表高度距平数据和自组织映射(SOM)方法,本文研究了日本南部黑潮与黑潮延伸体的时空模态及其因果关系。结果表明,SOM能有效地提取两个海区的典型空间模态,且它们的演变轨迹表明当日本南部黑潮处于大弯曲(离岸型非大弯曲)路径时,黑潮延伸体趋于稳定(不稳定)态。基于SOM识别得到的海表面高度距平(SLA)特征区及特征时间模态,我们进一步利用一种最近发展的定量因果分析方法研究了两个流系之间的因果关系。研究发现,当黑潮大弯曲发生时,日本南部黑潮和黑潮延伸体之间存在双向因果,但因果关键区不同。前者对后者的影响集中在纪伊半岛东南侧及黑潮延伸体“两脊一槽”区域,而后者对前者的影响则集中在黑潮延伸体“两脊一槽”区域及黑潮再循环流区域。这说明黑潮大弯曲的发展对黑潮延伸体的稳定性有重要作用,同时黑潮延伸体通过调制南部再循环流影响日本南部黑潮的路径。不同的是,当离岸型非大弯曲路径发生时,只有从日本南部黑潮向黑潮延伸体的单向因果关系,且因果性主要集中在伊豆海脊及再循环流区域。这与该时期海表高度负异常沿日本南岸不断向位于下游的黑潮延伸体再循环流的传播有关,它使得黑潮延伸体变得不稳定。

2013-2020年太平洋快速增暖现象的辨识与时空特征研究

利用基于Argo的多套次表层温盐观测数据,本文分析了2004-2020年太平洋0~1500 m海洋热含量的变化趋势。研究发现,太平洋海洋热含量在2013年出现长期趋势的转变。2013-2020年太平洋海洋热含量相对于2004-2012年快速增加,前者线性趋势达到约0.50×10^(22)J/a,显著高于后者。近期太平洋出现了快速增暖现象。2013-2020年间,太平洋海洋热含量线性增加趋势最大出现在北太平洋西部,其次是热带太平洋和北太平洋东部,而整个南太平洋海洋热含量呈略微减少趋势。在北太平洋西部,海洋热含量快速增加集中在黑潮延伸体海域,该增暖趋势很可能是由黑潮延伸体主轴北移引起的。值得一提的是,日本以南出现了局地海洋热含量减少趋势,该变冷趋势与黑潮大弯曲不断加深有关。在增暖趋势次之的热带太平洋,海洋热含量的快速增加很可能是由温跃层快速加深导致的。此外,太平洋快速增暖反映在海表高度快速升高之中。1 cm/a的海表高度线性趋势对应于0.11×10^(9)J/(m^(2)·a)的海洋热含量线性趋势。本研究揭示了全球变暖停滞结束以来太平洋快速增暖现象,加深了对近期太平洋热力状况的认识。

黑潮研究进展分析

黑潮是北太平洋西边界强流,具有高温高盐特征,其季节变化和年际变化对我国近海的环流结构和温盐分布起到了决定性作用。本文简要概述了黑潮相关研究计划,并利用Netdraw软件对黑潮研究文献的关键词进行聚类分析,发现黑潮的研究内容主要围绕东海、南海、海表温度、黑潮大弯曲和黑潮延伸体展开,然后结合文献解读探讨了黑潮的研究进展。最后,为了更深入地开展黑潮的调查研究,提高我国的黑潮研究水平和实力,提出了四条建议:(1)注重海洋再分析资料数据集的建设;(2)研制具有自主产权、适合我国近海的高分辨率海洋环流模式;(3)加大海洋观测、探测等基础设施研发的投入;(4)加强国际合作,开展全流域黑潮调查研究。