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《中国科学:地球科学》2017,(8)
通过对台湾以东黑潮主流径及邻近东海海域2014年5~6月期间的调查,研究了海水中溶解钡(Ba)的地球化学分布特征,评估了黑潮对东海海水Ba的影响和输入通量,将Ba作为指示指标定量刻画了黑潮入侵东海的范围与程度.黑潮主流径各站位海水中溶解Ba垂直分布上从表层至深层浓度逐渐增高,浓度范围为4.91~19.2μg L~(-1).东海海域表层海水Ba浓度分布以近岸海域为最高,向外海逐渐降低;底层则出现近岸和外侧海域Ba浓度高,陆架中间海域Ba浓度低的现象.水交换模型估算得出黑潮水在5~10月间向东海的Ba输入通量共计为2.19×10~8kg,并以次表层水的输入通量为最大.调查海域Ba的分布特征指示黑潮在台湾东北部海域涌升,台湾海峡北向出水抑制黑潮表层水向东海陆架入侵,黑潮次表层水从陆架底层外侧逐渐影响东海.以溶解钡(Ba)作为端元估算参数计算得出,在调查期间,黑潮表层水对东海陆架区域影响不大,黑潮次表层水沿陆架底层向上爬升,从台湾东北海域沿陆架中部向西北方向侵入,形成一支黑潮入侵流,至钱塘江口附近黑潮水占比仍可达到65%左右.东海陆架底层外侧大部被黑潮水所控制,100m等深线以深处黑潮水能够占95%以上的比例.在台湾东北部DH9断面,黑潮次表层水从陆架坡折处沿底部向西侵入,黑潮水占比95%的位置可达122°E左右,垂直向上黑潮水所占比例越小.海水溶解Ba可以细致地刻画黑潮入侵东海的情景,其地球化学特性使其成为指示黑潮入侵东海的有效指标,为定量揭示黑潮与东海的相互作用提供了新的手段. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2021,(5)
观测在海洋科学发展中起着非常重要的作用,数值模式是海洋观测设计的重要工具.本文首先介绍了当前海洋观测设计研究的现状,着重阐述了使用数值模式进行观测设计的发展历史与优越性;随后,以基于条件非线性最优扰动方法的目标观测在提高黑潮预报技巧中的应用为例,展示了利用数值模式进行观测优化设计的有效性.在此基础上,作者对该领域的进一步发展进行了展望,提出了建议,指出应优先使用观测系统模拟试验验证目标观测敏感区的有效性,并采用多模式策略处理观测设计中的模式依赖性问题.此外,作者还强调了针对模式参数与海洋气候平均态进行观测优化设计的必要性. 相似文献
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南海海面高度和输运流函数: 全球 变网格模式结果 总被引：3，自引：1，他引：3
为了研究南海环流结构和变异及其与外部水域的关系, 我们建立了一个嵌套于全球大洋环流模式中的高分辨率中国近海环流数值模式. 给出模拟所得南海月平均以及年平均的海面高度和流函数分布, 与TOPEX/POSEIDON资料比较表明, 所得海面高度距平与观测十分一致. 基于这些结果, 讨论了南海的环流结构, 尤其是上层环流结构. 结果表明: 对于表层海水来说, 黑潮在冬、春和秋季均通过吕宋海峡入侵南海, 夏季则表层没有入侵. 但对于整个海水而言, 全年均有海水从太平洋通过吕宋海峡进入南海. 这一差异表明, 在夏季, 太平洋的海水是在次表层和中层入侵南海的.南海北部陆坡附近全年受气旋式环流控制. 夏季的南海南部反气旋流圈、越南东南离岸流和冬季的南海南部气旋流圈都得到了很好的再现. 南海海面高度和海面高度距平之间的差异明显. 表明, 在利用卫星高度计资料研究南海的上层环流时, 长期平均海面高度的空间分布有重要意义. 相似文献
