基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析

利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”历史资料并结合Pathfinder 卫星遥感资料, 对中国近海的海表面温度（SST）多年变化情况进行了分析讨论, 给出了变化趋势。针对1963～1996 年和1985～1996 年两个时间段, 对夏季和冬季中国近海SST 的长期变化趋势进行了分析。结果表明, 在中国近海除个别海域外, 增温是主要的特征, 其中冬季增温趋势更为明显。对若干代表性海域SST 的时间序列分析, 表明在外海海域历史资料和卫星资料有较高的一致性, SST 自80 年代中期以来增温更加显著。

印度尼西亚海内潮生成及传播过程研究

文章采用三维海洋模式MITgcm,对印度尼西亚海(简称印尼海)内潮的生成和传播过程进行了研究。研究结果表明:1)苏拉威西海和西北太平洋地区的内潮呈现明显的全日潮信号;望加锡海峡、翁拜海峡、东北印度洋、帝汶海等站位的内潮呈现明显的半日潮信号;2)印尼海区内潮的标准化振幅在苏拉威西海、望加锡海峡、翁拜海峡、马鲁古海、班达海、东北印度洋和西北太平洋地区均在温跃层附近达到最大,约为20~40m;在帝汶海地区在水深200m附近达到最大,约为25~30m;3)桑岭、斯兰海、翁拜海峡和帝汶海是主要的内潮生成区域,内潮能通量达40k W·m–1;4)苏禄海的内潮能量主要来自于局地正压潮的转化,苏拉威西海和班达海的内潮能量则主要来自外部的传入。

基于SODA资料的南海表层风能输入的空间分布与长期趋势研究

海面风不仅是驱动上层海洋运动的主要动力,其能量也是维持海洋表层流动的主要机械能来源。为了分析南海表层流风能输入的变化,用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)(1901—2010)资料估算了风向南海表层流(表层地转流+表层非地转流)的能量输入。结果表明,风向南海表层流、表层地转流和表层非地转流输入的能量总体均呈减少趋势, 110年间分别减小了约56%、65%和49%。导致风能输入减小的最主要因素是风应力的减弱(减小了35%)。由于南海受季风系统的控制,风向表层流及其各成分输入的能量呈现出显著的季节性变化。冬季风能输入最强,高值区位于南海西部及北部区域,呈一个显著的"回力镖"状结构。这些结果对深入认识南海环流具有理论意义。

海洋热浪研究进展与展望

海洋热浪对海洋环境、生态系统和经济生活具有非常重要的影响。近年来,全球气候变暖导致海洋热浪加剧,海洋热浪研究迅速发展成为一个重要的研究前沿。全面回顾了国内外海洋热浪研究的科学背景和研究现状,总结了海洋热浪的多种定义、时空分布特征、形成机制、海洋热浪对海洋环境和生态系统的影响,以及在未来全球气候变暖背景下,海洋热浪可能发生的变化趋势。此外,讨论了海洋热浪研究领域一些尚未解决的重要科学问题,并基于此展望了未来可能的研究发展方向。

中尺度涡旋影响吕宋海峡黑潮变异的动力机制

使用1.5层约化重力准地转模式,研究了西边界流在西边界缺口处当处于迟滞过程的临界状态时,其路径转变受中尺度涡旋影响的动力机制,初步探讨了中尺度涡旋影响西边界流在缺口处路径变化的几种形式。结果表明,气旋和反气旋中尺度涡旋都可能使西边界流产生由入侵流态到跨隙流态的转变,而只有反气旋式中尺度涡才有可能诱发西边界流由跨隙流态向入侵流态的转变。当西边界流远离其临界状态时,其路径不容易受中尺度涡旋的影响,此时跨隙的西边界流会阻挡中尺度涡旋在缺口处的向西传播,并迫使涡旋在吕宋海峡东侧向北移动。以上结果用来解释了吕宋海峡黑潮变异的某些结构特征。

一维半线性抛物型方程反问题的数值解法

利用有限分差法和有限体积法针对一类带源项和未知Robin边界条件的一维半线性抛物型反问题进行数值求解.先给出一个附加条件,然后引入一个变换,将所求解的问题分成两部分分别求解.利用矩阵特征值法给出离散格式的稳定条件,最后给出数值算例,验证了该方法的有效性.

台湾东北部黑潮在流函数空间的水文分析

利用一种流函数投影方法对台湾东北部黑潮近20年的历史水文数据进行了诊断分析。结果表明,苏澳海脊北部位于冲绳海槽西南角的黑潮中层水的盐度明显高于周围海区;而位于1000m以下的冲绳海槽黑潮深层水相对于苏澳海脊以南的黑潮深层水具有高温低盐的特征,反映了苏澳海脊对黑潮水团的阻挡作用;位于300m以浅的冲绳海槽黑潮热带水相对于苏澳海脊以南的黑潮热带水具有低温低盐的特征。对冲绳海槽西南角黑潮中层水高盐中心的成因分析表明,除苏澳海脊的阻挡作用外,台湾东北部常年存在的气旋式冷涡与黑潮主体在陆架坡折交汇区的垂直混合过程也是需要考虑的物理因素。

