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海洋与湖沼 2017年第6期48卷 1145-1155页

作者：王凡汪嘉宁张林林周慧杨宇星中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候变化实验室青岛266235

中国科学院战略性先导科技专项重点任务2以热带西太平洋主流系和暖池为主要研究对象,基于西太平洋和印尼海科学观测网综合观测数据,结合动力理论分析和数值模拟结果,在主流系和西太暖池的三维结构、变异规律和动力机制,以及西太与周围... 详细信息

中国科学院战略性先导科技专项重点任务2以热带西太平洋主流系和暖池为主要研究对象,基于西太平洋和印尼海科学观测网综合观测数据,结合动力理论分析和数值模拟结果,在主流系和西太暖池的三维结构、变异规律和动力机制,以及西太与周围海域之间物质能量交换等方面取得了原创性成果。在上层主流系和暖池变异方面,首次直接观测到棉兰老潜流(MUC)、吕宋潜流(LUC)和北赤道潜流(NEUC)等次表层潜流及其多尺度变异,给出了三支潜流相互间的水源关系,揭示了潜流系统强劲的季节内变化特征及其与中尺度涡旋活动的关系,并进一步分析了棉兰老流(MC)/MUC年际变异及其控制因素。西太平洋主流系平流输送在暖池形成中起到了主要作用,而且暖池北部区域自20世纪90年代起出现显著的扩张现象,是由混合层厚度变浅导致。在中深层环流特征和机制方面,发现南北半球中层水团的交换通道、机制和显著交换周期;丰富了对赤道西太平洋中层流结构特征和变异的认识,同时突破了对西太平洋深层环流结构特征和变异规律的认知局限,例如中深层流流速自北向赤道增加,其变化远大于平均值,菲律宾海盆中部深层流以西南-东北方向为主,赤道区域中深层流以纬向东西交替的射流为主等。在西太与周围海域之间物质能量交换方面,通过在印尼贯穿流(ITF)源区及印尼海的同步走航及定点潜标观测,揭示了MC在苏拉威西海和马鲁古海峡交汇处的流径跃变在2015—2016超强El Ni?o的发生起重要作用,西边界流区的非线性反射对ENSO事件的发生发展起至关重要的作用。上述原创性成果显著提升了热带西太平洋环流动力学的认知水平。

关键词：西太平洋暖池主流系中深层环流印尼贯穿流变异机制

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2002—2014年间基于海平面变化的海洋增暖趋势研究

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海洋与湖沼 2017年第4期48卷 712-720页

作者：李亚姣徐永生中国科学院海洋研究所青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室青岛266237

21世纪以来全球变暖进入停滞时期,研究表明,大量热量进入海洋深层是导致全球平均表面温度暂缓上升的主要原因。本文估计和研究了2002.4—2014.12间由热膨胀导致的海平面变化趋势,以此来探测海洋热含量的变化情况。研究使用GRACE重力卫星... 详细信息

21世纪以来全球变暖进入停滞时期,研究表明,大量热量进入海洋深层是导致全球平均表面温度暂缓上升的主要原因。本文估计和研究了2002.4—2014.12间由热膨胀导致的海平面变化趋势,以此来探测海洋热含量的变化情况。研究使用GRACE重力卫星CSR RL05数据计算了全球海洋的水质量变化,并结合海平面异常数据,计算了由热量变化导致的海平面变化(Net SLA)。将Net SLA与Ishii温度数据计算的海洋热含量进行相关性分析后表明,Net SLA与海洋热含量存在高度相关性,相关系数最大值达0.95。考虑到海洋观测只能表现海洋上层2000m的热含量变化,而除去水质量变化的海平面变化则反映了整层海洋的热含量变化,是估计海洋增暖趋势快慢的有利工具。经计算得出,2002至2014年间南太平洋和南印度洋存在加速增暖趋势,而近年来南半球环状模的增强是导致其增暖的主要原因。

关键词： GRACE卫星海平面热含量南半球环状模

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台风“海马”对吕宋海峡附近暖涡的影响及其动力机制

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海洋与湖沼 2017年第6期48卷 1276-1288页

作者：周慧杨文龙刘恒昌谭舒文中国科学院海洋研究所青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室青岛266237 中国科学院大学北京100049

台风和海洋涡旋相互作用,对台风路径和强度的预报和预警具有重要的意义。本文根据2016年第22号超强台风"海马"登陆前后在吕宋海峡附近海域的水文要素现场观测,结合卫星遥感资料,分析了台风过境前后位于吕宋海峡北部的中尺度... 详细信息

