基于局地多尺度能量涡度分析法(MS—EVA)的北半球夏季西太平洋MJO动能分析
进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征———基于OFES模式数据
第39卷第2期2021年4月海洋科学进展A D V A N C E S I N MA R I N E S C I E N C EV o l .39 N o .2A pr i l ,2021进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征基于O F E S 模式数据王鼎琦1,2,方国洪2,3*,徐腾飞2,3,邱 婷4(1.中国海洋大学海洋与大气学院,山东青岛266100;2.自然资源部第一海洋研究所,山东青岛266061;3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室,山东青岛266061;4.国家海洋局东海预报中心,上海200136)收稿日期:2020-04-13资助项目:国家重点研发计划项目 大气海洋耦合机制㊁同化方法与数值模式研究(2017Y F C 1404201);国家自然科学基金项目 南海环流多层结构特征与机制的研究(41876029)和吕宋海峡及其周边海域潮波和内潮耗散的数值研究(41606036)作者简介:王鼎琦(1991 ),女,博士研究生,主要从事物理海洋学方面研究.E -m a i l :d i n g q i @f i o .o r g.c n *通信作者:方国洪(1939 ),男,研究员,中国工程院院士,博士生导师,主要从事海洋潮汐㊁海洋环流和海洋数值模拟方面研究.E -m a i l:f a n g g h @f i o .o r g.c n (高 峻 编辑)摘 要:自黑潮脱落并由吕宋海峡进入中国南海的中尺度涡(简称脱落涡旋)对黑潮与南海的水体交换㊁热量及物质输送等过程均有十分重要的作用㊂基于1993 2013年O F E S (O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r )模式数据产品,分析研究了脱落涡旋的统计特征及其温盐流三维结构,并与卫星观测结果进行对比分析㊂O F E S 模式的海表面高度数据和卫星高度计数据的统计结果都表明气旋式脱落涡旋(脱落冷涡)绝大部分在黑潮西侧边缘生成,反气旋式脱落涡旋(脱落暖涡)则大部分在黑潮控制区(包括黑潮流套区)生成,脱落暖涡的数量远多于脱落冷涡的㊂O F E S 模式数据得到的脱落涡旋个数和出现频率较卫星观测结果要明显偏低㊂此外,由O F E S 模式数据得到的脱落涡旋三维结构表明,黑潮控制区和黑潮西侧边缘生成的脱落冷涡的流场垂向影响深度差异较大,而脱落暖涡的流场垂向影响深度一般达水深1000m 以深,脱落涡旋的位势温度的垂向影响深度与该涡的流场垂向影响深度相当,其盐度的垂向影响深度则较浅;脱落涡旋的温盐结构受黑潮的影响较大㊂关键词:脱落涡旋;中国南海;黑潮;O F E S (O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r )中图分类号:P 734 文献标志码:A 文章编号:1671-6647(2021)02-0231-10d o i :10.3969/j.i s s n .1671-6647.2021.02.007引用格式:WA N GD Q ,F A N G G H ,X U TF ,e t a l .C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e e d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i o i n t o t h e S o u t hC h i n aS e a :b a s e do n t h eO F E So c e a nm o d e l d a t a [J ].A d v a n c e s i nM a r i n e S c i e n c e ,2021,39(2):231-240.王鼎琦,方国洪,徐腾飞,等.进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征 基于O F E S 模式数据[J ].海洋科学进展,2021,39(2):231-240.中尺度涡以持续性封闭环流为主要特征,其水平空间尺度和时间尺度通常为50~500k m ㊁几天到上百天,垂向影响深度可达水深上千米,并对海洋的物质和能量起着输运作用[1]㊂吕宋海峡是中国南海与西北太平洋相互作用的唯一深水通道,平均每年有4.2~5.0S v 净输运从西北太平洋穿过吕宋海峡进入南海[2-3]㊂黑潮是北太平洋的强西边界流之一,起源于菲律宾群岛东侧的北赤道流,具有高温㊁高盐㊁流速强㊁流量大㊁流幅狭窄等特性[2,4]㊂在吕宋海峡附近,黑潮由于没有西侧陆地的支撑或与太平洋西传波/涡碰撞时会发生摆动或形变,脱落形成的气旋式涡(冷涡)或反气旋式涡(暖涡)是黑潮入侵南海的主要形态之一,对于南海-西北太平洋水体交换具有重要影响[5-10]㊂1994年南海北部秋季海洋调查中李立等[11]在东沙岛附近观测到一个水平尺度约150k m ㊁垂向影响深度达1000m 的暖涡,具有次表层高盐核㊁中层低盐核的海水特性,说明该涡旋可能脱落自黑潮㊂李燕初Copyright©博看网 . All Rights Reserved.232海洋科学进展39卷等[12]利用T o p e x/P o s e d i e n t(T/P)卫星高度计资料绘制出1996年10月 1997年1月台湾岛西南海域的位势高度变化过程,分析了一个反气旋式涡旋从黑潮流套路径中脱落㊁发展和消亡的过程㊂后来J i a等[13]结合卫星高度计资料和P O C M模式(P a r a l l e lO c e a nC l i m a t e M o d e l)结果,发现季风盛行期间黑潮在119ʎ30'~ 120ʎ00'E的海域常常脱落暖涡㊂Y u a n等[14]分析卫星遥感水色㊁海表温度和高度计资料发现黑潮一年四季都能以脱落暖涡的形式进入南海㊂曾丽丽等[15]利用WO C E-O U T的温度资料㊁T/P-E R S卫星高度计资料和P O C M模式结果等,分析了4个暖涡脱落时对南海北部的海温影响,发现其垂向影响深度为130~180m㊂W a n g等[16]利用多卫星遥感资料㊁卫星跟踪漂流浮标数据和2004年冬季实测水文数据等,在南海北部观测到1个黑潮脱落暖涡,并且该暖涡以10.5c m/s的平均速度向西南传播㊂L i u等[17]结合卫星高度计资料,通过三架水下滑翔机追踪一个由台湾西南侧黑潮流套形成并随后向西南方向迁移的暖涡,从而获得了该暖涡和周围水体的高分辨率温盐垂向结构,认为出现于水深50~175m处的高盐度核在一定程度上限制了垂直混合,从而有利于该暖涡保持黑潮水的特性㊂王鼎琦等[18]结合卫星高度计等多种海洋数据集,研究了黑潮脱落并由吕宋海峡进入中国南海的中尺度涡(简称脱落涡旋)的空间分布㊁季节变化及半径㊁振幅㊁生命时长㊁迁移距离和迁移速度等参数的统计特征㊂针对黑潮脱落涡旋的特征研究多集中于个例分析,未见对脱落涡旋三维结构的统计研究㊂黑潮入侵南海的重要方式之一就是脱落涡旋,分析黑潮脱落涡旋的统计特征及其三维结构,有利于深入研究吕宋海峡的水交换和动力学作用㊂与卫星高度计资料相比,模式资料除了给出海面高度,还包含了流场和温盐场数据,有利于更深入了解涡旋的结构㊂我们对比O F E S(O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r)模式数据产品和卫星观测结果,分析1993 2013年黑潮脱落并由吕宋海峡进入中国南海的中尺度涡的统计特征,并研究其流场㊁温度和盐度的三维结构及水团特性等㊂1数据和方法O F E S(O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r)模式数据产品是日本地球模拟器计算得到的一种长时间序列的高分辨率海洋模式资料㊂水平方向上范围为75ʎS~75ʎN,分辨率为0.1ʎˑ0.1ʎ,基本上覆盖了除南北极之外的全部海域㊂垂直方向上将深度2.5~5900m分为54层,参考真实海洋中温跃层厚度的垂向变化,每层间隔随着水深的增加而逐渐增大,从表层的约5m到最底层的近330m水深间隔[19]㊂M a s u m o t o等[20]通过对比高度计资料,发现该模式数据适用于研究大尺度环流的特征及中小尺度现象㊂我们为了研究黑潮脱落涡旋的统计特征和三维结构,选用夏威夷大学的亚太数据研究中心(A s i a-P a c i f i cD a t aR e s e a r c hC e n t e r)提供的1993 2013年O F E S的海表面高度(S S H,S e a S u r f a c eH e i g h t)㊁经向和纬向流速剖面以及温盐剖面资料,时间分辨率为3d[21]㊂C h a i g n e a u等[22]提出的变型W i n d i n g-A n g l e(WA)自动识别算法,用S S H等值线代替了流线,计算速度较快且在西北太平洋海域应用较广[18,23]㊂我们首先寻找在一个0.5ʎˑ0.5ʎ经纬度移动窗口内S S H极值来确定中尺度涡的中心位置㊂再从每个可能的冷涡(暖涡)中心出发,以1c m的增幅(减幅)向外寻找闭合的S S H等值线,最外围的等值线即是涡旋的边界㊂最后挑选出振幅超过3c m,包含网格点不少于12个但不超过2000个的单核中尺度涡㊂再通过距离法[24]利用连续时间的S S H场分析涡旋的迁移路径,对识别的涡旋进行追踪,即寻找下一时刻距离最近且极性相同(同为冷涡或暖涡)的涡旋㊂由于涡旋的平均迁移速度小于0.1m/s(图3),而O F E S 提供的S S H数据的时间分辨率为3d,那么3d迁移的平均距离小于30k m,故采用本方法能够较为准确地追踪各个涡旋并判定其路径㊂根据S S