大风影响下的莱州湾西岸单站底层泥沙输运特征分析     

李海  万凯  宋新  宋德海  王楠  鲍献文 《海洋学报》2022,44(6):68-79

基于2018年10月21日至11月6日莱州湾西岸连续站观测数据,本文利用集合经验模态分解、希尔伯特?黄变换和小波分析法对底层单宽输沙率的小尺度特征做分析,并针对观测期间出现的大风天气对泥沙输运的影响进行了探究。结果表明,单宽输沙率在观测时间段内具有高频、潮周期、低频以及长周期尺度变化特征,周期尺度从小到大。其中高频和潮周期分量方差贡献率及所含能量最高,对输沙率的影响最强。边际谱显示东西方向输沙率的显著周期为13.3 h,南北方向大于11 h的周期较为显著。观测期间底层净泥沙通量分别为东向305.77 kg/m、南向597.25 kg/m,余流分量贡献最大,低频和高频分量贡献最小。上强迫风场主要在风速衰减期通过湍流和波浪影响输沙速率的时频分布,使其低频变化显著增强的同时,产生1 h周期左右的高频波动。交叉小波分析显示,风速和单宽输沙率在低频波段上相干性较强,且单宽输沙率会滞后风速1/4至1/2个周期。另外,风浪会增强泥沙输运的涨落潮不对称性,进而增加潮周期分量上的泥沙净输运。  相似文献   

基于分层EOF的深海声速剖面时变特征建模          下载免费PDF全文

张林虎  刘杨  刘焱雄  陈冠旭  李梦昊 《海岸工程》2022,41(3):209-222

针对目前局部海域小时间尺度声速场建模方法未顾及不同深度区间内声速变化规律的问题,本文根据实测深海声速剖面的统计特征,提出了声速剖面分层方法,并进一步基于经验正交函数（Empirical Orthogonal Function, EOF）提出了局部小时间尺度的声速剖面分层时变模型构建方法。利用南海实测全海深声速剖面数据,分析了分层EOF第一模态系数和等效平均声速的日变化特征,并比较了不同拟合模型的精度。最后,利用试验海区的温度和潮汐数据分析了声速剖面周期变化的影响因素。结果表明： ①声速剖面分层EOF第一模态系数及等效平均声速具有日周期变化特征,上层声速日周期变化特征不明显,中层声速日周期变化特征较明显,下层声速变化较小但仍具有日周期变化特征;②局部海域小时间尺度声速拟合应考虑长期变化项的影响;③试验海区声速剖面EOF第一模态系数变化与温度显著相关,提取的声速剖面时变特征与海区潮汐周期特征基本吻合。  相似文献   

Short- and long-term response of phytoplankton to ENSO in Prydz Bay,Antarctica: Evidences from field measurements,remote sensing data and stratigraphic biomarker records     

Jun Zhao  Hans-Ulrich Peter  Haisheng Zhang  Zhengbing Han  Chuanyu Hu  Peisong Yu  Bing Lu  Thomas S. Bianchi 《中国海洋大学学报(英文版)》2014,13(3):437-444

The study provides one of the first lines of evidence showing linkages between Antarctic phytoplankton abundance and composition in response to ENSO, based on historical reconstruction of sediment biomarkers. In addition to sediment biomarkers, field measured and remote sensing data of phytoplankton abundance were also recorded from Prydz Bay, Eastern Antarctica. Com-munity structure of field measured phytoplankton showed significant El Ni？o/La Ni？a-related succession during 1990 to 2002. In general, the number of algae species decreased during El Ni？o and La Ni？a years compared to normal years. Austral summer monthly variation of remotely sensed chlorophyll-a （Chl-a）, particulate organic carbon （POC）, and sea surface temperature （SST） indicated that ENSO impacted the timing of phytoplankton blooms during 2007 to 2011. Phytoplankton blooms （indicated by Chl-a and POC） preceded the increases in SST during El Ni？o years, and lagged behind the SST increases during La Ni？a years. Stratigraphic record of marine sedimentary lipid （brassicasterol, dinosterol and alkenones） biomarkers inferred that the proportions of different algae （diatoms, dinoflagellates and haptophytes） changed significantly between El Ni？o and La Ni？a events. The relative proportion of diatoms increased, with that of dinoflagellates being decreased during El Ni？o years, while it was reversed during La Ni？a years.  相似文献   

