西太平洋洋流系统对海平面高度变化的响应:基于区域海洋模式(ROMS)试验

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作者 李振 覃国金 +2 位作者 朱广坤 李兴锐 张彧瑞 《海洋地质与第四纪地质》 北大核心 2025年第2期12-21,共10页

地质历史时期海平面变化叠加在板块运动之上,引起海岸线进退、沿海和陆架区域出露或淹没,从而影响全球大洋环流格局和区域海洋系统。本研究聚焦西太平洋对极端海平面升降的响应,使用区域海洋模式(ROMS)探讨末次盛冰期(LGM)情景下极端低... 地质历史时期海平面变化叠加在板块运动之上,引起海岸线进退、沿海和陆架区域出露或淹没,从而影响全球大洋环流格局和区域海洋系统。本研究聚焦西太平洋对极端海平面升降的响应,使用区域海洋模式(ROMS)探讨末次盛冰期(LGM)情景下极端低海平面SLdrop120(海平面下降120 m)和全球大陆冰盖融化情况下极端高海平面SLrise65(海平面上升65 m)对该区域温盐格局和主要洋流的影响。研究结果显示,海平面升降对该区域洋流系统有重要非线性影响,而对温盐格局影响主要体现在边缘海或靠近大陆边缘区域,且可以通过贯通性变化来解释这些差异。与现代海平面相比,极端低海平面导致近岸陆架海出露、台湾海峡关闭等,切断了西边界流入侵南海,导致东海的黑潮输运向外海方向移动,主轴断面流量减少。与前人考虑LGM冰期气候态的研究结果相比,此减少趋势说明LGM时期海平面降低和冰期气候驱动的效应相抵消。而高海平面则引起岸线向陆推移,渤海等近海海域面积增加、台湾海峡拓宽,使得西边界流向西拓展,对黑潮主流结构有分流作用。关于控制太平洋和印度洋交换的印尼贯穿流ITF,其西支路径因水深较浅而对海平面变化响应更明显。在极端低海平面情景下,卡里马塔海峡关闭、ITF的西支被切断,来自西支的淡水阻塞效应因此消失,这导致通过望加锡海峡的流量反而增加了2.31 Sv(1Sv=1×10^(6)m^(3)/s);相反,在高海平面情景下,西侧的卡里马塔海峡和望加锡海峡均变宽,同时托雷斯海峡打开,使得进入印度洋的流量比现在海平面情景增大。这些结果表明,西太平洋黑潮和印尼贯穿流对海岸线变迁的响应呈非线性规律,并强调了地质历史演化过程中海平面变化对区域洋流的重要作用。 展开更多

关键词 区域海洋模式(roms) 东海黑潮(KC) 印尼贯穿流(ITF) 大陆冰量变化 极端海平面升降

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热带太平洋海洋叶绿素对SST的影响及其机理分析——基于ROMS的海洋物理-生态模式模拟 被引量：1

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作者 张雯哲 张荣华 +3 位作者 高川 田丰 于洋 王宏娜 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1368-1379,共12页

关于热带太平洋海洋叶绿素对海表面温度(sea surface temperature, SST)年平均场和年际变率的影响,学术界存在着广泛的争议,模拟结果表现出明显的模式依赖性;且对于季节变化上叶绿素如何影响SST的关注较少。为深入研究热带太平洋叶绿素... 关于热带太平洋海洋叶绿素对海表面温度(sea surface temperature, SST)年平均场和年际变率的影响,学术界存在着广泛的争议,模拟结果表现出明显的模式依赖性;且对于季节变化上叶绿素如何影响SST的关注较少。为深入研究热带太平洋叶绿素的气候效应,本文基于区域海洋模式系统(Regional Ocean Modeling System, ROMS)构建了海洋物理-生态耦合模式;通过在敏感性试验中设置不同的叶绿素浓度分布,分析了叶绿素对热带太平洋SST的年平均和季节变化的影响。结果表明,叶绿素会导致热带太平洋大部分区域SST升高,但赤道东太平洋区域SST降低。其中,前者由叶绿素的直接加热效应所引起:叶绿素的存在使得海洋表层吸收的短波辐射明显增多,更多的热量被保留在了混合层中,引起SST的升高;后者由动力冷却效应占主导:叶绿素使得混合层中吸收更多的短波辐射,导致穿透到混合层以下的短波辐射明显减少,所引起的热量垂向重新分配使得海水的层结增强、混合层变浅、上层海流辐散增强,进一步在赤道南北两侧产生异常向西的纬向流、赤道东太平洋的上升流增强,使得SST下降。但是这种冷却效应并未贯穿于全年,叶绿素对赤道东太平洋SST变化的影响呈现出明显的季节依赖性:在1~4月期间表现为SST增暖(即直接加热效应占主导作用);此后加热效应减弱,垂向冷平流的作用愈发强劲,间接动力冷却效应占主导。综合来看,叶绿素会使赤道东太平洋SST降低约0.5℃,并加强其季节变率。本文得到了叶绿素影响赤道东太平洋SST的两种不同的结果(变冷和变暖),这一发现为理解不同模式中叶绿素冷却或加热效应主导作用的差异提供了新的视角,为改进模式、合理表征叶绿素的影响提供了重要的科学依据。 展开更多