H数据绘制出每3天的等值线图(图略),识别与追踪黑潮脱落的涡旋,得到黑潮脱落并由吕宋海峡进入中国南海的中尺度涡(简称脱落涡旋)的中心位置等参数,再结合流速㊁温度和盐度的剖面数据,分析黑潮在脱落涡旋时的水文要素的三维结构㊂Copyright©博看网 . All Rights Reserved.2期王鼎琦,等:进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征 基于O F E S模式数据233 2统计结果利用O F E S的S S H数据识别和追踪吕宋海峡附近海域的中尺度涡,可以发现1993 2013年黑潮由吕宋海峡进入中国南海的中尺度冷涡和暖涡分别有10个和29个㊂暖涡个数远大于冷涡个数,这与之前的卫星观测结果[18]一致㊂但涡旋个数均明显减少,特别是暖涡数量比卫星观测结果少一半以上,这可能是由于O F E S模式对于黑潮不稳定现象的模拟和卫星观测结果还存在一定差异㊂其中冷涡只有2个在黑潮控制区(包括黑潮流套区)生成,其余8个则是在黑潮西侧边缘生成;大部分暖涡均在黑潮控制区生成,仅6个暖涡是在黑潮西侧边缘生成㊂涡旋脱落的空间位置和迁移轨迹如图1所示,图中蓝色(红色)圆圈分别代表冷涡(暖涡)的脱落位置㊂涡旋的脱落均发生在118ʎ~121ʎE,19ʎ~22ʎN海域,位置较为集中,且更偏向于海峡的北部㊂迁移轨迹显示,模式得到的脱落涡旋以自东向西迁移为主,在西行过程中具有明显的向南偏移的趋势㊂与卫星观测结果不同的是,模式识别的涡旋迁移路径更长,这可能是由于模式的分辨率较高,可以较好地反映中尺度涡的活动过程㊂图1黑潮脱落冷涡㊁暖涡的空间分布及其迁移轨迹F i g.1 S p a t i a l d i s t r i b u t i o na n dm i g r a t i o n t r a c k s o f t h e c o l da n dw a r me d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i o涡旋特征主要参数有涡旋的半径㊁振幅㊁生存时长和迁移距离等,这些参数的定义及计算方法详见文献[18]㊂我们分别取10k m,1c m,10d和50k m为间隔,统计了脱落冷涡㊁脱落暖涡这些参数的出现频率(即出现次数除以总数)分布,绘制成图2㊂图2黑潮脱落涡旋的半径㊁振幅㊁生存时长和迁移距离的出现频率分布F i g.2 O c c u r r e n c e f r e q u e n c y o f t h e r a d i u s,a m p l i t u d e,l i f e t i m e a n dm i g r a t i o nd i s t a n c eo f t h e e d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i oCopyright©博看网 . All Rights Reserved.234 海 洋 科 学 进 展39卷脱落涡旋半径主要分布在40~140k m ,冷涡和暖涡的平均半径分别为74.9k m 和89.1k m ;振幅均分布在3~20c m ,冷涡和暖涡的平均振幅分别为11.4c m 和10.5c m ;生存时长则主要分布在0~220d ,冷涡和暖涡的平均生存时长分别为101.4d 和122.0d ;迁移距离在0~1500k m 的涡旋较多,个别暖涡最远可以迁移1700k m 以上,冷涡和暖涡的平均迁移距离分别为672.7k m 和854.4k m ㊂与卫星观测数据的统计结果[18]对比,基于模式数据得到的脱落涡旋平均半径和平均振幅基本一致,但是生存时长和迁移距离则明显较大,尤其是冷涡,其平均生存时长和平均迁移距离差不多大了5倍㊂图3 黑潮脱落涡旋迁移速度的出现频率分布F i g .3 O c c u r r e n c e f r e q u e n c y o f t h em i g r a t i o n s pe e d of t h e e d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i o我们依据各个脱落涡旋在迁移过程中每个时刻涡旋中心所在的地理位置,计算相应的迁移速度㊂同样取2c m /s 作为间隔,统计出迁移速度的出现频率(图3)㊂脱落冷涡㊁脱落暖涡迁移速度在0~10c m /s 分别为80.3%和82.6%,速度大于20c m /s 的分别为1.0%和1.6%㊂统计得到的脱落冷涡和暖涡的平均迁移速度分别为7.4c m /s 和7.9c m /s ,略小于卫星观测结果(分别为8.4和8.3c m /s )㊂脱落涡旋个数的季节和年际变化(图4)显示,冷涡和暖涡均不是每个月都脱落㊂按通常的季节划分(即12月至翌年2月为冬季;3 5月为春季;6 8月为夏季;911月为秋季)后发现夏季的脱落涡旋数量较少;冷涡主要在春季脱落;暖涡脱落则是在秋季最频繁,冬季其次㊂冬季风时期脱落的暖涡㊁冷涡个数分别为14和7个,夏季风时期脱落的暖涡㊁冷涡个数分别为15和3个㊂因此我们认为季风对暖涡的脱落影响不大,但是冬季风作用下黑潮更容易脱落冷涡㊂冷涡和暖涡均不是每年都有脱落,平均每年脱落0.5个冷涡和1.4个暖涡(图4b)㊂图4 黑潮脱落涡旋个数的逐月和逐年变化F i g .4 M o n t h l y a n d y e a r l y va r i a t i o n s o f t h en u mb e r o f e d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i o 3 脱落涡旋的三维结构我们利用O F E S 模式得出的脱落涡旋经向和纬向速度及相应的位势温度和盐度剖面数据,绘制出所有脱落涡旋相应脱落日期的三维结构分布进行对比,分析表1中4个典型脱落涡旋(脱落位置见图1)各自的Copyright©博看网 . All Rights Reserved.2期王鼎琦,等:进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征 基于O F E S模式数据235流场㊁温度㊁盐度三维结构㊂表14个典型脱落涡旋的多种参数T a b l e1 P a r a m e t e r s o f t h e f o u r t y p i c a l e d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i o涡旋编号涡旋属性源区脱落日期经度/E纬度/N振幅/c m半径/k mC E1冷涡黑潮控制区1993-05-01120ʎ45'20ʎ14'1192.0C E2冷涡黑潮边缘2000-08-10120ʎ04'19ʎ56'858.2A E1暖涡黑潮控制区2001-09-16119ʎ02'20ʎ54'31135.9A E2暖涡黑潮边缘2006-04-17119ʎ29'21ʎ38'549.33.1流场结构4个典型脱落涡旋C E1,C E2,A E1和A E2于脱落时刻在水深2.5,100,500,1000m处的流场分布见图5(图中蓝色㊁红色曲线分别表示脱落冷涡㊁脱落暖涡的边界)㊂由黑潮控制区脱落的冷涡区域(图5a的蓝色闭合曲线)的流场呈气旋式流动,且在涡旋边缘处的流速值较大,涡旋内部的速度值较小㊂随着深度逐渐加深,涡旋边缘的流速值逐渐减小㊂水深500m处流速高值区与低值区的差异已经不明显,且外圈流线开始不再闭合㊂因此我们认为这个冷涡的垂向影响深度约为500m,接近黑潮影响深度㊂图5脱落涡旋C E1,C E2,A E1和A E2的流场三维分布(据脱落日期的O F E S数据)F i g.5 T h r e e-d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e o f t h e g e o s t r o p h i c c u r r e n t o fC E1,C E2,A E1a n dA E2w h e n t h e e d d i e ss h e d f r o mt h eK u r o s h i o(b a s e do n t h eO F E Sd a t a)在海域上层(水深100m及以浅),由黑潮西侧边缘海区脱落的冷涡C E2其边缘的流速高值区分布呈不对称,主要分布在冷涡的东北区域(图5b)㊂水深100m处涡旋C E2边缘的流速达到最大值,这可能是因为冷涡次表层水受到黑潮的影响更大㊂水深1000m处C E2边缘的流速高值区已不明显,但是其气旋式流动Copyright©博看网 . All Rights Reserved.236海洋科学进展39卷特征依旧存在㊂因此我们认为这个冷涡的垂向影响深度可以达水深1000m以深,大于源自黑潮控制区的冷涡的垂向影响深度,可能是由于黑潮西侧边缘的脱落涡旋受黑潮影响较小㊂黑潮控制区㊁西侧边缘海区脱落的暖涡A E1和A E2的流场三维结构分布(图5c和5d)显示,暖涡区域的流场呈反气旋式流动,除涡旋中心区域外,流速均较大,且这一特征一直维持到水深1000m处,因此我们认为这2个暖涡的垂向影响深度均可达水深1000m以深㊂与脱落冷涡C E2的特征相似,源自黑潮西侧边缘的暖涡A E2的流场在上层海域也呈不对称分布,A E2的南部区域流速更大㊂3.2温度结构4个典型脱落涡旋脱落时刻的位势温度纬向-深度断面见图6a~6d㊁经向-深度断面见图6e~6h㊂图中红色的经纬度表示涡旋中心的地理位置㊂经度差的正值或负值,分别表示在涡旋中心的东部或西部;纬度差的正值或负值,分别表示在涡旋中心的北部或南部,图7同㊂图6脱落涡旋C E1,C E2,A E1和A E2的位势温度垂向断面(据脱落日期的O F E S数据)F i g.6 V e r t i c a l s t r u c t u r e o f t h e p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e o fC E1,C E2,A E1a n dA E2w h e n t h e e d d i e ss h e d f r o mt h eK u r o s h i o(b a s e do n t h eO F E Sd