热带太平洋混合层盐度季节-年际变化特征研究

基于2004年1月-2013年12月的Argo及卫星遥感等观测数据,运用经验正交函数(EOF)方法分析了热带太平洋混合层盐度(MLS)的时空特征并探讨其物理机制。结果表明:热带西太平洋混合层盐度呈现出明显的递增趋势,南太平洋辐合带(SPCZ)区域尤为显著,而南热带太平洋东部的混合层则有变淡的趋势。在季节时间尺度上,MLS在如下的4个区域呈现显著变化:西太平洋暖池、赤道东太平洋美洲沿岸、赤道辐合带(ITCZ)和SPCZ。利用盐收支方程进一步定量分析了两个代表区域(暖池区和ITCZ区)的MLS变化率及其控制因子,研究发现:暖池区淡水通量长年表现为负值,且随季节变化波动不大。除6、7月之外,水平平流对MLS变化率均有正的贡献,其峰期出现在10-12月。ITCZ区的淡水通量存在显著季节变化,其下半年的贡献明显大于上半年,水平平流输送和混合层底的夹卷也在11月达到最大。暖池区的盐度变化主要受到水平平流的影响,混合层底的夹卷作用贡献相对较小,而在ITCZ区混合层底的夹卷贡献作用则更显著。

新一代南海海洋环境实时预报系统

南海是我国“海上丝路”的战略要道,由于其复杂的地形特征及受强季风影响,不仅有着很强的西边界流、溢流、上升流和中尺度涡等海洋动力过程,而且具有强烈的内潮混合和海气相互作用等复杂的物理过程,因此,本系统在研究团队前期已建立的“南海海洋环境数值试验平台”基础上,建成“新一代南海海洋环境实时预报系统”(A New Generation of Real-time Forecasting System for the SCS,简称 NG- RFSSME)。

南海温盐流数值产品构建及评估

基于区域海洋模式ROMS构造了一套覆盖中国南海的40年(1980—2019年)温盐流数值产品OCEAN_SCS。OCEAN_SCS的变量包含了温度、盐度、流速、流向以及海表高度。OCEAN_SCS的水平空间分辨率为0.1°×0.1°,垂向分层40层(0~5000 m),时间分辨率为1小时,包含潮汐信息。利用独立的观测资料对OCEAN_SCS进行了初步评估,评估对象包括温度、盐度、海表高度、海流、潮位和增水。在不包含资料同化的前提下,OCEAN_SCS的模拟精度达到了较高的水准。OCENA_SCS的构建将为南海海洋环境的研究提供数据支撑,并服务于南海海洋环境保障。

不同微物理方案和边界层方案对超强台风“鲇鱼”路径和强度模拟的影响分析

采用分辨率为1°×1°的NCEP全球格点再分析资料,应用新一代中尺度数值预报模式WRF V3.2,对比分析了不同微物理方案和边界层方案对2010年1013号超强台风"鲇鱼"路径和强度模拟的影响。结果表明:相对于边界层方案,微物理方案对台风路径的影响较大,其中与Ferrier方案相组合的试验中模拟的台风路径平均偏差最小;边界层方案对台风强度有明显影响,其中MYNN2方案模拟的台风强度变化与实况更接近。进一步对比分析了不同微物理方案和边界层方案对大尺度环流形势场、水汽通量场及台风暖心结构模拟的异同,探讨不同参数化方案对台风路径和强度模拟差异的动热力原因。分析表明:不同微物理方案在模拟副热带高压和东亚长波槽的演变特征上是不同的,于是导致对台风路径模拟的差异;不同边界层方案对边界层中水汽通量大小的模拟存在显著差异,而水汽供应的强弱会影响台风上层暖心结构的不同,从而导致对台风强度模拟的差异。

2013~2018年珠江河口伶仃洋水域悬浮泥沙季节性变化分析

珠江河口是珠三角经济建设发展的重要区域,悬浮泥沙浓度的运移规律和影响因素是河口研究的核心问题,遥感反演可以实现大面积水域的动态、连续、同步观测,快速获取悬浮泥沙的时空分布特征。本研究采用2013~2018年Landsat 8 OLI数据,对实测水质参数及光谱进行相关性分析,选取最佳波段组合后用拟合方程建立悬浮泥沙浓度的遥感模型,对珠江河口伶仃洋水域悬浮泥沙进行定量反演并计算4季悬浮泥沙动态变化。结果显示伶仃洋水域的悬浮泥沙浓度有着明显的时间和空间的分布规律:时间上体现为夏季悬浮泥沙浓度较高,冬季悬浮泥沙浓度较低;空间上体现为悬浮泥沙的走向呈东北-西南的条带状,由西南沿岸向外海逐渐降低,形成“西高东低,北高南低”的分布。悬浮泥沙浓度的时空分布也受到诸多因素的影响:珠江冲淡水的扩展以西向为主是悬浮泥沙浓度高值区多出现于西南部的重要原因;水下地形和风向转变对珠江河口悬浮泥沙的时空分布具有显著影响;排水、排沙和降雨量的季节性变化直接影响了悬浮泥沙的季节性变化;人类活动对珠江河口的悬浮泥沙变化也具有较大影响。

风能输入参数对珠江口波浪模拟的影响

珠江口是粤港澳大湾区的核心区域,台风、风暴潮和巨浪等海洋灾害频发,对沿岸人民的生命财产安全构成严重威胁。准确的高分辨率波浪模拟/预报对区域经济建设和防灾减灾具有重要意义。波浪预报/模拟的质量很大程度上取决于风能输入的误差。本研究基于WAVEWATCH III(WW3)的南海-珠江口双重嵌套精细化海浪模式,探讨不同的风场产品与风能输入参数方案组合对珠江口波浪动力过程模拟的影响,确定最优的风场和参数方案组合。ERA5风场更适合珠江口海域的风浪模拟,其模式结果略优于采用CFSR风场的模式结果。ERA5风场+T500方案的组合对珠江口波高变化过程的模拟效果最好,ERA5风场+T471方案的组合次之,ERA5风场+ST6方案再次之。CFSR风场与T471f参数方案最为适配,其结果稍差于ERA5风场+ST6参数方案。T500方案调整高风速下的风能输入和涌浪对风能输入的反馈作用,并考虑水深引起的波浪破碎效应,更适合水深限制的珠江口浅水区域。另外,WW3模式开关ST4的参数方案的表现优于开关ST6的参数方案。