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Argo浮标可用来监测全球大洋从海表到2000 m深层的变化,鉴于Argo浮标的剖面观测数据存在位置错误、可疑剖面、异常数据以及盐度漂移等诸多问题,必须对Argo浮标资料进行有效的质量控制.本文基于Argo观测剖面资料与法国海洋开发研究院(IFREMER)提供的可靠历史观测数据集,提出了一种Argo资料质量控制的新途径.该方法通过寻找Argo浮标不同剖面位置与其"最佳匹配"历史剖面资料对比判别的途径,可以有效地识别Argo观测误差,特别是能够将由于Argo位置环境变化引起和由Argo浮标自身漂移引起的两类Argo浮标盐度偏移现象进行有效甄别,减少了对Argo浮标盐度剖面偏移的误判,有效节约了Argo浮标质量控制时间.本文还提出基于"三倍标准差"的异常数据检测方法,并将其与传统异常数据检测法相结合进行剖面异常数据剔除,有效实现了对异常数据的剔除.基于本文提出的Argo资料质量控制方法,对中国Argo实时资料中心网站提供的全球Argo浮标剖面进行了质量控制再分析,进一步剔除和订正了其中的一些数据误差,生成了经新的质量再控制后的全球Argo浮标剖面资料集.通过将质量再控制处理前后的数据与Ishii资料进行比较发现,处理后的数据比处理前的数据误差减小,表明本文提出的方法合理有效. 相似文献
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基于频域法,利用最新的GOCE卫星重力场模型和卫星测高数据计算了稳态海面动力地形.结合海洋表层漂流浮标的观测结果,对稳态海面动力地形进行了最优空间滤波尺度分析,给出了区域、纬度带和全球稳态海面动力地形的最优空间滤波尺度因子.在此基础上,给出了全球和区域地转流.结果表明:在中高纬度和全球区域,可以分别获得空间尺度优于102km和127km的稳态海面动力地形信息.与海洋表层漂流浮标对比可知,在强流区域,采用稳态海面动力地形得到的地转流速可以解释观测浮标流速的70%;在中高纬度区域,由GOCE重力场得到的地转流略优于对应的GRACE结果;在近赤道区域,由GOCE重力场得到的地转流精度略低于对应的GRACE结果;在北大西洋和阿古拉斯强流区域,由GOCE得到的地转流场明显优于对应的GRACE结果,其精度分别提高了16%和24%. 相似文献
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一个三维变分海洋资料同化系统的设计和初步应用 总被引：3，自引：1，他引：3
介绍了新完成的一个基于三维变分方法的通用海洋资料同化系统OVALS(Ocean Variational Analysis System)的设计方案和在热带太平洋海洋资料同化中的初步应用. OVALS可以同化常规的现场海洋温盐观测资料和卫星高度计资料, 其中在海面高度资料同化中引入了一个新的基于三维变分的同化方案, 该方案考虑了背景场误差的垂直相关性和非线性的温-盐关系. 非线性的温-盐关系是通过将三维变分方法中的线性平衡约束方案推广到非线性的情况来实现的, 从而通过同化高度计资料来直接调整模式的温度和盐度场. 另外, OVALS还可以同化近年来投入运行的国际ARGO漂流浮标的温、盐廓线资料以及其他海温和盐度资料, 如船报海温资料和一些浮标阵列资料等. 利用OVALS和大洋环流模式在热带太平洋进行了21 a的同化试验. 试验结果表明, 同化系统通过对各种海洋资料的同化, 可以有效改进对海洋温度和盐度的估计, 其在420 m深度以浅的上层海洋的月平均温、盐度估计误差分别为0.63℃和0.34 psu. 相似文献
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北京时间2011年3月11日13时46分(05:46 UTC)日本东北部近海(38.3°N,142.4°E)发生Mw9.0级特大地震,此次地震的强度为日本近1200a来最强.随后环太平洋的数十个国家和地区的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的越洋海啸,海啸奔袭23 h到达南美洲的智利沿岸;此次海啸除了对近场的日本东北部沿岸地区造成了巨大灾害,还对太平洋东岸的部分国家和地区造成了一定程度的影响.地震发生4 h后海啸波到达我国台湾东部沿海,6~8 h海啸波到达我国大陆东南沿海,受此影响我国发布了第一份海啸蓝色警报.本文利用海啸数值模型对此次地震海啸的产生、越洋传播过程进行了数值模拟,给出了海啸波能量在我国近海及泛太平洋区域分布特征;同时重点模拟分析了海啸波在日本及中国近海传播的波动特征,模拟结果与观测数据吻合良好.最后通过对数值模拟结果的分析,阐述了此次海啸对中国的影响,给出了潜在的日本地震海啸对中国的风险估计. 相似文献