Retrieving multi-scale climatic variations from high dimensional time-series MODIS green vegetation cover in a tropical/subtropical mountainous island     

CHANG Chung-te  WANG Hsueh-ching  HUANG Cho-ying 《山地科学学报》2014,11(2):407-420

【Title】
There are knowledge gaps in our understanding of vegetation responses to multi-scale climate-related variables in tropical/subtropical mountainous islands in the Asia-Pacific region. Therefore, this study investigated inter-annual vegetation dynamics and regular/irregular climate patterns in Taiwan. We applied principal component analysis （PCA） on 11 years （2001~2011） of high-dimensional monthly photosynthetically active vegetation cover （PV） derived from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） and investigated the relationships between spatiotemporal patterns of the eigenvectors and loadings of each component through time and multi-scale climate-related variations. Results showed that the first five components contributed to 96.4% of the total variance. The first component （PC1, explaining 94.5% of variance） loadings, as expected, were significantly correlated with the temporal dynamics of the PV （r = 0.94）, which was mainly governed by regional climate. The temporal loadings of PC2 and PC3 （0.8% and 0.6% of variance, respectively） were significantly correlated with the temporal dynamics of the PV of forests （r = 0.72） and the farmlands （r = 0.80）, respectively. The low-order components （PC4 and PC5, 0.3% and 0.2% of variance, respectively） were closely related to the occurrence of drought （r = 0.49） and to irregular ENSO associated climate anomalies （r = -0.54）, respectively. Pronounced correlations were also observed between PC5 and the Southern Oscillation Index （SOI） with one to three months of time lags （r = -0.35 ~ -0.43, respectively）, revealing biophysical memory effects on the time-series pattern of the vegetation through ENSO-related rainfall patterns. Our findings reveal that the sensitivity of the ecosystems in this tropical/subtropical mountainous island may not only be regulated by regional climate and human activities but also be susceptible to large-scale climate anomalies which are crucial and comparable to previous large scale analyses. This study demonstrates that PCA can be an effective tool for analyzing seasonal and inter-annual variability of vegetation dynamics across this tropical/subtropical mountainous islandin the Pacific Ocean, which provides an opportunity to forecast the responses and feedbacks of terrestrial environments to future climate scenarios.  相似文献   

我国西南地区干湿季降水的主模态分析   总被引：3，自引：2，他引：1  

张武龙  张井勇  范广洲 《大气科学》2014,38(3):590-602

利用我国西南地区26个台站降水资料,通过经验正交函数（EOF）分解的方法,分析了1980～2009年该地区干季（10～4月）和湿季（5～9月）降水的主模态。我国西南地区干季降水的时空变化存在两种主模态,它们分别可以解释总方差的22.4%和15.6%。第1主模态为全区一致型,具有准两年周期振荡的年际变化特征;第2主模态为东南—西北反向型,从20世纪90年代中期至21世纪初呈现2～3年的变化周期。我国西南地区湿季降水的时空变化存在三种主模态,它们分别可以解释总方差的17.1%,13.8%和11.1%。第1主模态为全区一致型,20世纪90年代初期具有较强的2～4年周期;第2主模态为经向偶极子型分布,并具有显著的4年周期;第3主模态为纬向偶极子型分布,具有2～4年的年际变化信号。进一步利用NCEP/NCAR再分析资料以及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的海表面温度（SST）资料,通过合成分析和回归分析的方法探讨了与干湿季降水各主模态对应的大尺度大气环流和海温状况。我国西南地区干季降水第1主模态与北极涛动（AO）有明显的正相关关系,对应的大气环流和海温状况表现为高纬北冰洋与中纬度地区上空高度场的反向异常分布,北大西洋和北太平洋海温低纬与中高纬的偶极子型异常分布;第2主模态与中高纬欧亚大陆上空高度场经向偶极子型异常分布有关,中纬度北太平洋的海温异常与该模态具有紧密的联系。我国西南地区湿季降水第1主模态与北大西洋涛动（NAO）显著负相关,对应的大气环流和海温状况表现为北大西洋上,高纬度与中纬度地区上空高度场的偶极子型异常分布,海温从低纬到中高纬的三极子型异常分布;第2主模态受欧亚大陆上空高度场经向三极子型异常分布影响,并与北太平洋海温异常的一致型分布有关;第3主模态可能与El Ni?o Modoki有关,同时受到南亚高压的影响,赤道太平洋海温的纬向三极子型异常分布对该模态具有一定的潜在预报意义。  相似文献   