关键词 热带太平洋 叶绿素效应 季节依赖性 直接加热 间接冷却 海洋物理-生态耦合模式 区域海洋模式系统(roms)

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南海海域海-气耦合模式及其数值模拟试验 被引量：16

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作者 吕世华 陈玉春 朱伯承 《高原气象》 CSCD 北大核心 2000年第4期415-416,共2页

在NCAR区域气候模式RegCM2和普林斯顿海洋模式POM基础上发展了适用于区域海 -气相互作用研究的区域海 -气耦合模式。模式采用同步耦合 ,海洋模式将海表温度提供给大气模式 ,大气模式为海洋模式提供太阳短波辐射、感热通量、潜热通量。... 在NCAR区域气候模式RegCM2和普林斯顿海洋模式POM基础上发展了适用于区域海 -气相互作用研究的区域海 -气耦合模式。模式采用同步耦合 ,海洋模式将海表温度提供给大气模式 ,大气模式为海洋模式提供太阳短波辐射、感热通量、潜热通量。海洋与大气模式每 1 5min交换一次通量。耦合过程没有使用通量校正。使用该模式对中国南海区域1 995年 5～ 7月大气和海洋进行了模拟试验 ,将模拟结果与COADS通量强迫的模拟结果进行了比较表明 ,该模式可以较好地模拟南海海洋环流和中尺度海 -气相互作用过程 ,可以用于区域海 -气相互作用的研究。 展开更多

关键词 区域海气耦合模式 南海 海洋环流 数值模拟 试验

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基于水动力ROMS与BOX耦合模型的长江口及邻近水域水通量及水体交换特性 被引量：3

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作者 王晓红 俞志明 +3 位作者 樊伟 宋秀贤 曹西华 袁涌铨 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期118-132,共15页

本研究将水动力模型ROMS(regional oceanic modeling system,区域海洋模式系统)与箱式(box)模型结合,详细阐述了长江口及邻近水域四个季节的水通量特征及水体交换特性。研究发现:总的水通量整体受季风控制,季风的作用在于使水体在南北... 本研究将水动力模型ROMS(regional oceanic modeling system,区域海洋模式系统)与箱式(box)模型结合,详细阐述了长江口及邻近水域四个季节的水通量特征及水体交换特性。研究发现:总的水通量整体受季风控制,季风的作用在于使水体在南北方向上交替输送,而台湾暖流对春夏季底层水南向输运具有重要作用;直接进入123.5°E以东外海区域的水通量很小,而是先从南边界流出研究区域,然后通过海洋环流系统进入外海。在强烈季风下,水体更新依赖于季风方向的水平通量,主要是同层水体而不是表底层水体之间的交换。虽然水体更新时间较长的区域与缺氧区基本一致,但本研究认为该区域底层水体缺氧的本质原因是跃层阻隔了表底层水体之间的交换。 展开更多