a t a)脱落冷涡C E1的位势温度分布与东侧的黑潮存在较大差异(图6a),其结构似倒扣的碗,东西较为对称,且这一特征可维持到水深500m附近,与流场得到的垂向影响深度相符㊂经向的位势温度和纬向的结构形状相似,但是仅维持到水深200m处㊂由于受到地形影响,等温线的高峰偏向于水陆边界(图6e)㊂脱落冷涡C E2附近的温度结构约水深100m才出现较为对称的倒扣碗状,此深度与C E2边缘流速最大值的深度对应㊂该位温特征能维持到1000m附近,与流场得到的结果一致(图6b和6f)㊂A E1的位势温度结构似碗状,经向和纬向(图6c和6g)都较为对称,且这一特征可维持到水深1000m及以深,与流场三维分布(图5c)得到的垂向影响深度相符㊂A E2位势温度的东西向垂直分布(图6d)与C E2的(图6b)相似,在400m以浅海域温度呈东高西低的趋势,这是由于受到东侧黑潮的影响㊂其位势温度的经向碗状结构比纬向更为明显(图6h),且这一特征可维持达1000m,与流场得到的结果相符㊂3.3盐度结构4个典型脱落涡旋脱落时刻的盐度垂向断面的绘制方法与位势温度垂直断面相同(图7中黑色的经纬Copyright©博看网 . All Rights Reserved.2期王鼎琦,等:进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征 基于O F E S模式数据237度表示涡旋中心的地理位置)㊂这些脱落涡旋的高盐度核均位于水深50~200m,这与L i u等的观测结果[20]一致㊂在水深50m以浅海域,C E1涡旋中心的盐度低于涡旋边缘的,即呈碗状结构;水深50m以深,其纬向分布似倒扣的碗,东西较为对称,且这一特征可维持到水深300m附近,略小于流场和位势温度的垂向影响深度;其经向结构和相应的经向温度结构相似,其北部次表层水盐度较高,使得倒扣碗状结构仅维持到水深150m附近㊂图7脱落涡旋C E1,C E2,A E1和A E2的盐度垂向断面(据脱落日期的O F E S数据)F i g.7 V e r t i c a l s t r u c t u r e o f t h e s a l i n i t y o fC E1,C E2,A E1a n dA E2w h e n t h e e d d i e s s h e df r o mt h eK u r o s h i o(b a s e do n t h eO F E Sd a t a)C E2的纬向和经向盐度断面(图7b和7f)表明其盐度结构与C E1相似,在水深100m以浅海域,呈碗状结构,在100m以深海域,则呈倒扣碗状,且维持到水深300m附近㊂A E1和A E2的盐度结构相似,在水深50m以浅海域,盐度分布较为均匀,50m以深开始呈现碗状结构,分别可以维持到水深400m和水深200 m左右㊂故盐度的垂向影响深度都小于流场和位势温度的垂向影响深度㊂4脱落涡旋与黑潮的温盐结构对比为了更好地研究进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡与黑潮的关系,对比分析来自黑潮控制区(图8a)和黑潮西侧边缘(图8b)的脱落涡旋的平均温盐结构,并与黑潮和中国南海的平均温盐结构进行对比㊂图8中曲线上的点(自上而下)表示水深为25,50,75,100,150,200,300,400,500,600,800,1000,1500,2000m㊂由O F E S模式产品得到的黑潮和中国南海水的平均温盐结构在次表层存在明显差异,黑潮水的温度和盐度均高于中国南海水的,而在水深200m以深海域,黑潮和中国南海具有较为一致的温盐变化趋势(图8a)㊂从黑潮控制区脱落的暖涡,其平均温盐结构与黑潮的具有高度一致性㊂虽然冷涡的温盐结构在次表层介于黑潮的和中国南海的之间,但是其盐度最大值与黑潮的较为相近,因此黑潮控制区脱落冷涡的温盐结构也与黑潮的更为接近㊂从黑潮西侧边缘脱落的冷涡和暖涡的温盐结构在次表层均介于黑潮的和中国南海的温盐结构之间(图8b)㊂但是由于脱落自黑潮的边缘,受黑潮高温高盐水的影响,冷涡和暖涡的盐度最大值均略高于中国南海水的㊂Copyright©博看网 . All Rights Reserved.238海洋科学进展39卷图8 O F E S数据得到的黑潮控制区脱落涡旋㊁黑潮西侧边缘脱落涡旋的平均温盐F i g.8 M e a nT-Sd i a g r a m s o f t h ew a t e rm a s s o f t h e e d d i e s f o r m e d i n t h eK u r o s h i o-c o n t r o l l e da r e a s a n d t h ew e s t e r ne d g e o f t h eK u r o s h i ob a s e do nO F E Sd a t a5结论利用1993 2013年O F E S(O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r)模式数据产品,统计分析了黑潮脱落并由吕宋海峡进入中国南海的中尺度涡(简称脱落涡旋)的特征及其流场㊁温度㊁盐度的三维结构和温盐结构,得到5点结论:1)一共有39个脱落涡旋(10个冷涡和29个暖涡),其中大部分脱落冷涡在黑潮西侧边缘生成,大部分脱落暖涡则在黑潮控制区(包括黑潮流套区)生成㊂与卫星观测结果不同的是,模式得到的脱落涡旋个数和出现频率明显偏低;涡旋的脱落位置更为集中,且更集中于海峡的北部㊂2)利用O F E S模式输出的S S H(S e aS u r f a c eH e i g h t)数据,统计分析得到脱落冷涡和脱落暖涡的平均半径分别为74.9k m和89.1k m,平均振幅分别为11.4c m和10.5c m,平均生存时长分别为101.4d和122.0d,平均迁移距离分别为672.7k m和854.4k m㊂前2个参数与卫星观测结果较为接近,但是后2个参数则明显增大㊂3)脱落冷涡和脱落暖涡均不是在每月或每年都有出现,平均每年脱落0.5个冷涡和1.4个暖涡㊂冷涡主要在春季脱落,暖涡脱落则是在秋季最频繁,冬季其次㊂4)基于O F E S模式输出的经向速度㊁纬向速度㊁位势温度和盐度剖面数据,研究脱落涡旋的三维结构分布,发现黑潮控制区或西侧边缘脱落的冷涡的垂向影响深度变化较大,而脱落暖涡的垂向影响深度一般达水深1000m以深㊂温度的垂向影响深度与脱落涡旋的垂向影响深度较为一致,盐度的垂向影响深度则较浅㊂5)对比黑潮控制区和黑潮西侧边缘脱落的中尺度涡平均温盐结构和中国南海㊁黑潮的平均温盐结构,发现脱落涡旋的温盐结构受黑潮的影响较大㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1] Z H A N GZG,WA N G W,Q I U B.O c e a n i cm a s s t r a n s p o r t b y m e s o s c a l e e d d i e s[J].S c i e n c e,2014,345(6194):322-324.[2] S U N XP.H y d r o g r a p h y o fC h i n a a d j a c e n t s e a s a n dn e i g h b o r i n g w a t e r s[M].B e i j i n g:O c e a nP r e s s,2008:7-16.孙湘平.中国近海区域海洋[M].北京:海洋出版社,2008:7-16.[3] S UJL.O v e r v i e wo f t h e S o u t hC h i n a S e a c i r c u l a t i o n a n d i t s i n f l u e n c e o n t h e c o a s t a l p h y s i c a l o c e a n o g r a p h y o u t s i d e t h e P e a r l R i v e r E s t u a r y[J].C o n t i n e n t a l S h e l fR e s e a r c h,2004,24:1745-1760.[4] Z H E N G Q A,T A IC K,HUJY,e t a l.S a t e l l i t ea l t i m e t e ro b s e r v a t i o n so f n o n l i n e a rR o s s b y e d d y K u r o s h i o i n t e r a c t i o na t t h eL u z o nS t r a i t[J].J o u r n a l o fO c e a n o g r a p h y,2011,67(4):365-376.Copyright©博看网 . All Rights Reserved.2期王鼎琦,等:进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征 基于O F E S模式数据239 [5] L IW,L I U Q Y,Y A N G HJ.P r i n c i p a l f e a t u r e so f o c e a nc i r c u l a t i o n i nt h eL u z o nS t r a i t[J].J o u r n a l o fO c e a n U n i v e r s i t y o fQ i n g d a o,1998,28(3):345-352.李薇,刘秦玉,杨海军.吕宋海峡海洋环流的基本特征[J].青岛海洋大学学报,1998,28(3):345-352. [6] WA N G XD,L IW,Q IY Q,e t a l.H e a t,s a l t a n dv o l u m e t r a n s p o r t b y e d d i e s i n t h e v i c i n i t y o f t h eL u z o nS t r a i t[J].D e e p-S e aR e s e a r c hⅠ:O c e a n o g r a p h i cR e s e a r c hP a p e r s,2012,61:21-33.