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针对降雨雷达(PR)海面测风精度易受降雨影响的特点,本文从雨滴对雷达信号的二次路径衰减效应、体后向散射效应以及雨滴对海表的"溅射"效应这三个因素出发,推导了降雨条件下PR雷达方程,并利用Ku波段雨滴衰减模型、球形雨滴体后向散射模型结合2010年6~8月的PR观测数据以及TMI风速数据对PR降雨雷达方程进行逆向求解,定量分析了降雨对PR测风精度的影响,发现降雨对PR回波信号的影响主要表现为雨滴的二次路径衰减效应和雨滴对海表的"溅射"效应,雨滴的体后向散射效应相对最弱;而且,雨滴的二次路径衰减效应和雨滴的体后向散射效应均随降雨强度以及雷达波束在降雨层传输经过的路径增加而增强;雨滴对海表的"溅射"效应对回波能量具有衰减作用,且衰减作用随降雨强度以及入射角的增加而增强.最后,将雨滴体后向散射效应和雨滴对海表的"溅射"效应合并考虑,构建了降雨条件下PR雷达降雨辐射传输模型,并结合2012年6~10月三次台风观测数据对模型精度进行了验证,结果表明,校正前PR观测等与海面风场引起的σ0平均偏差为2.95 dB,均方差为3.10 dB;校正后二者之间的平均偏差为0.64 dB,均方差为1.61 dB,表明本文方法能有效补偿降雨对PR观测σ0衰减的部分. 相似文献
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本文基于北京地区快速更新循环同化和预报系统(BJ-RUC),通过对北京2014年汛期的32次降水过程进行数值模拟和敏感性试验,研究了气溶胶污染引起的云滴数增加对北京夏季降水精细数值预报的影响.研究结果表明:BJ-RUC系统中默认的云滴数浓度偏低,采用根据环境模式预测结果计算的云滴数浓度后(BJ-RUC-Nc算例)预报效果更接近实况;气溶胶增多可以增加或减少降水.具体表现在:(1)2014年汛期北京地区降水主要集中在东北区域(平谷、密云、顺义)、城区次之,数值模式能较好的反映出降水的整体分布和趋势;(2)BJ-RUCNc对于小雨、中雨、暴雨的预报优于BJ-RUC,更接近观测;(3)气溶胶浓度增加,当水汽供应充足(不足)时,会促进(抑制)降水性粒子形成,降水效率提高(降低),降水增加(减少). 相似文献
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粤东沿岸上升流对2006年夏季台风响应 总被引：2，自引：0，他引：2
通过在粤东沿岸进行的大面走航CTD观测,特别是座底式的海床基测流资料,比较详细的探讨了台风过境对粤东沿岸上升流系统的影响.研究结果表明：南海夏季风驱动的东北向地转流在汕头附近存在显著的近海底向岸分量,与上层的离岸埃克曼平流共同构成了粤东近岸的典型上升流系统.进一步的分析表明粤东沿岸上升流系统对台风强度及其入侵路径比较敏感.当台风入侵路径位于上升流系统以北时（如0604号台风碧利斯和0605号台风凯米）,在台风过境初期,局地西南风的异常增大使得向岸流显著增强,即上升流增强;在台风过境期及后期,无论是由于局地风场过强导致的海洋受迫响应（0604号台风碧利斯）,还是中度台风诱发的惯性振荡（0605号台风凯米）,都不利于维持一个稳定的、持续的上升流系统.当台风从上升流系统以南入侵时（如0606号台风派比安）,有利于上升流产生的西南风被东北风取代,风驱向岸的埃克曼平流效应以及质量守恒使得海洋中、下层为离岸流,上层为向岸流,粤东沿岸传统的上升流结构遭到彻底颠覆;当台风过境后,典型的上升流结构会在1～2d内回复. 相似文献
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南海海面高度、动力地形和环流的周年变化——TOPEX/Poseidon卫星测高应用研究 总被引：15，自引：0，他引：15