关键词 长江口 roms(the regional OCEANIC modeling system 区域海洋模式系统) 箱式(box)模型 水通量 水体交换特性

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南海北部海洋四维变分同化试验研究 被引量：1

5

作者 修义瑞 林士伟 方长芳 《海洋测绘》 CSCD 2018年第1期55-58,共4页

为了研究四维变分同化方法在南海北部海洋数值预报中的适用性,使用海洋区域模式(ROMS),建立了南海北部海洋资料四维变分同化系统,进行了温盐廓线和海面温度数据同化试验,初步对比分析了三种四维变分实现方法的同化效果。研究结果表明,... 为了研究四维变分同化方法在南海北部海洋数值预报中的适用性,使用海洋区域模式(ROMS),建立了南海北部海洋资料四维变分同化系统,进行了温盐廓线和海面温度数据同化试验,初步对比分析了三种四维变分实现方法的同化效果。研究结果表明,四维变分同化方法具有较好的同化效果,其中,增量强约束方法(I4DVar)具有较好的稳定性,其稳定性高于4DPSAS和R4DVar。本文研究成果为建立南海业务化海洋四维变分同化及预报系统奠定技术基础。 展开更多

关键词 海洋数值预报 海洋数据同化 四维变分 roms海洋模式 南海北部

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浙江沿岸春季上升流的数值研究 被引量：6

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作者 倪婷婷 管卫兵 +1 位作者 曹振轶 陈琪 《海洋学研究》 北大核心 2014年第2期1-13,共13页

采用三维斜压非线性数值模式ROMS（Regional Ocean Modeling System）,在浙江沿岸特殊地形的基础上综合考虑风场、台湾暖流、潮流以及长江径流等可变因子,对春季浙江沿岸上升流进行了数值研究。研究结果表明,浙江沿岸春季存在上升流,且... 采用三维斜压非线性数值模式ROMS（Regional Ocean Modeling System）,在浙江沿岸特殊地形的基础上综合考虑风场、台湾暖流、潮流以及长江径流等可变因子,对春季浙江沿岸上升流进行了数值研究。研究结果表明,浙江沿岸春季存在上升流,且上升流以带状分布在浙江近岸海域,在渔山列岛附近（28.40°N,122.00°E）以及舟山群岛附近（30.70°N,122.60°-123.00°E）存在2个上升流中心。风、台湾暖流和潮动力是影响浙江沿岸春季上升流的重要因子,其中风和台湾暖流对浙江沿岸整条上升流带均有影响;潮动力仅对28.60°N纬度线以北至舟山群岛附近的上升流以及2个上升流中心的强度存在影响;长江径流对2个上升流中心、舟山群岛及长江口附近的上升流有一定影响。通过对浙江沿岸海域流场的分析可以发现,舟山群岛附近底层各等深线上水体向岸运动的速度比周围海域的大,跨越底层各等深线向上涌升的趋势更明显,间接反映了舟山群岛附近的上升流强度相对较强。对于舟山群岛附近的上升流而言,30m深度以浅的海域,科氏力、水平平流作用与垂直粘性力是上升流形成的主要动力,30m深度以深的海域,上升流形成的主要动力为科氏力与压强梯度力,此时水平平流作用和垂直粘性力对上升流的影响较弱。 展开更多

关键词 浙江沿岸 上升流 区域海洋数值模式(roms) 动力成因

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四维变分同化技术在风暴潮数值模拟中的应用 被引量：2

7

作者 王宗辰 于福江 原野 《海洋预报》 2015年第1期1-9,共9页

利用区域海洋模式ROMS(Regional Ocean Modelling System)及其四维变分同化模块,建立了具有资料同化能力的东中国海风暴潮数值模式,通过将海洋站水位观测资料同化到风暴潮模式中,提高了模式对风暴潮的模拟精度。四维变分同化技术能够在... 利用区域海洋模式ROMS(Regional Ocean Modelling System)及其四维变分同化模块,建立了具有资料同化能力的东中国海风暴潮数值模式,通过将海洋站水位观测资料同化到风暴潮模式中,提高了模式对风暴潮的模拟精度。四维变分同化技术能够在整个同化时间窗口保持动力协调,使模拟结果在该时间窗口内最大程度的靠近观测,同时,得到了最优预报初始场。利用该模式,对两次温带风暴潮过程进行了数值模拟,结果表明:在同化窗口内,同化对模拟精度有明显的提高;结束同化之后,得到的最优预报初始场对临近预报精度也有一定提高。 展开更多