[7] N A NF,X U E HJ,Y U F.K u r o s h i o i n t r u s i o n i n t o t h eS o u t hC h i n aS e a:a r e v i e w[J].P r o g r e s s i nO c e a n o g r a p h y,2015,137:314-333.[8] C A R U S O MJ,G AWA R K I E W I C ZGG,B E A R D S L E YRC.I n t e r a n n u a l v a r i a b i l i t y o f t h eK u r o s h i o i n t r u s i o n i n t h e S o u t hC h i n a S e a[J].J o u r n a l o fO c e a n o g r a p h y,2006,62:559-575.[9] K U O YC,C H E R NCS,Z H E N GZ W.N u m e r i c a l s t u d y o n t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h eK u r o s h i o c u r r e n t i n t h eL u z o nS t r a i t a n d am e-s o s c a l e e d d y[J].O c e a nD y n a m i c s,2017,67:369-381.[10] Z H E N G Q A,HOCR,X I ELL,e t a l.Ac a s e s t u d y o f aK u r o s h i om a i n p a t h c u t-o f f e v e n t a n d i m p a c t s o n t h e S o u t hC h i n a S e a i n f a l l-w i n t e r2013-2014[J].A c t aO c e a n o l i g i c aS i n i c a,2019,38(4):12-19.[11] L IL,S UJL,X UJ P.D e t a c h e dK u r o s h i o r i n g s i n t h e S o u t hC h i n a S e a[J].T r o p i cO c e a n o l o g y,1997,16(2):42-57.李立,苏纪兰,许建平.南海的黑潮分离流环[J].热带海洋,1997,16(2):42-57.[12] L IYC,L IL,L I N M S,e t a l.O b s e r v a t i o no fm e s o s c a l e e d d y f i e l d s i n t h e s e a s o u t h w e s t o fT a i w a nb y T O P E X/P O S E I D O Na l t i m e t e rd a t a[J].H a i y a n g X ue b a o,2002,24(S u p p l.1):163-170.李燕初,李立,林明森,等.用T O P E X/P O S E I D O N高度计识别台湾西南海域中尺度强涡[J].海洋学报,2002,24(S u p p l.1):163-170.[13]J I A YL,L I U Q Y.E d d y s h e d d i n g f r o m K u r o s h i ob e n da tL u z o nS t r a i t[J].J o u r n a l o fO c e a n o g r a p h y,2004,60:1063-1069.[14] Y U A NDL,H A N W Q,HUDX.S u r f a c eK u r o s h i o p a t h i n t h eL u z o nS t r a i t a r e a d e r i v e d f r o ms a t e l l i t e r e m o t e s e n s i n g d a t a[J].J o u r n a lo fG e o p h y s i c a lR e s e a r c h,2006,111(C11):C11007.[15] C A OLL,J I A YL,S H I P.S t r u c t u r e o f t h e t e m p e r a t u r e i n t h e n o r t h e r nS o u t hC h i n aS e a,d u r i n g t h e a n t i c y c l o n i c e d d y s h e d d i n g f r o mt h eK u r o s h i ob e n d[J].M a r i n e S c i e n c eB u l l e t i n,2006,25(5):77-83.曹丽丽,贾英来,施平.黑潮反气旋涡脱落时南海北部的海温分布[J].海洋通报,2006,25(5):77-83.[16] WA N G DX,X U H Z,L I NJ,e t a l.A n t i c y c l o n i c e d d i e s i n t h en o r t h e a s t e r nS o u t hC h i n aS e ad u r i n g w i n t e r2003/2004[J].J o u r n a l o fO c e a n o g r a p h y,2008,64(6):925-935.[17] L I UZ H,C H E N XR,Y UJ C,e t a l.K u r o s h i o i n t r u s i o n i n t o t h e S o u t hC h i n a S e aw i t h a n a n t i c y c l o n i c e d d y:e v i d e n c e f r o mu n d e r w a t e rg l i d e r o b s e r v a t i o n[J].J o u r n a l o fO c e a n o l o g y a n dL i m n o l o g y,2019,37(5):1469-1480.[18] WA N G DQ,F A N GG H,Q I U T.T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e d d i e s s h e d d i n g f r o m K u r o s h i o i n t h eL u z o nS t r a i t[J].O c e a n o l o g i a e t L i m n o-l o g i aS i n i c a,2017,48(4):672-681.王鼎琦,方国洪,邱婷.吕宋海峡黑潮脱落涡旋的特征分析[J].海洋与湖沼,2017,48(4): 672-681.[19] K A N GL,C H E N YL,WA N GF,e t a l.A n a l y s i s o n t h e n o r t h e q u a t o r i a l c u r r e n t b i f u r c a t i o nu s i n g O F E S o c e a nm o d e l d a t a[J].O c e a n o-l o g i ae tL i m n o l o g i a S i n i c a,2013,44(6):1442-1450.康霖,陈永利,王凡,等.基于O F E S模式数据的北赤道流分叉研究[J].海洋与湖沼,2013,44(6):1442-1450.[20] MA S UMO T OY,S A S A K IH,K A G I MO T OT,e t a l.Af i f t y-y e a r e d d y-r e s o l v i n g s i m u l a t i o n o f t h ew o r l d o c e a n-P r e l i m i n a r y o u t c o m e s o fO F E S(O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r)[J].J o u r n a l o fE a r t hS i m u l a t o r,2004,1:35-56.[21] A s i a-P a c i f i cD a t aR e s e a r c hC e n t e r.O G C Mf o r t h eE a r t hS i m u l a t o r(O F E S)o c e a nm o d e l p r o d u c t[E B/O L].[2020-03-13].h t t p:ʊa p d r c.s o e s t.h a w a i i.e d u/l a s_o f e s/v6/d a t a s e t?c a t i t e m=2.[22] C HA I G N E A U A,G I Z O L M E A,G R A D O SG.M e s o s c a l e e d d i e s o f f P e r u i n a l t i m e t e r r e c o r d s:i d e n t i f i c a t i o n a l g o r i t h m s a n d e d d y s p a t i o-t e m p o r a l p a t t e r n s[J].P r o g r e s s i nO c e a n o g r a p h y,2008,79(2/3/4):106-119.