台风和海洋涡旋相互作用,对台风路径和强度的预报和预警具有重要的意义。本文根据2016年第22号超强台风"海马"登陆前后在吕宋海峡附近海域的水文要素现场观测,结合卫星遥感资料,分析了台风过境前后位于吕宋海峡北部的中尺度暖涡内海洋物理要素的分布及其对台风的响应特征。结果表明,处于台风边缘的暖涡并没有因为台风过境产生的强冷抽吸作用而被削弱;反而因台风边缘产生的较强的负风应力旋度异常,导致此区域上层暖海水辐聚下沉、混合层厚度增加,从而增强了该暖涡。台风过境前后,暖涡内热含量的变化也证实了该涡旋的增强。而离台风中心较近的暖涡,则受到强的正风应力旋度产生的冷抽吸作用而被削弱。此次观测研究丰富了台风和涡旋的相互作用物理机制探索,为台风预测预警提供了现场观测数据支持。

关键词：吕宋海峡热带气旋中尺度暖涡海洋响应 SST SLA

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黑潮跨陆架入侵东海年际变化的数值模拟

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海洋与湖沼 2017年第6期48卷 1318-1327页

作者：杨德周许灵静尹宝树冯兴如陈海英齐继峰崔煊中国科学院海洋研究所青岛266071 中国科学院海洋环流与波动重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室青岛266237 中国科学院大学北京100049

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等... 详细信息

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等过程。模式首先进行了6年的气候态模拟,然后进行了1993到2015年的后报模拟。模式很好地再现了东海陆架已知的环流结构,模拟出的对马海峡和台湾海峡的年平均流量和观测结果也比较一致。基于模式结果,利用旋转经验正交函数(REOF)的方法,对黑潮跨过200m等深线流量的年际变化进行分析。REOF的主要模态表明,黑潮跨过200m等深线对东海陆架的入侵主要发生台湾东北,并且入侵主要集中在黑潮次表层水中。主要模态的时间系数表明,黑潮入侵东海陆架的年平均流量存在一个8年的变化周期。相关性分析表明,黑潮入侵东海陆架的年际变化和太平洋年代际振荡PDO(Pacific Decadal Oscillation)指标具有显著的负相关,其相关系数达–0.63。该相关可以通过如下过程解释:PDO会导致东太平洋风应力涡度异常,由Sverdrup关系可知向赤道的体积输运也会相应地产生异常,根据质量守恒,向赤道体积输运的异常必然通过西边界流-黑潮的异常来平衡,从而导致黑潮入侵东海陆架强烈的年际变化。

关键词：黑潮东海入侵 ROMS

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六套海洋模式模拟热带西太平洋深层环流结果的对比分析

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海洋与湖沼 2017年第6期48卷 1302-1317页

作者：马强汪嘉宁王凡中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候变化实验室青岛266235

借助于六套海洋模式资料,本文初步分析了热带西太平洋深层环流的基本特征。与气候态数据集WOA13相比,水深3000m层除HYCOM以正温度偏差为主外,其余模式均为负温度偏差,且随着深度增加偏差幅度变大。盐度偏差方面,HYCOM和OFES以正偏差为主... 详细信息

借助于六套海洋模式资料,本文初步分析了热带西太平洋深层环流的基本特征。与气候态数据集WOA13相比,水深3000m层除HYCOM以正温度偏差为主外,其余模式均为负温度偏差,且随着深度增加偏差幅度变大。盐度偏差方面,HYCOM和OFES以正偏差为主,其余模式以负偏差为主。温盐偏差在各个深海海盆中的时间变化趋势不尽相同,且与实际观测结果存在较大差异。水深1000—3000m以纬向东西向交替变化的射流为主。3000—5000m的纬向流速减小,形成海盆内环流,不同海盆之间可通过深水通道进行海水交换。3000m以深的关键深海通道的输运通量存在明显的季节变化,甚至不同季节流向也不一致,而海盆内的环流形态受制于位涡收支积分约束方程,进而也表征出季节变化的特征,即不同季节海盆内的环流主要旋转形态不同。在分析了初始温盐场、潮汐及其他要素对深海环流的影响后,本文为日后构建适合热带西太平洋深海环流研究的模式提供了建议。

关键词：深层环流海洋模式温盐偏差深海通道季节变化数值模拟

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印尼贯穿流源区环流的多尺度变异及其科学重要性

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海洋与湖沼 2017年第6期48卷 1156-1168页

作者：袁东亮周慧王铮李翔中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候变化实验室青岛266235 中国科学院大学北京100049

印尼贯穿流源区指的是苏拉威西海东部、马鲁古海北部以及棉兰老岛以东和巴布亚新几内亚岛以北的海域,其海洋环流的结构和变异对全球大洋环流的物质和能量平衡以及气候变化有重要影响,但是却缺乏大规模的现代海洋观测。本文总结近几年来... 详细信息