参加CMIP5的四个中国气候模式模拟的东亚冬季风年际变率   总被引：5，自引：3，他引：2  

金晨曦  周天军 《大气科学》2014,38(3):453-468

本文比较了中国参加“国际耦合模式比较计划”（CMIP5）的四个大气环流模式（即FGOALS-g2、FGOALS-s2、BCC-CSM1-1、BNU-ESM大气模式）在观测海温驱动下,对东亚冬季风（EAWM）气候态和年际变率的模拟能力。结果表明,在气候态上,四个模式均合理再现了EAWM高低层环流系统（包括低层西伯利亚高压（SH）、阿留申低压、异常偏北风、和中高层东亚大槽、西风急流）,其中对2 m气温和500 hPa高度场的模拟技巧最高,四个模式模拟的结果与再分析资料的空间相关系数都达到0.99。在年际变率上,分别对东亚北部地区（30°N～60°N,100°E～140°E）和东亚南部地区（0°～30°N,100°E～140°E）的2 m气温进行经验正交函数分解（EOF）,提取变率主导模态。结果表明,在东亚北部地区,四个模式对2 m气温第一模态（简称“北部型”）的空间分布均有很高的模拟技巧,但只有BNU-ESM能够较好再现其对应的年际变率,其模拟的时间序列与观测的相关系数为0.69。四个模式均能模拟出观测中的3.1 a主导周期,但只有FGOALS-s2和BNU-ESM能模拟出观测中的2.5 a主导周期。在东亚南部地区,模式模拟的前两个主模态共同解释观测中第一模态（简称“南部型”）的特征,其中FGOALS-g2、FGOALS-s2和BNU-ESM的综合模拟技巧较高,但只有BNU-ESM成功再现了观测中2.5 a和3.1 a的主导周期。机理分析表明,FGOALS-g2、FGOALS-s2、BNU-ESM三个模式能合理再现菲律宾海反气旋,同时对南部型有较高的模拟能力,而BCC-CSM1-1则未能有效再现菲律宾海反气旋,使得 BCC-CSM1-1对南部型模拟技巧较低。观测和四个模式模拟的结果一致表现出北极涛动（AO）与北部型PC1呈显著相关,影响大于SH。  相似文献   

梅雨锋云系的模态研究Ⅱ：出现频率及转换特点     

方宗义  覃丹宇  黄勇  李博 《大气科学》2014,38(4):719-726

基于经验正交函数（EOF）分解方法提取的1998～2008年梅雨活跃期共16次过程的梅雨锋云系主导模态,讨论了这些主导模态的发生频率、维持时间及相互转换特征。结果表明,在16个梅雨活跃期内,云系的第1主导模态正相位出现的频率最高,并且在4个活跃期内作为首次出现模态率先出现;第5模态正位相的出现频率最低,且该模态多数伴随其他模态一同出现,为过渡模态。统计发现,各主导模态的维持时间并不相同,其中第2模态负位相持续时间最长,为81 h;第5模态正位相的最大持续时间最短,仅为18 h;第6模态负位相的平均持续时间最长。对不同主导模态转换方向和频次的计算表明,各个位相的模态最多（最少）向9种（3种）（含正负位相）其他模态进行转换。除第6模态负位相和第5模态负位相向其他模态的转化具有较好的方向性外,其他模态间的相互转换多表现出随机性特征。其中,第6模态负位相在超过半数的情况下向第5模态负位相转换,而第5模态负位相则多向第3模态正位相和第1模态负位相进行转换。  相似文献   

导管架式海上风力发电支撑结构振型扩阶方法     

李炜  王卫英  刘福顺  陈文文  彭春涪  卢洪超 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2014,44(3)

