台湾以东黑潮锋的中尺度过程研究

采用海洋再分析结果,研究了海洋涡旋和锋面波动对台湾以东黑潮锋的影响,结果表明,Rossby波第一斜压模态形成的冷涡（暖涡）,减弱（增强）台湾以东黑潮温度锋强度,减小（加大）锋的宽度。在再分析结果中,捕获到1991年1-2月台湾以东的一次黑潮锋面波动。锋面波动的波槽（波脊）到达时,该温度锋强度减弱（增强）,宽度和厚度减小（增大）。对前人的与线性基态方程相对应的锋面波动扰动态能量诊断方程进行了拓展,推导出与非线性基态方程相对应的扰动态能量诊断方程。之后,使用上述扰动态能量诊断方程,初步分析了该锋面波动的能量来源,发现正压不稳定的贡献与斜压不稳定的贡献比K-H不稳定大1~2个数量级,而斜压不稳定的贡献约为正压不稳定的5倍,因此该锋面波动基本上由斜压不稳定性提供能量。

台湾以东黑潮锋时空分布及形成机制研究

海洋锋是重要的海洋现象,具有重要的研究意义。尽管台湾以东与黑潮之间表层无明显的锋区,但在水下却常年存在较强的海洋锋,这一现象的研究至今尚少见,本研究采用再分析手段,系统分析了温度锋时空变化规律及其形成变化机制。

典型东海黑潮锋环境下的声场分布异常分析

东海黑潮锋作为中国近海的一类特殊海洋学现象,对水声传播产生的复杂影响已受到关注,但对其影响机制的认识还较为欠缺.应用BELLHOP水声学数值模型分析了典型东海黑潮锋环境下的声场特性,结果表明:穿过锋面时声线干涉伴随的声能强弱空间分布出现明显偏移,同时波导中泄漏的声能对锋面非均匀环境引起的传播损失进行了补偿,使波导区域之外的声能变化小于5dB(声波频率为1 kHz).相比之下,从外海暖水混合层向近海传播时表面声道的瓦解可使传播损失突然增大10～15 dB(声波频率为1 kHz).东海黑潮锋环境下的声场能量异常分布体现了海底地形和水文环境的共同影响,地形条件对声场样式起支配性作用,而锋面引起的非均匀水文环境则是使声能空间分布出现异常变化的关键调制性因素.

大气对春季东海黑潮锋响应的气压调整机制分析

采用美国国家环境预测中心的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析资料和Quick SCAT(Quick Scatterometer)、AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)、TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)高分辨率卫星资料,研究了大气对春季东海黑潮锋响应的气压调整机制及其年际变化。结果表明,春季东海黑潮锋位于黑潮暖舌的西北侧,呈西南—东北走向,与大尺度气压背景场的等压线走向一致,锋区东南侧暖水与西北侧冷水之间产生的局地气压梯度与大尺度气压梯度形成同向叠加,使得锋区附近西北指向东南的气压梯度达到最大,造成该处的海表面10 m矢量风速也最大,在摩擦作用下形成东北偏北风(NNE)。锋区与其东南侧的NNE风之间沿锋区走向(跨锋区走向)的分量差,会在暖舌附近产生气旋性切变涡度(风速辐合),由此产生上升运动和强降水;而在锋区西北侧的冷水区情况正好相反,有反气旋性切变涡度(风速辐散),并伴有下沉运动和弱降水,从而形成跨锋区的次级环流圈。东海黑潮锋区偏强(弱)年,锋区东南侧暖水与西北侧冷水之间的局地气压梯度也偏强(弱),与大尺度气压梯度同向叠加后形成偏强(弱)的NNE风,造成锋区东南侧暖舌附近的气旋性切变涡度、风速辐合、上升运动和降水均偏强(弱),而锋区西北侧冷水区的反气旋性切变涡度、风速辐散和下沉运动均偏强(弱),跨锋区次级环流圈偏强(弱),这表明在年际时间尺度上气压调整机制仍起作用。

基于CTD数据的东海黑潮锋特征研究

基于东海PN断面多年CTD实测资料,主要从PN断面上的温盐结构和声场结构两个方面进行研究,统计分析PN断面上东海黑潮边界锋的水文要素特征。文章利用Matlab软件对资料中所涉及的温盐数据绘制等值线图,描绘出PN断面上关于测站位置、温盐分布特点,利用Mackenzie公式计算声速分布及其变化,从而构成温、盐、声三种要素的断面分布图。此外还进一步分析了PN断面温盐断面结构,得到黑潮锋的分布与强度特征。并对黑潮锋的季节变化规律进行分析,得出夏秋季节黑潮在PN断面上的海洋锋强度相对于冬春季节要大、冬季最弱等结论。

黑潮锋特征建模及其可视化技术研究

根据黑潮锋区环境特点及其对海军水声探测的重要影响,建立了指数形式的黑潮锋特征快速重构模型,利用历史数据、实测数据、遥感数据实现了锋区环境参数的快速获取。在此基础上,提出了基于锋面梯度纹理特征的黑潮锋三维体结构可视化方法,实现了对锋区三维空间特征的实时、直观表达。黑潮锋年变化特征的仿真实验结果表明了该方法的有效性。

台湾以东黑潮锋时空分布及形成机制研究(英文)

