长江口杭州湾海域冬半年海洋热动能对寒潮过程响应模拟研究

应用大气与海洋再分析资料和FVCOM-SWAVE区域海洋耦合模式,对2004—2009年长江口杭州湾冷季(11—3月)海洋热动能—主要为海流能和温差能进行特征分析,以及对北路及西路入海寒潮过程影响下的海洋热动能变化进行模拟研究。结果显示:该海域海流能主要受沿岸流和黑潮流系影响,此两流系强弱变化与南北季风的强弱变化,以及入海径流丰枯期的变化相关。2月海面温度SST低,且南北向水平温度梯度大,显示北方高纬冷海温的势力强盛。北路偏北寒潮大风在大陆近岸造成向南余流增强和余水位向岸增高。西路寒潮的偏西大风造成离岸向东的余流,在外海受地转力作用转为偏南流动,造成湾内负值余水位。海水表层温度的降低往往滞后于寒潮降温1—2 d。近海SST低于底层,其降温幅度大于底层,此种特征可持续3—5 d。外海站点寒潮影响造成的上下层海温迅速混合所需时间大约1—2 d,温度降幅小于近岸。增加波浪模式的耦合,增强了水位对寒潮的响应强度,显著改善模式产品质量。对3个SST海温槽脊系统的海流能与温差能比较显示,寒潮剧烈天气过程的影响,驱动自北向南的冷水团质量输送,造成海区热动能表现为短期迅速地显著增长。

淮河流域大别山地形对梅雨期暴雨低涡影响的模拟研究

基于淮河流域梅雨期低涡暴雨落区及低涡移动路径的统计特征,设计WRF数值模拟方案,研究大别山脉对浅薄低涡及其暴雨的地形强迫机制。结果表明:1)在三组数值试验中,无山脉时低涡东移速度较快,北绕山脉路径较慢,翻越山脉的移速居中;无大别山地形时,低涡路径明显偏南,显示低涡具有沿低地移动的特征;大别山地形倒置时,大尺度山体的出现迫使低涡北绕,路径更偏北。2)低涡反气旋式北绕,抵消和减弱了低涡强度;无山脉时,低涡强度由自身系统维持,强于北绕低涡;翻越山脊的低涡经历位涡守恒过程,山后强度几乎成倍增强。3)山脉梯度大,其强迫抬升作用大于低涡系统性抬升,两者叠加造成垂直上升速度增强近1倍。4)山后总涡度增强主要表现为低层涡度平流项、扭转项和散度项的明显增强,其增量可达1倍,但中层因子的影响不显著。5)强降水雨带发生在低涡偏东气流和偏南急流的汇合处,表明淮河流域暴雨低涡北部为强降水预警区。6)山脉通过对低涡东移路径的强迫,进一步影响暴雨强降水带的南北偏移。

近海面风场对黄东海域海平面特征影响的分析与模拟

基于1993—2012年TOPEX/Poseidon(T/P)卫星海平面异常SLA(Sea Level Anomaly)数据和FSCR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析风场资料,分析黄东海域近20 a海平面的时空分布特征,尤其是不同时间尺度风场影响的变化特征,进而通过区域海洋模式对海面高度短期变化的可能机制进行探讨。结果表明:1)黄东海域海平面多年平均状态为南高北低,近海面季节性风场在岸线分布和海水热膨胀特征下,造成海面冬春季偏低,夏秋季偏高。近20 a黄东海域平均风速逐步减弱,平均海面上升速率为2.9 mm/a。2)风场的短期活动主要为灾害性大风,统计显示冬夏寒潮大风和台风大风均呈频数减少、强度增强的趋势。运用FVCOM(Finite Volume Community Ocean Model)模拟分析台风和寒潮作用下黄东海域海平面的变化,发现台风强风可形成辐散式海流气旋式涡旋,对应海面为下凹负值中心;北路寒潮大风可形成海流反气旋式涡旋,对应海面为上凸正值中心。两类涡旋的强海流部分增强了海面倾斜度。3)强海流部分动能和动量迅速向海水深部下传,无论在深度和强度上,寒潮造成的海流涡旋动能和动量下传比台风涡旋更迅速,更强。这与寒潮降温引起的海洋层结不稳定对流作用有关。