[23]S O U Z AJM AC,MO N T E G U TCB,T R A NPYL.C o m p a r i s o nb e t w e e n t h r e e i m p l e m e n t a t i o n s o f a u t o m a t i c i d e n t i f i c a t i o n a l g o r i t h m sf o r t h e q u a n t i f i c a t i o na n d c h a r a c t e r i z a t i o no fm e s o s c a l e e d d i e s i n t h eS o u t hA t l a n t i cO c e a n[J].O c e a nS c i e n c e,2011,7(3):317-334.[24] N E N C I O L IF,D O N GC M,D I C K E YT,e t a l.Av e c t o r g e o m e t r y-b a s e d e d d y d e t e c t i o n a l g o r i t h ma n d i t s a p p l i c a t i o n t o a h i g h-r e s o l u t i o nn u m e r i c a lm o d e l p r o d u c ta n dh i g h-f r e q u e n c y r a d a rs u r f a c ev e l o c i t i e s i nt h es o u t h e r nC a l i f o r n i aB i g h t[J].J o u r n a lo fA t m o s p h e r ea n d O c e a n i cT e c h n o l o g y,2010,27(3):564-579.Copyright©博看网 . All Rights Reserved.240海洋科学进展39卷C h a r a c t e r i s t i c s o f t h eE d d i e s S h e dF r o mt h eK u r o s h i o i n t o t h e S o u t hC h i n a S e a:B a s e d o n t h eO F E SO c e a n M o d e lD a t aWA N G D i n g-q i1,2,F A N G G u o-h o n g2,3,X U T e n g-f e i2,3,Q I U T i n g4(1.C o l l e g e o f O c e a n i c a n dA t m o s p h e r i cS c i e n c e s,O c e a nU n i v e r s i t y o f C h i n a,Q i n g d a o266100,C h i n a;2.F i r s t I n s t i t u t e o f O c e a n o g r a p h y,MN R,Q i n g d a o266061,C h i n a;3.L a b o r a t o r y f o rR e g i o n a lO c e a n o g r a p h y a n d N u m e r i c a lM o d e l i n g,P i l o tN a t i o n a lL a b o r a t o r y f o rM a r i n eS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y(Q i n g d a o),Q i n g d a o266061,C h i n a;4.E a s tC h i n aS e aF o r e c a s t i n g C e n t e r,S O A,S h a n g h a i200136,C h i n a)A b s t r a c t:T h e e d d i e s s h e d f r o mt h eK u r o s h i o i n t o t h e S o u t hC h i n a S e a a r e v e r y i m p o r t a n t f o r t h ew a t e r e x-c h a n g e,h e a t a n dm a s s t r a n s p o r t b e t w e e n t h eK u r o s h i o a n d t h e S o u t hC h i n a S e a.U s i n g t h eO G C Mf o r t h e E a r t hS i m u l a t o r(O F E S)o c e a nm o d e l p r o d u c t f r o m1993t o2013,w e a n a l y z e t h e s t a t i s t i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h r e e-d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e o f t h e e d d i e s.B o t h t h eO F E S a n d a l t i m e t e r d a t a s h o wt h a t1)m o s t o f c y-c l o n i ce d d i e sw e r es h e df r o mt h ew e s t e r ne d g eo f t h eK u r o s h i o,w h i l e m o s to fa n t i c y c l o n i ce d d i e sw e r e f o r m e dw i t h i n t h eK u r o s h i o-c o n t r o l l e d a r e a s,a n d2)t h en u m b e r o f t h e a n t i c y c l o n i c e d d i e s f a r e x c e e d t h a t o f t h e c y c l o n i c e d d i e s.T h en u m b e r o f t h e e d d i e s a n d t h e o c c u r r e n c e f r e q u e n c y o f s h e d d i n g r e v e a l e db y t h e O F E Ss e a s u r f a c eh e i g h t d a t a a r e r e l a t i v e l y l o wc o m p a r e d t h o s e r e v e a l e d f r o mt h e a l t i m e t r y d a t a.T h e a f-f e c t e dd e p t hb y t h e c u r r e n t a n o m a l y a s s o c i a t e dw i t h t h e c y c l o n i c e d d i e s v a r i e sw i t h t h e e d d y f o r m a t i o n a r e-a,w h i l e t h e a f f e c t e dd e p t h r e l a t e d t o a n t i c y c l o n i c e d d i e s u s u a l l y r e a c h e s o v e r1000m.T h e a f f e c t e dd e p t h b y t h e p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e i n d u c e db y e d d i e sm a t c h e s t h e o n e a f f e c t e db y t h e c u r r e n t a n o m a l y,w h i l e t h e d e p t ha f f e c t e d b y t h e s a l i n i t y i s r e l a t i v e l y s h a l l o w e r.A n a l y s i s a l s o s h o w s t h a t t h e t h e r m o h a l i n e s t r u c t u r e o f t h e e d d i e s i s g r e a t l y a f f e c t e db y t h eK u r o s h i o.K e y w o r d s:e d d y s h e d b y t h e K u r o s h i o;S o u t h C h i n a S e a;K u r o s h i o;O F E S(O G C M f o rt h e E a r t h S i m u l a t o r)R e c e i v e d:A p r i l13,2020Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。
夏季副热带西北太平洋地区大气涡旋空间分布特征的初步研究
２ １ 资 料及 研究 范 围 ．
本 文使用 １ ８ － ２ ０ ９ ５ ０ ２年 夏 季 ６ ７ ８月 欧洲 中 ，， 期 天 气 预 报 中 心 （ ＣＭＷＦ）的 再 分 析 资 料 Ｅ