印尼贯穿流源区指的是苏拉威西海东部、马鲁古海北部以及棉兰老岛以东和巴布亚新几内亚岛以北的海域,其海洋环流的结构和变异对全球大洋环流的物质和能量平衡以及气候变化有重要影响,但是却缺乏大规模的现代海洋观测。本文总结近几年来基金委西太平洋开放共享航次、全球变化研究国家重大科学研究计划项目以及中科院海洋先导专项项目——"主流系与西太平洋暖池变异机制及其气候效应"等项目在低纬度西太平洋和印尼贯穿流源区的观测成果,初步刻画了印尼贯穿流源区海洋环流的多尺度结构特性,阐明这一海区环流对厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)动力学、季节内振荡研究以及全球变暖减缓和加速的重要性。介绍了项目团队在过去几年里,通过国际合作,促成中国科学院海洋研究所与印尼科学院海洋研究中心达成战略合作伙伴关系。目前,双方已经在印尼海和印尼贯穿流关键海峡进行了卓有成效的合作观测,建成了有史以来最大规模的印尼海同步潜标观测网,为探讨印尼贯穿流变异及其在全球气候变化的作用问题和服务国家"一带一路"倡议提供了坚实的数据基础。

关键词：印尼海印尼贯穿流源区西太平洋海洋观测网多尺度变异 ENSO动力学全球变暖减缓

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人为气溶胶排放导致最近80年东亚夏季风在过去四个世纪以来空前减弱

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地球环境学报 2019年第6期10卷 527-542页

作者：刘禹蔡文炬孙长峰宋慧明 Kim MCobb 李建平 Steven WLeavitt 吴立新蔡秋芳刘若时 Benjamin Ng Paolo Cherubini Ulf Büntgen 宋怡王国建雷莺晏利斌李强马永永方丛羲孙军艳李旭祥 Deliang Chen Hans WLinderholm 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心西安710061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室-海洋动力过程与气候功能实验室青岛266237 北京师范大学地球科学前沿交叉研究中心和全球变化研究联合中心北京100875 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室和青岛海洋科学与技术国家实验室青岛266237 CSIRO Marine and Atmospheric Research AspendaleVIC 3195Australia School of Earth and Atmospheric Sciences Georgia Institute of TechnologyAtlantaGA 30332USA The Laboratory of Tree-Ring Research The University of ArizonaTucsonAZ 85721USA 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049 Swiss Federal Institute for Forest Snow and Landscape ResearchCH-8903 BirmensdorfSwitzerland Department of Geography University of CambridgeCambridge CB23ENUK Global Change Research Centre and Masaryk University 60177 BrnoCzech Republic 陕西省气象局西安710014 Climate Group Department of Earth SciencesUniversity of GothenburgBox 100SE-40530 GothenburgSweden

亚洲夏季风(Asian Summer Monsoon,ASM)对亚洲数十亿人口的生存、亚洲生态系统和生物多样性的分布、以及农业生产(粮食安全)和工业活动影响严重。因此了解ASM过去时空变化及其动力学过程对陆地生态系统、水资源、森林和景观研究至关重... 详细信息

亚洲夏季风(Asian Summer Monsoon,ASM)对亚洲数十亿人口的生存、亚洲生态系统和生物多样性的分布、以及农业生产(粮食安全)和工业活动影响严重。因此了解ASM过去时空变化及其动力学过程对陆地生态系统、水资源、森林和景观研究至关重要。近几十年,器测记录显示以降水量为代表的ASM强度一直在减弱,但这一减弱趋势的起始时间和动力学过程尚不清楚。为此,第一次集成了ASM西部-中部边缘带10个对降水敏感的树木年轮宽度年表,重建了公元1566年以来反映ASM强度变化的降水序列。重建结果不仅捕捉到了ASM过去4个世纪以来强弱变化历史,也反映出历史上蝗灾与弱季风的关联。特别是发现了最近80年具有过去448年中前所未有的、最为强烈的、显著且持续时间最长的ASM强度减弱趋势。这一减弱趋势与在温室效应影响下ASM本该增强的预期大相庭径。耦合气候模型实验表明,北半球人为硫酸盐气溶胶排放的逐渐增加,对ASM减弱起了决定性作用。

关键词：东亚夏季风树木年轮降水重建人为气溶胶 ASM减弱趋势

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关于2015年厄尔尼诺事件的二次变暖过程:一个基于中等复杂程度海洋模式的诊断分析