提出1种适用于海上风力发电支撑结构的模态振型扩阶方法。该方法无需借助转换矩阵实现振型扩阶,而是依靠实测模态并通过修正有限元模型对应振型在未测试自由度的振型值而获得空间完备的模态振型,并且所发展的方法在一定程度上可以忽略有限元模型存在的建模误差,是1种直接的估算方法,计算效率相对较高。文中采用三桩导管架式海上风力发电支撑结构验证提出方法的正确性以及在低阶模态振型扩阶上的优越性。数值结果表明,该方法对传感器位置、数量依赖程度低,尤其对于海上风电结构,仅在结构的水深较浅部位布置少数传感器即可比较精确的实现低阶模态振型扩阶,具有良好的工程应用前景。  相似文献   

Water discharge variability of Changjiang （Yangtze） and Huanghe （Yellow） Rivers and its response to climatic changes     

张喜林  范德江  王厚杰  杨作升 《中国海洋湖沼学报》2014,32(6):1392-1405

Influences of large-scale climatic phenomena, such as the E1Nifio/La Nifia-Southem Oscillation （ENSO） and the Pacific Decadal Oscillation （PDO）, on the temporal variations of the annual water discharge at the Lijin station in the Huanghe （Yellow） River and at the Datong station in the Changjiang （Yangtze） River were examined. Using the empirical mode decomposition-maximum entropy spectral analysis （EMD- MESA） method, the 2- to 3-year, 8- to 14-year, and 23-year cyclical variations of the annual water discharge at the two stations were discovered. Based on the analysis results, the hydrological time series on the inter- annual to interdecadal scales were constructed. The results indicate that from 1950 to 2011, a significant downward trend occurred in the natural annual water discharge in Huanghe River. However, the changes in water discharge in Changjiang River basin exhibited a slightly upward trend. It indicated that the changes in the river discharge in the Huanghe basin were driven primarily by precipitation. Other factors, such as the precipitation over the Changjiang River tributaries, ice melt and evaporation contributed much more to the increase in the Changjiang River basin. Especially, the impacts of the inter-annual and inter-decadal climate oscillations such as ENSO and PDO could change the long-term patterns of precipitation over the basins of the two major rivers. Generally, low amounts of basin-wide precipitation on interannual to interdecadal scales over the two rivers corresponded to most of the warm ENSO events and the warm phases of the PDO, and vice versa. The positive phases of the PDO and ENSO could lead to reduced precipitation and consequently affect the long-term scale water discharges at the two rivers.  相似文献   

南海大气季节内振荡特征及其与ENSO循环的关系   总被引：3，自引：2，他引：1       下载免费PDF全文

祝丽娟  王亚非  高桥正明 《大气科学学报》2014,37(1):9-18

采用1979—2009年NCEP/NCAR再分析资料、NOAA向外长波辐射(outgoing long-wave radiation,简称OLR)及扩展重建海表面温度资料,对南海大气季节内振荡(Intra-seasonal Oscillation,简称ISO)特征及其与ENSO循环的关系进行了诊断分析。结果表明:1)南海大气ISO的30~60 d周期在5—10月均显著。一般年南海大气ISO的对流传播在纬向上存在东传和西传,在经向上具有南北半球季节性摆动的特征。以低频动能表征的南海大气ISO强度年代际变化特征明显,近31 a来趋势增强,年变化呈单峰结构,峰值在7—8月。2)南海大气ISO的对流与ENSO循环显著相关,其强度在El Nio(La Nia)年减弱(增强)。与一般年对比,南海大气ISO对流在El Nio和La Nia年均表现为西传减弱、北传显著。北传特征表现为强对流活跃带于春季(4—5月)北跳至北半球(在La Nia年最北可至35°N),但在北半球的传播方向与一般年相比存在显著差异。3)南海大气ISO强度与ENSO循环关系密切,在El Nio(La Nia)年减弱(增强),两者表现为约半年(6~8个月)的滞后相关。Nio3区海表面温度异常序列与南海大气ISO强度的相关在中西太平洋地区和El Nio成熟前的春、秋季最显著,同时相关中心伴随低频动能高值区东移。  相似文献