收 稿 日期 ： ０ ７０ — ５ 修 订 日期 ： ０ ７０ － ５ ２ ０ — ２０ ； ２ ０ — ８０ 。
中图 分 类 号 ： ７ ２ ５ Ｐ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：２ ３４ ９ （ ０ ８ ０ — ０ ００ ０ ５ — １ ３ ２ ０ ） ２０ ２ — ６
ｌ 引言
涡 旋是 大气 环 流 系统 的一个 重 要 成 员 ， 涡旋 对
结 构 和活动 的研 究 历 来 受 到 人 们 的 重视 。Ｂ ｒｙｅ ａｒ ｔ
代 刊 ， 罗哲 贤 ，李 春 虎。 ，余 晖 ，滕 代 高
（． １ 国家 气 象 中心 ， 京 １ ０ ８ ； ． 京 信 息 工 程 大 学 遥 感 学 院 ， 苏 南 京 ２０ ４ ；． 东 省 气 象 局 ， 东 济 南 北 ００ １ ２南 江 １０ ４ ３ 山 山 ２ ００ ；．上 海 台风 研 究 所 ， 海 ２ ０ ３ ；５ ５００４ 上 ０ ０ ０ ．浙 江 省 气 象 局 ， 江 杭 州 ３ Ｏ １ ） 浙 １Ｏ ７
洋 区域 三种 涡旋 的平 均 空 间分 布 特 征 ； ５节 分 析 第 三种类 型 涡旋个 体 强 度 的 年 际变 化 特 点 ； ６节 是 第 结 论 和讨论 。
弱； 西太平 洋爆 发性 气 旋 主要 发 生 在 日本 以东 及 以
南洋 面上 ， 具有 连续 爆发 性特 征 。Ｋｅ ｔａ．３ 出 ｙｅ １［ 提 ３
摘要 ：应用 １８ － ２ ０ ９５ ０ ２年夏季欧 洲 中期天 气预报 中心 （ Ｃ Ｅ ＭＷＦ 的 ４ ） ０ａ再分 析 资料 ， 步分 析 了副 初 热带西北太平 洋 区域 温 带气旋 、 热带 气旋和 高 空冷 涡三种 涡旋 的 三维结构 及 其 时空分 布特 征 。结果
动力气象-复习题20
动力气象学习题集一、名词解释1.地转平衡：2.f平面近似：3.地转偏差：4.尺度分析法：5.梯度风：6.地转风：7.正压大气：8.斜压大气：9.大气行星边界层：10.旋转减弱：11.埃克曼抽吸：12.波包迹：13.环流：14.环流定理：15.埃克曼螺线：16.梯度风高度：17.非频散波：18.微扰法（小扰动法）：19.声波：20.重力外波：21.Boussinesq近似：22.正压不稳定：23.斜压不稳定：二、判断题1.中纬度地转运动准水平的原因之一是重力场的作用使大气质量向靠近地球固定边界一薄层中堆积，从而制约了铅直气压梯度，限制了大气运动的铅直尺度。
2.等压面图上，闭合高值等高线区域，等压面是下凹的，在闭合低值等高线区域，等压面是上凸的。
3.小尺度运动不满足静力平衡条件，但仍然可以用p坐标系运动方程组描述他们的运动规律。
4.压高公式说明，气层厚度正比于平均温度，气压随高度按指数单调递减，且平均温度愈低，气压随高度递减愈慢，反之亦然。
5.如果运动是绝热、无摩擦和定常运动，且周围无水汽交换，那么单位质量湿空气的显热能、位能、动能、潜热能之和守恒。
6.有效位能是动能唯一的“源”，但不是唯一的“汇”。
7.风随高度分布的对数定律是指在不稳定条件下，近地面层的风速分布特征。
8.不规则湍涡运动会引起动量和其它物理量的输送，它的最小单位是分子。
9.动力气象学是流体力学的一个分支。
10.物理量的空间分布称为物理量场。
11.气压梯度力反比于气压梯度。
12.速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。
13.笛卡尔坐标系中的三个基本方向在空间中是固定的，球坐标系中的三个基本方向随空间点是变化的。
14.大气运动被分成大、中、小尺度是按照时间尺度划分的。
15.当f处于系数地位不被微商时，取f=f0；当f处于对y求微商地位时，取d f/d y=常数，此种处理方法称为β平面近似。
16.连续方程一级简化后，说明整层大气是水平无辐散的。
南海及西北太平洋卫星高度计资料分析：海洋中尺度涡统计特征
卫星 高度计 的数 据 进 行对 比 ， 到 了 中尺 度 涡 的各 得
种统计 特 征 ¨ 由此 可见 ， ． 以前 的研 究 或 主要 关 注
区域 或全 球海洋 海 面 高度 的变 化 特 征 ， 集 中 于对 或 中尺度 涡 的个数 、 续 时 间 等 涡旋 自身 特 征 的统 计 持
分 布 ． ｈ ｌ ｎ等 （ ０ ７ 通 过 分 析 ｌ ａ １９ Ｃ ｅｔ ｏ ２０ ） Ｏ （ ９ ２～
时 间尺度 约 为几 天 至几 个 月 的海 洋 涡 旋． 为 海 洋 作 中一 种特 殊 的 中尺度 现 象 ， 尺度 涡 对 大 洋 的能 量 中 传 输起 到 重要 的作 用 Ｊ南 海 和西 北 太 平 洋 的 中尺 ． 度涡 活动 十分 活跃 ， 机制 也 较 为复杂 ， 究该 区域 中 研 尺度 涡 的各种 特征 ， 于进 一 步认 识 这 两 个 区域 的 对 海 洋环 流 有重要 意 义 ．
分析 ， 而缺 乏探 讨 中尺度 涡活动 与海 面高度 变化 、 涡 度 等 的联 系． 外 ， 另 这些 研究 所用 的数 据长 度也相 对
中尺度 涡在形 态 上表 现为 一 系列 闭合 的海 面高 度等
收 稿 日期 ：０ ００ －６ ２ １－５２
个 中尺度 涡产 生 ， 准 差分 别约 为 ６个和 ４ 标 １个 ， 占各 自月平 均值 的 １ ％． 均 ９ 中尺度 涡主 要 集 中分 布在 南海 东北 部 、 南 东部 和黑 潮流 轴 附近 海域． 越 涡动能 、 面高度 距平均 方根 以及 涡度均 方根 的空 海
间分布 大致 与涡旋 个数 分布一致 ， 在 西北太平 洋的低 纬海 区和 黑潮延伸体 区域 则不甚 吻合． 但 在相 同
北太平洋夏季海温的时空变化特征
北太平洋夏季海温的时空变化特征罗竟成;汪兰【期刊名称】《绿色科技》【年(卷),期】2015(000)003【摘要】利用NOAA ，NCEP和NCAR的1854～2009年北太平洋区域（10°S －60°N ，120°E －80°W ）海表温度（SST ）资料，采用EOF、谐波分析和小波分析等方法，详细探讨了北太平洋夏季（6～8月）SST 的时空变化特征。
结果表明：160年来北太平洋夏季SST的空间变化主要分为3种模态，第一横模态为全区一致型，该模态振幅最大值中心位于菲律宾群岛附近的暖池区；第二模态为东西差异型即ENSO模态，该模态反映了中东太平洋SST与西太平洋暖池的反位相变化。
第三模态为南北差异型，反映了东北太平洋SST 与赤道太平洋SST的南北反位相变化，振幅中心位于阿拉斯加湾暖流附近。
北太平洋SST具有显著的年际、年代际和多时间尺度的周期变化特征。
北太平洋SST年际变化显著的区域位于：日本海一带，我国大陆以东洋面，北太平洋中部30°N附近，北太平中部45°N 附近，北美海岸山脉以西，墨西哥以西，赤道中、东太平洋亚洲大陆一带洋面。
北太平洋SST从19世纪50年代中期至20世纪70年代末期偏低，20世纪80年代初期至今呈持续上升趋势。
北太平洋SS T具有周期为3～6年的年际变化，还叠加有周期分别为21.11年，27.86年，18.28年的年代际变化。
北太平洋SST高值年和低值年分别与厄尔尼诺年和拉尼娜年对应。
%Utilizing the data of sea surface temperature (SST) from NOAA ,NCEP and NCAR between 1854 to 2009 in the North Pacific area (10°S - 60°N ,120°E -80°W) and adopting several analytical methods ,in‐cluding EOF ,harmonic analysis and waveletanalysis ,the article explores the spatial - temporal variation characteristics of North Pacific SST in summer (June to August) in details .The results are shown as follow :(1) In recent 160 years ,the variation of the North Pacific SST in summer can be divided into three modes . The first one is the all the same mode ,whose center of maximum amplitude is located in the warm pool near the Philippine Islands ;the second one is East -west different mode ,namely the ENSO mode ,which reflects the anti-phase variation of SST in central and eastern Pacific and in the warm pool of western Pacific .The third one is South-north different mode ,which reveals the north-south anti-phase variation of SST in the Northeast Pacific and in the equatorial Pacific ,and its amplitude center is located near the warm current of Gulf of Alaska .