用1993~1999年的TOPEX/Poseidon卫星测高资料, 分析了南海海面高度距平场(SSHA)的平均周年变化; 结合历史水文资料, 反演了多年平均的逐月海面动力地形; 探讨了南海动力地形及其所反映的上层环流季节特征和演变规律. 分析表明, 南海大尺度环流的周年演替可分为4个阶段. 冬季(11~2月)南海环流表现为以北部气旋环流为主的气旋型双圈结构, 相关的特征还包括吕宋海峡的黑潮入侵和加里曼丹岛西北外海的东北向离岸流. 春季(3~4 月)气旋型双圈结构解体, 北部的气旋型环流依然维持, 南部环流则向反气旋型演变, 大尺度环流结构呈现偶极子特征. 夏季(5~7 月)和秋季(8~10月)海盆内部不存在明显封闭的大尺度环流, 环流以西南-东北流向的季风急流为主要特征, 但夏、秋流态有较大差别. 5~7 月季风急流贴中南半岛北上, 在海南岛东南18°N附近沿地形折向东形成反气旋型弯曲, 穿越南海后再折向东北. 8~10 月季风急流在13°N附近即离开中南半岛海岸进入海盆中部, 其流态转变为气旋型. 在春、夏、秋三季, 黑潮的入侵都不明显. 上述变化规律显示南海环流的动力调整在季风盛期过后就已经开始. 相似文献
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给定1948～1999年逐月变化的全球观测的海表温度分布，使用全球大气环流模式（CCM3/NCAR）模拟了大气对海表温度变化的响应，利用SVD和合成检验方法，分析了El Nino发展阶段夏季、成熟阶段冬季以及衰亡阶段夏季东亚大气环流的年际异常型.结果表明：El Nino发展阶段夏季，中国东北、朝鲜半岛以及日本海附近为高度负异常中心，西太平洋副高偏弱、偏东，东亚夏季风增强；El Nino成熟阶段冬季，东亚大槽加强，东亚北部冬季风加强；El Nino衰亡阶段夏季，西太平洋副高偏强、偏南、西伸，东亚夏季风减弱；El Nino事件在其衰亡阶段夏季与东亚大气环流异常的关系最紧密，其次是成熟阶段冬季，最后是发展阶段夏季.模拟的El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型易于解释以往研究中观测分析揭示的由El Nino造成的我国东部气温和降水异常型. 相似文献
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长江口外海区叶绿素a浓度分布及其动力成因分析 总被引：14，自引：1，他引：14
2000年8月在长江口外海区应用现代化的观测设备进行了多学科的综合观测. 现场观测资料分析表明, 长江口外海区浮游植物的爆发存在着两个源. 面积广、强度大的一个源存在于表层的羽状锋区, 是由长江径流入海携带大量营养盐造成富营养化和低浊度海水产生良好的光透射引起光合作用产生的. 光合作用产生叶绿素a, 同时释放氧气和吸收二氧化碳, 故出现高浓度叶绿素a分布对应于高浓度溶氧和pH值分布. 面积小强度弱的一个源位于台湾暖流的温跃层中, 但高浓度的叶绿素a并不对应于高浓度的溶氧和pH值, 可能是由台湾暖流的远距离平流作用产生的. 长江大量营养盐入海造成的富营养化是产生长江口外海区赤潮爆发的主要原因. 福建和浙江沿岸海区发生的赤潮可能随台湾暖流影响到长江口外海区. 三维数值模式模拟的流场分布支持上述结论. 相似文献
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应用地基GPS沿倾斜路径方向遥测大气水汽总量，是获得测站周围水汽三维空间分布信息(水汽层析)的基础.本文介绍了地基GPS沿倾斜路径方向遥感大气水汽总量的原理和方法；首先用湿梯度、后处理残差联合计算接收机上空不同方位上大气水汽各向异性成分，在此基础上重构倾斜路径水汽总量.为验证GPS观测结果精度，用微波辐射计（WVR）与GPS一起进行了联合观测，不同观测地点和时间的对比结果表明，二者root mean square (RMS)误差小于4mm，证明应用此种方法地基GPS可较精确地反演出倾斜路径方向大气水汽总量，而且这种反演方法适合于近实时大气遥感探测.地基GPS测量具有全天候可连续观测等优点，可以弥补常规观测的不足，为气候研究提供高精度且连续的水汽数据资料；组网观测可以为数值天气预报提供好的初始场，提高模式预报精度. 相似文献