船载CTD仪与自动剖面浮标观测资料质量初探

海洋科学的发展离不开精确的数据,然而各种海洋观测仪器在复杂的海洋环境中作业难免产生测量误差,导致观测数据需要进行实时(或延时)质量控制。中国Argo计划在搭载多个航次布放剖面浮标的同时,对航次中获取的船载CTD(conductivity, temperature, and depth)仪观测资料、自动剖面浮标观测资料以及实验室高精度盐度计测量数据进行了实时比对。分析结果显示,利用实验室高精度盐度计对现场观测数据尤其是船载CTD仪观测资料进行质量控制,于温盐数据(特别是深层)的实时/延时校正非常重要;如某航次未经标定的船载CTD仪所测1000dbar以深范围内海水盐度,与实验室高精度盐度计的差值达到±0.1左右,远远落后于国内海洋调查规范对盐度准确度±0.02的一级测量要求,该具体实例更加突显了船载CTD仪在航次前后送往权威部门进行检测的必要性和重要性,从而确保每个航次获取的CTD资料的质量。建议有条件的情况下,在进行深海大洋船载CTD仪观测时要进行现场实验室高精度盐度计的质量控制工作及比对试验,以提高我国深海大洋观测数据的质量。

西太平洋暖池热盐结构盐度场变异的主模态

基于1950~2011年间的月平均温、盐度资料,以28℃等温线作为西太平洋暖池的定义标准,并取ΔT=-0.4℃,分别计算了暖池区(20°N^15°S,120°E^140°W)各格点混合层、障碍层和深层的平均盐度,构成了暖池热盐结构的盐度场.据此,运用EOF分解法分析了暖池热盐结构盐度距平场主要模态的变化特征及其与ENSO间的关系,并探讨了主要模态的年际变异机理.结果表明,暖池热盐结构盐度场第一模态揭示了盐度场变异的关键区位于暖池中部;该模态具有2~4a的年际变化和准10a的年代际变化,并在1977年前后经历了一次气候跃变(此外,深层盐度场第一模态还在1999年前后发生了一次气候跃变),且在跃变前后与不同类型的ENSO事件有较密切的联系.暖池中部混合层和障碍层盐度的变化比较一致,即在跃变前盐度为偏高期,而在跃变后则变为偏低期.暖池中部深层盐度在1977年以前和1999年之后皆处于偏高期,而在1978~1999年间则处于偏低期.而且,从混合层至深层,盐度的变化幅度逐渐变小.进一步分析表明,暖池中部混合层和障碍层盐度的年际变化主要是由纬向风、南赤道流(SEC)和降水共同引起的,即当东风增强(减弱)时,强(弱)SEC将携带更多(少)的高盐水进入混合层或潜沉至障碍层,同时局地降水的减少(增多),也使得混合层和障碍层的盐度增加(减少);深层盐度的年际变化主要是由SEC和赤道潜流(EUC)导致的,即当SEC增强(减弱)时,将有更多(少)的高盐水进入暖池,而当EUC增强(减弱)时则有更多(少)的低盐水流出暖池,从而使得暖池的深层盐度升高(降低).

西北太平洋次表层中尺度涡研究进展和展望

中尺度涡对大洋环流、海洋能量平衡、水团分布、热盐和营养物质输运等方面都具有重要意义。根据其垂向密度结构和旋转流速核心位置不同,中尺度涡有表层和次表层中尺度涡之分。基于卫星海面高度计资料的应用,对表层中尺度涡的研究日趋成熟。次表层中尺度涡垂向密度呈透镜式结构,其最大旋转流速核心位于混合层以下,对次表层涡的研究依赖于现场观测资料。目前次表层涡在世界大洋中偶有发现,因此国内外对其研究方兴未艾。聚焦于西北太平洋的次表层中尺度涡,全面回顾了其观测和数值模式的结果,总结了其垂向结构特征、时空分布和移动规律,以及可能的生成机制等。同时展望了其对海洋能量平衡、水团分布、声传播和海洋生物地球化学要素分布等可能的影响,以及未来可能的研究发展方向。

太平洋北赤道流表层的分叉

利用1993～2006年间的网格化高度计数据，通过经验正交函数（EOF）方法研究了北赤道流在表层分叉的变化规律．包括过去研究的季节和年际变化，研究结果发现一些较短周期的信号（6个月，4个月，3个月和2个月）．除在年际时间尺度上，局地的风应力旋度可能是控制分叉纬度变化的重要原因．计算的年平均分叉纬度约为13．3°N，1月份最北在14．0°N，7月份最南在12．5°N．分叉纬度的变化幅度为1．5°，这主要是来自年信号的贡献（1．2°）和半年信号的贡献（0．3°）．

历史水文观测数据反演的热带太平洋西边界流多年代变化趋势

大尺度海洋环流是海洋能量再分配的基本物理过程之一,研究西太平洋海洋环流在全球气候变暖背景下的多年代变化趋势对理解和预测未来西太平洋气候变化具有重要意义.本文利用最新发布的世界大洋数据集(WOA18)的年代平均水文观测时间序列,计算了1955~2017年间热带西太平洋北赤道流、北赤道逆流、棉兰老流、源地黑潮和新几内亚沿岸潜流的地转流,估算了各支海流的流量及其多年代变化趋势,分离并讨论了温度变化和盐度变化在海流变化中的贡献.结果发现,北赤道流、棉兰老流和新几内亚沿岸潜流在过去60多年中均表现出显著的长期增强趋势,主要是温度变化贡献的,动力高度的变化趋势模态与各西边界流的变化趋势吻合.分析发现,各支海流同纬度西太平洋海域的区域平均纬向风应力可比较准确地刻画各海流流量的年代际变化特征和多年代增强趋势,表明信风强迫在热带西太平洋海洋环流的年代际变化趋势中具有重要作用.本文还讨论了热带西太平洋历史水文观测数据和流量趋势估计中存在的不确定性.由于WOA18数据集比较完整地涵盖了历史上在热带西太平洋获取的水文环境采样数据,因此本文为估计西太平洋大尺度海洋环流的多年代变化趋势提供了重要观测证据.