(2) North Pacific SST has significant features of inter -annual ,inter -decadal and multi-time scale periodic variation .The area having significant inter-annual variations of the North Pacific SST lo‐cates in the Sea of Japan area ,w hich is in the oceans surface of east of China ,near the 30 ° N of the central North Pacific ,near the 45 ° N of central North Pacific ,in the west of the coast ranges of North America and in the west of Mexico ,and in the ocean surface of central equator ,eastern Pacific and the Asian continent . The North Pacific SST was a little low from the middle of 1850s to the late of 1970s ,while it has continued to rise since the early of 1980s till now .The North Pacific SST has a period of 3-6 years'inter-annual vari‐ation .In addition ,its period of inter -decadal variation is 21 .11 years ,27 .86 years and 18 .28 years .T he North PacificSST's high -value-year and low -value-year respectively corresponds to El Nino year and La Nina year .【总页数】7页(P26-32)【作者】罗竟成;汪兰【作者单位】四川省甘孜州气象局，四川康定626000;四川省泸州市气象局，四川泸州646000【正文语种】中文【中图分类】P731.21【相关文献】1.850 hPa夏季西太平洋副高的年际变化及其与赤道东太平洋海温异常的关系 [J], 葛翔;韩永清2.夏季西北太平洋大气环流异常及其与热带印度洋——太平洋海温变化的关系 [J], 晏红明;李清泉;袁媛;李崇银3.印度洋和北太平洋海温与夏季西太平洋副热带高压长期变动的关系 [J], 蒋国荣;沙文钰4.夏季北印度洋海温异常对西北太平洋低层反气旋异常的影响 [J], 黄刚;胡开明5.西太平洋次表层海温异常与北赤道流异常海温西传 [J], 陈锦年;何宜军;许兰英;宋贵霆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
热带MJO关联的低频主模态及其与中国东部夏季降水的关系
异 常 交替 ，在 １９７５年 有绝 对 值最 大 的负 异 常 ，就 第一 模 态 时 间系数 总体而 言 ，ＭＪＯ正 异常年份相 对较 多 ，见 图 ２（ａ）。在 第 二模 态 中 ，以 １９８０年作 为时 间 节点 ，１９８０年 前 以负 异 常 居 多 ，１９８０年后 以正 异常 居 多 ，见 图 ２（ｂ）。１９７７年 、１９７３年 、 １９９０年 、２０１０年 的时 间 系 数 绝对 值 ＞５，ＭＪＯ为 较 典 型 的负 异 常 ，对 应 空 间特 征在 中 国东 南部 及 南海 地 区 为 正距 平 区 域 。而在 西北 太平 洋地 区为 反相 的负距平 区域 。
现 代 农业 科技 ２０１８年 第 ３期
资源 与环 境科 学
热 带 ＭＪＯ 关联 的低 频 主模 态及 其与 中国 东部 夏季 降水 的关 系
陈 晶 彭英超
（青 海 省 黄 南 州 气 象 局 ，青 海 同 仁 ８１１３９９）
摘 要 通过 对 夏 季西 太平 洋到 印度 洋 ＭＪＯ动 能 的低 频 资 料作 ＥＯＦ分 解 ，得 到 其 ２个 主要 模 态 ，并 通过 相 关 回归等 方 法分 析 了热 带 ＭＪＯ 关联 的低 频 主模 态演 变特征 及 其 与 中国 东部夏 季 降水 的 关 系。结果 表 明 ，季 节 内振 荡动 能的低 频 第一模 态的 主要 特 征表 现 为在低 纬 度 到 热带 西 太平 洋与 热 带 印度 洋反相 变化 ，且 主 要 的大 值荷 栽 中心 在 西太 平 洋到 印度 洋 ，而 第二 模 态 则表现 为 热带 西太 平 洋地 区 西部与 东北部 中低 纬 度反 相 变化 特征 。正 异 常对 应 热带 西 太平 洋地 区和印 度尼 西 亚 附近地 区的对 流上 升运 动 。这 ２个模 态均 与 我 国 东部 夏 季 降 水 异 常有一 定 的联 系 ，ＭＪＯ异常偏 强 时 ，有 利 于我 国 东北地 区 降水偏 多。
卫星高度计资料揭示的冬季南海吕宋冷涡的双涡结构
卫星高度计资料揭示的冬季南海吕宋冷涡的双涡结构孙成学;刘秦玉【摘要】The Luzon Cold Eddy is one of the most important eddies in the South China Sea. Using the high-resolution satellite altimeter data, the authors found that the Luzon Cold eddy may be consisted of two cyclonic eddies: one is located to the west of the Luzon Island (LCE1) and the other is to the northwest of the Luzon Island (LCE2). Using the correlation analysis and power spectrum analysis, the relative contributions of wind stress and the Kuroshio are estimated respectively. It is shown that LCE1 only appears in winter and has a close relation with the local wind stress curl west of the Luzon Island; LCE2 shows intraseasonal variation and appears on the west side of the Kuroshio in the Luzon strait during the whole year and therefore could be caused by the Kuroshio.%吕宋冷涡是南海海洋环流系中最重要的涡旋之一.利用卫星高度计资料时空较高分辨率的优势,发现冬季吕宋冷涡有可能是由2个气旋式涡旋所组成的,一个气旋式涡旋位于吕宋岛的西侧(LCEl),另一个位于吕宋岛的西北(LCE2).利用相关分析、功率谱分析等,估计了局地风应力和黑潮在形成吕宋冷涡过程中各自的贡献.研究结果表明,LCE1只存在于冬季,与吕宋岛西侧局地的风应力旋度有关；LCE2位于进入吕宋海峡的黑潮的西侧,全年存在,可能是由黑潮所诱生的气旋式涡旋,其变化主要周期为季节内振荡.【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2011(030)003【总页数】7页(P9-15)【关键词】吕宋冷涡;南海;风应力;黑潮【作者】孙成学;刘秦玉【作者单位】中国海洋大学,物理海洋实验室,海洋-大气相互作用与气候实验室,山东青岛266100;中国海洋大学,物理海洋实验室,海洋-大气相互作用与气候实验室,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】P731吕宋冷涡作为南海两大季节尺度的涡旋之一,它的存在性早已被多次的观测事实所证明。
问题4 热量收支(热点题型狂练)-2024年高考地理热点题型直击
收支类问题4热量收支（真题回顾·提分干货·热点狂练）真题统计考点分布考情分析/热点解读2024年浙江1月卷第24~25题海——气之间的热量交换温度的特征及变化都能从热量收支的角度进行分析，而温度在地理事象相互关系的分析中，处于极其重要的位置，这就决定了热量收支分析在高考试题中极高的考查频次。
高考常以区域温度统计图表、等温线图等为材料，从大气运动、海一气相互作用等角度切入命题。
2022年辽宁卷第14~16题影响气温的因素2022年福建卷第4~6题温度变化特征及其影响因素2021年北京卷第3~4题影响气温的因素…………（2024·浙江1月卷·24~25题）海—气间通过潜热（海水蒸发吸收的热量或水汽凝结释放的热量）、长波辐射等方式进行热量交换，并通过大气环流和大洋环流调节不同纬度间的水热状况。
下图为北半球夏季大气潜热释放对局地气温变化的贡献。
完成下面小题。
注：垂直方向为非等高比例1．关于大气潜热释放的纬度差异及其主要原因的说法，正确的是（）A．0°～10°潜热释放高度较高，气流辐散上升强烈B．30°～40°潜热释放数量较少，信风干燥抑制蒸发C．50°～60°潜热释放高度较低，锋面气旋抬升受限D．80°～90°潜热释放数量最少，极地东风摆动较小2．在海—气系统内部（）A．大气降水，将能量直接传递给了海洋表面B．大气辐射和运动，消耗从海洋获取的热量C．海面反射太阳辐射，增加了大气潜热释放D．海面水分蒸发凝结，促使海水产生了运动【答案】1．C 2．B【解析】1．0°-10°气流辐合上升强烈，而不是辐散，A错误；信风干燥有利于蒸发，B错误；50°-60°气温较低，锋面气旋抬升受限，因此潜热释放高度较低，C正确；极地东风风力强劲，极地东风摆动较小利于蒸发，有利于潜热释放，D错误。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于局地多尺度能量涡度分析法（MS—EVA）的北半球夏季西太平洋MJO动能分析作者：卢慧超梁湘三容逸能来源：《大气科学学报》2017年第02期摘要采用局地多尺度能量涡度分析法（MS-EVA）和基于MS-EVA的局地正则传输与不稳定性理论对北半球夏季MJO的动能变化进行了诊断分析。