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我国是世界上受台风灾害影响最严重的国家之一.减轻台风灾害首先依赖于台风预报能力,这主要取决于台风数值预报模式及其关键技术的发展水平.本文简要回顾了国内台风数值预报模式的发展历程;介绍了目前国内模式在台风初始化和物理过程等方面的关键技术特点;分析了模式技术中存在的主要问题,并就今后的技术发展提出了建议.文中指出,一方面,尽管基于经验假设的涡旋构造技术在典型台风的分析和预报中仍发挥着重要作用,但为提高对异常台风路径和强度变化的预报,需要加强卫星等观测资料在模式分析中的应用.另一方面,通过加强模式细网格条件下的物理过程参数化研究,可以更加合理地刻画台风中小尺度物理过程,进一步提高台风强度、风雨预报性能. 相似文献
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在地震的孕育或发生期间,地球内部岩石圈的活动可能会发出电磁辐射,引起空间电磁扰动,并通过波粒相互作用引起高能电子的投掷角散射,导致高能电子的沉降.本文基于法国DEMETER卫星的观测数据,研究了智利周围区域在智利地震期间空间高能电子的通量、能谱的分布及演化,发现在智利地震发生前第11天和12天,在以震中为中心,经度跨度10°,在DEMETER卫星轨道高度上L跨度0.1的区域内,有超出背景4到6倍的高能带电粒子暴的出现,期间在其北半球磁镜像区域也观测到了显著的电子通量涨高.粒子暴对应的能谱与2010年前三个月的平均能谱存在较大差异.同时观测到在出现粒子暴的两条轨道上VLF(Very Low Frequency,甚低频)电场频谱分别在300 Hz以下以及13~20 kHz的频段存在显著增强,此扰动在时间和地理位置上与高能粒子暴是一致的.基于回旋共振耦合作用的准线性扩散理论,本文对所观测事例的电子能量与电磁场扰动频率做了分析计算.观测数据和理论计算有较好的一致性,表明该粒子暴源自ICE(Instrument Champ Electrique,电磁探测器)观测到的空间电磁扰动,这是典型的空间波粒耦合事例.进一步分析排除了可能引起粒子暴和VLF电场扰动的环境因素,本文认为本次粒子暴和电场扰动的观测可能与智利地震的震前地壳活动存在一定关联. 相似文献
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清华大学地球系统科学研究中心在一个标准耦合模式（SC）的基础上建立了交互集合耦合模式系统（IE）,该系统可以实现多个不同大气模式或者同一大气模式采取不同初值组成的多个分量集合之后与海、陆、冰模式进行耦合.本文利用同一大气模式七个不同初值分量与其它模式分量开展在线集合耦合试验,利用积分稳定之后100年的试验结果,分析了IE在减小海-气界面大气噪音的情况下,对北太平洋海表面温度（SST）变率和ENSO的模拟,并与SC模拟结果进行了对比.分析表明,IE减小了北太平洋中高纬度SST方差的85%以上,表明该区域SST变率主要受大气的影响,且主要是通过改变海表湍流热通量实现的.黑潮延伸体区和北太平洋中部副热带涡旋区域平均SST 8年左右的低频周期主要受来自大气内部动力过程的驱动.在集合耦合模拟中,无论是副热带涡旋区SST与ENSO的联系,还是ENSO与北太平洋中高纬度SST的联系都能模拟出来,而标准模式未能模拟出这些现象,意味着大气噪音过强将掩盖ENSO与太平洋热带外SST的联系.IE对与ENSO关联的“太平洋-北美”（PNA）遥相关型的合理模拟,并通过湍流热通量对海表温度的影响,是其能够更好模拟ENSO与北太平洋中高纬度SST关系的重要原因.本文通过分析验证了所建立的交互集合耦合模式系统的合理性,揭示了该系统在海-气相互作用研究领域方面具有一定应用前景. 相似文献