下垫面热力作用对黄海春季海雾的影响--观测与数值试验

利用海上浮标站、高分辨率数字式探空仪等多种观测手段和中尺度模式WRF,对2008年5月2—3日黄海发生的一次海雾过程进行了观测分析和数值模拟。观测表明,出现海雾时,气温明显下降,气海温差(海表面以上2 m气温减海表面以下1m水温)减小,不足0.5℃,浓雾时,甚至出现海温(SST)高于气温的现象。较强的湍流活动出现在大气边界层低层150 m以下。反映了低层大气稳定性减弱,可能有利于海雾的维持。海雾消散阶段,海气温差明显加大,湍流强度减弱,湍流发展高度升高。海雾过程中,可能存在动量下传的局地海-气相互作用机制,SST的升高可使雾中能见度好转。数值模拟的结果与观测基本一致,雾区内的气海温差明显小于雾区外,敏感性试验进一步表明:100 m以下气层稳定性和湍流发展条件对SST的变化敏感。SST的变化对稳定度的影响和对雾区范围的影响与近海面的水汽含量有关:在湿度较小(q<0.5 g/kg)的薄海雾区,SST增加1℃,稳定度明显减弱(θ_v/z≤0.01 K/m),海雾面积缩小;SST下降1℃,稳定度增加(θ_v/z≥0.07 K/m),薄海雾面积增大。在湿度较大(q>0.6 g/kg)的浓海雾区,SST的变化对静力稳定度的影响不大,海雾仍然维持。因此,当海气温差减小,甚至出现SST高于气温时,如果仍然有海雾,则一般是水汽含量比较大的浓海雾。该结果有助于对海雾形成机制的认识。

2006年春季珠江口海岸带近地面层热通量收支的观测研究

利用中国气象局广州热带海洋气象研究所在珠江口岸边2006年3—5月观测的气象资料,用涡动相关法计算了该区域近地面层的热通量(潜热和感热通量),同时分析了海面净辐射和净热通量的一些特征。经分析发现,热通量在观测期内逐月增大,其在5月份的增幅比前两个月更加明显。各个不同时段和天气过程的平均值显示,热通量的交换在此季节内以潜热为主。冷锋入侵时带来的干、冷空气活动引起的水汽蒸发、感热巨变的"脉冲"过程对热通量有较大的影响,观测期内冷空气出现的天数占总观测天数的16.5%,而在冷空气活动期间交换的热通量值占总观测期内的25.6%,其中潜热占17.4%。月平均的海面净辐射和净热通量从3月到4月有一个较大的增幅,净辐射从4月到5月也是增加的,增幅较小,但是净热通量的值在5月反而小于4月,只略高于3月,这归因于5月份热通量的交换能力增强,海水释放的热量增多,使得海洋储存起来的净热通量在5月份反而减少,表明春季该海域储存在海洋中的热量在4月份是最多的。在各月或者季节平均的日变化中,各通量在相同时次的量值都逐月增大。潜热在15时左右达到峰值,感热在9时前后达到最大,感热的最小值发生在夜间而非午间,二者均在夜间比较稳定、少变。海面净辐射与净热通量基本同步变化,都呈单峰型。白天,二者均为正值,且净辐射值大于净热通量值;夜间,二者均为负值,净热通量的绝对值大于净辐射的绝对值。在3—4月的日变化中,净辐射与净热通量之间的差值较小,5月份二者的差值增大,虽然净辐射强度在5月接近4月的值,但是感热和潜热在日变化中的相同时次都有较大幅度的增加,使得海洋净支出热量增多。

基于Argo的热带印度洋上层海温研究

利用2004年1月—2008年8月的月平均Argo再处理资料和NCEP风场资料,对热带印度洋2.5~500 m深度范围内的海温时空变化特征与机制进行了研究。结果表明:表层的阿拉伯海、孟加拉湾和赤道东印度洋是海温高值中心,同时是海温标准差低值中心,海温高的地方海温变化小,两者的分布型一致。在次表层,西南热带印度洋是海温高值区,赤道东西印度洋是海温低值区,次表层的海温变化最大,尤其在10°S^10°N之间的赤道印度洋。热带印度洋不同区域和深度的海温的显著周期不同,主要有1和0.5 a的显著周期。热带印度洋表层海温年周期变化主要受太阳辐射的影响,而0.5 a周期与季风有关。次表层以下海温变化主要是热带印度洋自身内部的动力作用,其1 a周期除了与太阳辐射和风有关,还与Rossby波和沿岸Kelvin波有关;其0.5 a周期除了季风这个主要因素,还与Wyrtki急流有关。海表面风场和LaNi^na是影响2006和2007年的正偶极子强度不同的重要因素。

北印度洋海平面风场的时空特征分析

利用美国国家海洋大气局(NOAA)发布的NCEP/NCAR再分析全球海平面风场资料,对近53a来的北印度洋海平面风场进行矢量场的EOF分析、功率谱分析、线性趋势分析和相关分析,得出北印度洋海平面风场的时空变化特征。结果表明:(1)北印度洋海平面风场存在显著的年际变化特征,振荡周期为5-6年;(2)北印度洋海平面风场存在显著的线性变化趋势,并且在20世纪80年代前后发生了位相的转变,由偏南风距平转为偏北风距平;(3)全球气候变暖与北印度洋海平面风场的变化密切相关,随着全球变暖,北印度洋海平面风场的偏南风距平减弱,偏北风距平加强。

西风急流对鲁西北一次暴雨过程的影响

利用WRF中尺度数值模式和FNL再分析资料,结合常规观测资料,对2015年08月03日发生在鲁西北地区的暴雨过程其进行了诊断计算、数值模拟和机制分析。研究表明,急流对上游强降水释放潜热向下游的输送和沿急流南侧传播的重力波共同影响是此次暴雨形成的重要因素:(1)上游地区降水过程的潜热释放通过西风急流输送到下游,使滨州地区对流层上层暖平流显著增强,引起强烈的上升运动;(2)高空急流南侧激发的中尺度重力波沿西风急流自西向东传播,波峰促使不稳定能量释放而触发强对流天气。