结果表明：1）引起对流层上层和下层MJO动能变化的主要影响因素是有效位能转换和气压梯度力做功，其中有效位能转换在对流中心以北有明显的正的大值带，是MJO的主要动能源；气压梯度力做功则主要是将从有效位能转换而来的动能在空间重新分布。
2）引起对流层中下层MJO动能变化的主要因素是动能跨尺度传输作用，其中大尺度向MJO尺度的跨尺度传输在对流中心附近表现为明显的正值，因此是该高度上MJO的动能源，并受5～15°N区域上空正压不稳定制约。
3）MJO与天气尺度系统间的动能传输则主要表现为MJO的动能汇，其与MJO环流场分布以及MJO对天气尺度波动动量通量的平流输送有关。
关键词 MJO（Madden-Julian Oscillation）多尺度能量涡度分析（MS-EVA）多尺度子空间变换正则传输 MJO动能西太平洋热带大气环流具有复杂的多时空尺度变率，如年际变率、季节循环、中尺度天气过程等。
大气低频变化是连接天气尺度与季节平均尺度的桥梁，是无缝隙预报的重要组成部分。
因此对大气低频振荡进行研究至关重要，而热带大气低频振荡的主要模态是MJO（Madden-Julian Oscillation）。
自从20世纪70年代初，Madden and Julian（1972）在研究热带大气时发现MJO以来，由于其自身结构及动力机制的复杂性，有关MJO动力机制的理论研究一直是中外研究的热点问题（陶丽等，2015；周伟灿等，2015）。
MJO的能量学研究在某种程度上可以作为MJO动力学机制理论研究的参考。
早在1988年，朱乾根等人从能量分析的角度指出低频振荡的主要能量源是正压不稳定能量的传输和斜压不稳定能量的转换（Zhu and Zhi，1988），从理论上验证了能量跨尺度传输的重要性；1990年，Sheng and Hayashi（1990a，1990b）指出MJO尺度动能来自MJO与另外两个天气时间尺度之间的相互作用，即能量传输的三角法则；之后，相关研究发现MJO尺度一天气尺度系统的垂直倾斜结构有利于涡动动量传输项将MJO尺度的有效位能向大尺度水平动能传输（Mapes et al.，2006；Khouider and Majda，2006，2007；Kiladis et al.，2009；Wang and Liu，2011；Liuand Wang，2013），从而揭示了动能向有效位能跨尺度转换的重要意义；Hsu and Li （2011）把流场分为大尺度和MJO尺度，通过讨论非线性项对波动动能的贡献，进一步研究MJO尺度流场和天气尺度波动的相互作用，得出动能可以在不同尺度的系统问传输。
但天气尺度如何影响MJO的发生发展尚待揭示；最近，Zhou et al.（2012）研究了MJO的动能收支分析，指出MJO动能的主要来源是气压梯度力做功项和有效位能向动能的转换项，但是天气尺度对大尺度的升尺度能量传输机制尚不清楚。
从MJO的发展和传播路径来看，在其发生发展过程中会有不稳定能量的输入促使其发展，而且其不稳定性具有时间间隙性和空间局地性；此外，不稳定过程往往具有高度非线性、多尺度交互相关的特征。
在传统框架下，多尺度分解、多尺度能量概念的引入与多尺度的能量局地性是相左的（数理分析详见Liang and Robinson，2005；Liang and Anderson，2007）。
因此，传统上用于诊断稳定性的方法很难完全信实得表征观测到的实际动力过程。
为了克服传统能量诊断方法在讨论非线性问题上的局限性，Liang and Anderson（2007）提出了一种新的诊断方法，即局地多尺度能量涡度分析法（localized Multi-Scale Energy and Vorticity Analysis，简称MS-EVA）。
该方法建立在Liang and Anderson（2007）创建的一套新的泛函工具（即多尺度子空间变换，Mutiscale Window Transform，MWT）的基础上，不含任何假设（完全非线性），并且在理论上证明了其所得能量传输与经典地球流体不稳定性的精确对应关系。
北半球夏季热带太平洋的多尺度天气气候系统明显增强（例如台风多发于夏季），且对我国天气气候有着较强的影响。
因此对夏季MJO进行能量研究对于分析其动力机制以及跨尺度相互作用有着极为重要的参考意义。
本文将采用MS-EVA方法，集中讨论北半球夏季MJO的动能转换和传输过程，试图对前人的跨尺度能量传输研究进行验证和完善。
1数据和MJO合成1.1资料本文使用的资料包括：1）欧洲中心ERA Interim逐日三维风场、温度场和高度场资料；2）以及NOAA的逐日向外长波福射（简称OLR）资料。
所用资料的空间分辨率均为2.5°×2.5°，资料长度1988—2010年共23 a。
1.2 MJO合成采用傅里叶变换处理北半球夏季区域（110～160°E，0～30°N）（北半球夏季西太平洋地区MJO动能在此区域变化最为明显）平均OLR场，得到功率谱如图1所示。
可见，在季节内尺度（20～100 d）和天气尺度（小于10 d）分别存在明显的峰值，并且峰值均超过红噪线和95%的置信度检验。
据此将原始环流场分解为大尺度、MJO尺度和天气尺度场。
本文根据澳大利亚Wheeler and Hendon（2004）定义的MJO指数对MJO进行合成（http：∥.au/climate/mjo/）。
MJO指数是通过EOF分析选取最主要的2个主成分进行平方求和即可得到MJO的强度。
MJO可以分为8个位相，代表了MJO的位置（Wheeler and Hendon，2004）。
本文先运用MS-EVA对1988—2010年逐年进行计算，再综合选取夏季（6—8月）MJO指数大于1的强MJO事件按照8个位相进行合成，得到合成的MJO事件。
2局地多尺度能量涡度分析法（MS-EVA）简介2.1 MS-EVA理论基础3合成MJo的MS-EVA诊断分析3.1 MJO动能分析图2是8个位相合成的北半球夏季（6-8月）MJO尺度动能的100～1000 hPa垂直平均的标准差分布图。
由图可见，西太平洋上空MJO尺度动能垂直平均标准差在120～160°E、10～20°N存在大值区，表明该区域的MJO尺度动能变化强烈，下文将着重对该区域进行分析。
图3分别为MJO尺度动能（简称MJO KE）在120～160°E、10～20°N处的垂直剖面（图3a）、MJOKE与OLR随时间变化的曲线（图3b）以及MJOKE变化率在西太平洋地区的水平分布（图3c）。
图3a中MJO KE大值分别位于对流层中下层和对流层顶附近。
并且在5—7位相时，对流层中低层700hPa附近的MJO KE明显增强；而从图3b可见随着负OLR（即对流中心）在5—7位相移至西太平洋上空，MJO KE明显升高；图3c中MJO KE变化大值中心位于对流中心以北，意味着在对流以北MJO尺度动能变化明显。
下文将通过分析影响动能变化的各个因子探究造成出该地区MJO尺度动能异常强烈的主要影响因子。
3.2西太平洋上空MJO动能收支分析3.2.1 MJO影响动能收支各项比重上述研究得出5—7位相时北半球夏季西太平洋上空MJO尺度动能变化最为明显，所以下文对该时期西太平洋上空区域进行重点研究。
首先选取西太平洋上空具有代表性的区域（120～160°E，10～20°N），研究其动能收支各项的比重。
值得注意的是，前人验证此处存在明显的正压不稳定能量传输，即动能在MJO活跃位相时期由MJO尺度传输至天气尺度系统促进了该处天气尺度的发生发展（Hsu and Li，2010；何洁琳等，2012），故对此处MJO能量收支的研究具有重要意义。
图4表示5—7位相西太平洋地区（120～160°E，10-20°N）在100～1000 hPa上求平均得出的MJO动能收支各项。
如图4所示，动能在此期间的整体收支为正，影响MJO动能变化的最主要的两项是有效位能向动能的转换项（BUOY）以及气压梯度力做功项（QP）。
有效位能向动能的转换项和大尺度—MJO尺度动能传输项（T01）是MJO动能的来源；而动能平流输送项（QK）和天气尺度—MJO尺度的跨尺度传输项（T21）均为负，是MJO动能的汇。
3.2.2有效位能转换项（BUOY）和气压梯度力做功项（QP）的诊断分析图5分别为有效位能转换项（BUOY）和气压梯度力做功项（QP）在120～160°E，10～20°N处的垂直剖面（图5a）和该两项在西太平洋地区100～1000 hPa上垂直积分得到的水平分布（图5b、5c）。
如图5a所示，BUOY最大值位于200～400 hPa附近，QP则在该高度上表现为负大值区，在对流层顶以及对流层下层为正值，这表示QP将有效位能转化而来的MJO 尺度动能分别向上和向下输送，使得动能在高度上重新分配。
值得注意的是对流层中低层600～700 hPa附近动能明显增强，但是QP以及BUOY在此高度上的值并不大；图5b为BUOY的水平分布，该项为正表示有效位能向动能转换，使得对流以北的动能升高；图5c为QP的水平分布，该项在BUOY的正值大值区主要为负值，在其两侧主要为正值，表示QP将由有效位能转化而来的能量向南北输送，削弱了对流以北有效位能转换而来的动能。
根据上述分析，得出BUOY和QP是影响MJO动能变化的主要项，对流以北有明显的热源引起对流层上层有效位能向动能的转换增强，BUOY随之增强，而QP将动能在垂直方向重新分配。
3.2.3能量平流输送项（QK）以及跨尺度传输项（T）的诊断分析能量平流输送项（QK）主要呈现负值，量级较小，对MJO动能影响较小，最大值分布在950 hPa和对流层顶附近（图略）。
动能通过该项有由南向北的能量输送。
图6表示的是大尺度一MJO尺度（T01）、天气尺度—MJO尺度（T21）的跨尺度动能传输项以及二者之和的垂直剖面和水平分布。
可见，T01主要为正值（仅对流层顶该项为负），说明动能主要由大尺度系统传向MJO；T21主要呈现负值，说明动能主要由MJO传向大尺度系统。
该两项最大值均分布于对流层中下和对流层顶附近。
值得注意的是，该两项之和的大值中心主要位于600～700 hPa，对应动能的正异常中心。