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中国科学：地球科学 2017年第9期47卷 1027-1039页

作者：张荣华高川中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室青岛266237 中国科学院大学北京100029

自2014年起热带太平洋经历了持续的增暖现象,并在2015年发生了一次强厄尔尼诺(El Nio)事件.这次事件的一个显著特征是:2014~2015年间,赤道中东太平洋海区次表层温度正异常呈马蹄型形态并持续存在.本文结合观测资料和中等复杂程度的海... 详细信息

自2014年起热带太平洋经历了持续的增暖现象,并在2015年发生了一次强厄尔尼诺(El Nio)事件.这次事件的一个显著特征是:2014~2015年间,赤道中东太平洋海区次表层温度正异常呈马蹄型形态并持续存在.本文结合观测资料和中等复杂程度的海洋模式模拟,对2014~2015年间海表温度(SST)异常的演变进行分析,重点探讨2015年El Nio事件所涉及的海洋过程及其与SST异常演变间的关系,包括海洋边界处赤道波动(由海表高度(SL)信号表示)的传播和反射相关的遥影响作用、次表层正热力异常的局地效应等.结果表明,2014~2015年持续性的次表层的热力正异常对赤道太平洋SST暖异常的维持起到了重要作用.对SST的热收支分析揭示了在2014~2015年SST异常演变中起主导作用的过程.这些分析加深了对2015年El Nio事件相关过程的理解及当前ENSO理论在多大程度上能解释这次事件的认知.

关键词： 2015年ElNino事件中等复杂程度的海洋模式过程分析 SST收支

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台湾以东黑潮的低频变化及机制研究

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海洋学报 2017年第9期39卷 15-25页

作者：许灵静齐继峰尹宝树杨德周陈海英中国科学院海洋研究所山东青岛266071 中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266000

本文基于AVISO(Archiving,Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)1993-2015年间的海表面绝对动力高度数据,研究了台湾以东黑潮的低频变化特征,并探讨了影响其变化的机制。结果表明,台湾以东多年平均的黑潮流... 详细信息

本文基于AVISO(Archiving,Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)1993-2015年间的海表面绝对动力高度数据,研究了台湾以东黑潮的低频变化特征,并探讨了影响其变化的机制。结果表明,台湾以东多年平均的黑潮流幅值约为136km,表层流量值约为7.75×10~4 m^2/s,对应的标准差分别为28km和2.14×10~4 m^2/s。台湾以东黑潮不仅具有显著的季节变化特征,还具有显著的年际变化特征。功率谱分析结果表明,台湾以东黑潮表层流量具有1a和2.8a的显著周期。空间上,台湾东南部黑潮的年际变化幅度比东北部强烈。相关性及合成分析结果表明,台湾以东黑潮的年际变化与PTO(Philippines-Taiwan Oscillation)之间存在显著的相关性。PTO年际震荡所导致的副热带逆流区反气旋式涡旋与气旋式涡旋的相对强度是影响台湾以东黑潮年际变化的主要动力因素。

关键词：台湾地区黑潮年际变化中尺度涡 PTO

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西太平洋暖池热盐结构温度场的时空变化

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海洋通报 2017年第1期36卷 27-36页

作者：秦思思张启龙尹宝树国家海洋环境预中心国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室北京100081 中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室山东青岛266237

基于1950-2011年间热带太平洋月平均温盐度资料,以28°C等温线作为暖池的定义标准,分别计算了暖池区(20°N-15°S,120°E-140°W)各网格点混合层、障碍层和深层的平均温度,从而构成了暖池热盐结构的温度场。据此,运... 详细信息

基于1950-2011年间热带太平洋月平均温盐度资料,以28°C等温线作为暖池的定义标准,分别计算了暖池区(20°N-15°S,120°E-140°W)各网格点混合层、障碍层和深层的平均温度,从而构成了暖池热盐结构的温度场。据此,运用EOF分析法研究了暖池混合层、障碍层和深层温度距平场的时空变化特征,并探讨了纬向风、纬向流和海面净热通量等要素对这3层温度场主要模态的影响。结果表明,第一模态揭示了暖池中东部3层温度都具有显著的年际变化和长期变化趋势,并在1985年前后经历了一次气候跃变,而第二模态则基本反映了暖池西部3层温度皆存在着明显的年际变化和长期变化趋势,并在1995年前后经历了一次气候跃变。暖池混合层(包括障碍层)温度场前两个模态的年际振荡主要是由纬向风和南赤道流(SEC)共同引起的,而暖池深层温度场前两个模态的年际振荡则是由SEC和赤道潜流(EUC)共同调制的。

关键词：西太平洋暖池热盐结构时空变化 ENSO

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