海洋锋是重要的海洋现象,具有重要的研究意义。尽管台湾以东与黑潮之间表层无明显的锋区,但在水下却常年存在较强的海洋锋,这一现象的研究至今尚少见,本研究采用再分析手段,系统分析了温度锋时空变化规律及其形成变化机制。

台湾以东黑潮锋的中尺度过程研究(英文)

采用海洋再分析结果,研究了海洋涡旋和锋面波动对台湾以东黑潮锋的影响,结果表明,Rossby波第一斜压模态形成的冷涡(暖涡),减弱(增强)台湾以东黑潮温度锋强度,减小(加大)锋的宽度。在再分析结果中,捕获到1991年1—2月台湾以东的一次黑潮锋面波动。锋面波动的波槽(波脊)到达时,该温度锋强度减弱(增强),宽度和厚度减小(增大)。使用诊断公式,初步分析了该锋面波动的能量来源,发现正压不稳定的贡献与斜压不稳定的贡献比K-H不稳定大1～2个数量级,而斜压不稳定的贡献约为正压不稳定的5倍,因此该锋面波动基本上由斜压不稳定性提供能量。

黑潮锋区的水温分形特征研究

借助GIS ArcView软件分析提取黑潮锋区域,将一定间隔的经纬度点的温度值生成等值线以此为研究对象,应用网格法计算了20°～30°N,120°～130°E范围内黑潮锋区50m和100m深处水温的分维值,100m深处的分维值波动较50m深处小,但整体上分维值较50m深处大。计算结果符合黑潮锋区强度的实际分布情况,初步认为分形维数能够表征黑潮锋强度,分维值随黑潮锋强度的增大而增大。

GIS支持下的黑潮锋特征提取方法研究

海洋环境对舰艇的作战效能具有重要影响,特别是海洋锋等海洋中尺度现象将导致水下声传播产生畸变从而严重影响舰艇的声学探测。研究了黑潮锋区海洋环境的特点,提出了利用趋势面分析得到黑潮锋区温度场的大面分布以及黑潮锋的变化趋势,探讨了计算温度场坡度、提取黑潮锋空间分布特征的方法,分析结果表明了该方法的有效性。

横穿黑潮锋断面的流场结构

基于一组简化了的运动方程组，在充分考虑底Ekman层作用的情况下，提出一种横穿锋面的断面上流场结构的计算方法。应用该方法对东海横穿黑潮锋的不同断面上的流场（1989－1990年资料）进行计算。结果表明，黑潮锋左侧（向岸侧）存在较强的上升流，而锋区右侧（离岸侧）表现为海水的下降运动。垂直流速为（1－20）×10－3cm／s的量级，而横穿锋面方向的水平流速为1－3cm／s，其中以夏、秋季跃层附近最强。在陆架坡折处，上升流转向陆架。同时，还分析了正压场和斜压场对这种流场的不同贡献，认为在黑潮区，正压场起主要作用;而在内陆架区，斜压场则变得重要。将计算的流场与硝酸盐的分布比较表明，两者有较好的对应关系。

春季东海黑潮锋影响强对流的个例分析

利用卫星观测和再分析资料,研究了2018年4月30日东海黑潮海面温度锋(黑潮锋)影响低云突破边界层发展为对流云团,并导致强降水的过程。结果表明:(1)29日12时东海500 hPa上受短波槽控制,低空处于高低压之间的偏南气流中;黑潮锋大气边界层稳定,有利于低云发展。(2)黑潮锋的暖水侧向大气不断输送热量和水汽,稳定性减弱;而冷水侧对大气的冷却作用显著,大气稳定性增加。(3)经过约12 h的调整,黑潮锋通过垂直混合机制强迫表层风速发生变化,在黑潮锋上空形成风速辐合,叠加背景辐合场,导致辐合明显增强。(4)受平流效应影响,黑潮锋上空大气增湿增温,抬升凝结高度降低。(5)潜热释放与低空辐合之间形成正反馈,最终导致对流云团发展,降水强度显著增强。

低云在不同季节对东海黑潮海洋锋响应的个例研究

本文采用高分辨率的CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）卫星资料,结合欧洲中心的再分析资料,在东海黑潮区域分别选取冬、春、夏季的典型个例,对比分析层积云、层云、海雾3种边界层云。分析结果显示,层积云发生在高空槽后,云顶1.2~2.5km,云底0.7~2km,云顶平滑度差,海气界面不稳定,地表偏北风,边界层不稳定,底层混合均匀,云层上方有逆温层存在;层云发生在高空槽前,伴有强烈冷平流,位于地面低压前部,云顶高度300~700m,较平滑,云底不接地,海气界面稳定,地表南风,边界层稳定,有不接地逆温,云区无下沉运动;海雾发生在高空槽后,低层有暖平流,地面位于高压中心,雾顶小于700m,底部接地,雾顶最为平滑,海气界面稳定,地表南风,风速很小,边界层稳定,逆温层很低,并伴有强烈下沉运动,地表相对湿度大于90%。黑潮锋通过影响海气边界层,进而影响低云的高度、形态等特性,三种低云高度自南向北均逐渐下降,在SST大梯度区有突变,海雾与低云性质相似,在一定条件下可以相互转化。