关键词 区域海洋模式roms 四维变分同化 风暴潮数值模拟 最优预报初始场

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2007年长江口邻近海域夏季上升流演变机制研究 被引量：12

8

作者 曹公平 宋金宝 樊伟 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期102-112,共11页

研究长江口邻近海域夏季上升流强度和空间分布的变化，对渔业生产和赤潮的防治具有重要的指导意义。采用2007年6～10月高分辨率卫星遥感资料NGSST海表温度和CCMP风场，通过经验正交函数（EOF）分解和区域海洋数值模式（ROMS）研究了该... 研究长江口邻近海域夏季上升流强度和空间分布的变化，对渔业生产和赤潮的防治具有重要的指导意义。采用2007年6～10月高分辨率卫星遥感资料NGSST海表温度和CCMP风场，通过经验正交函数（EOF）分解和区域海洋数值模式（ROMS）研究了该海域夏季上升流的短期演变机制及其与SST异常的关系。结果表明，夏季上升流强度和范围存在明显变化，是引起该海域SST异常的重要原因；风场对上升流短期演变起着关键作用，风应力旋度对局地上升流变化的影响与沿岸风应力同等重要：地形变化影响着上升流中心的分布，陡而窄的海底凸起容易在顺流侧形成较强的上升流中心，并在逆流侧诱发下降流。 展开更多

关键词 长江口 上升流 经验正交函数(EOF)分析 区域海洋数值模式(roms) 演变机制

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东海与邻近海域水、热、盐通量的季节变化研究 被引量：4

9

作者 齐继峰 尹宝树 +2 位作者 张启龙 杨德周 陈海英 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1-19,共19页

本文基于高分辨率的区域海洋数值模式对东海及邻近海域进行温、盐、流的数值模拟,模拟结果与实测结果拟合较好。结果表明:东海与邻近海域的水交换过程具有显著的季节变化特征。从流量的角度看,台湾海峡、台湾-西表岛之间水道和西表岛-... 本文基于高分辨率的区域海洋数值模式对东海及邻近海域进行温、盐、流的数值模拟,模拟结果与实测结果拟合较好。结果表明:东海与邻近海域的水交换过程具有显著的季节变化特征。从流量的角度看,台湾海峡、台湾-西表岛之间水道和西表岛-冲绳岛之间水道是外海水流入东海的3个主要水道,而冲绳岛-奄美大岛、吐噶喇海峡、大隅海峡、济州岛东部和黄东海断面是海水流出东海的水道;其年平均体积输运值分别为1.06×10~6 m^3/s、20.49×10~6 m^3/s、3.20×10~6 m^3/s、-0.92×10~6m^3/s、-20.59×10~6 m^3/s、-0.30×10~6 m^3/s、-2.37×10~6 m^3/s和-0.37×10~6 m^3/s(向内为正)。对比发现,东海与邻近海域之间各水道的体积、热量和盐量输运均具有相似的季节变化趋势,其最大值往往出现在夏季(7月或8月),最小值往往出现在冬季(1月或2月)。从7月到11月整个东海是流量净流出的过程,而从12月到翌年6月是流量净流入的过程,全年流量基本上保持平衡状态。东海终年存在向黄海的净输入,其体积、热量和盐量的年平均输运值分别为0.37×10~6 m^3/s,0.027×10^(15) W和12.7×10~6 kg/s。 展开更多

关键词 东海 水交换 季节变化 数值模拟 区域海洋数值模式

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南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征分析 被引量：7

10

作者 黄小龙 经志友 +1 位作者 郑瑞玺 张旭 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1-9,共9页

利用卫星遥感资料和区域海洋数值模式ROMS(regional ocean modeling system)高分辨率数值模拟结果,对南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征及其非地转过程进行了探讨。高分辨率卫星遥感观测和数值模拟结果显示,南海西部夏季锋面海域存... 利用卫星遥感资料和区域海洋数值模式ROMS(regional ocean modeling system)高分辨率数值模拟结果,对南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征及其非地转过程进行了探讨。高分辨率卫星遥感观测和数值模拟结果显示,南海西部夏季锋面海域存在活跃的次中尺度现象,其水平尺度约为1~10km,且具有O(1)罗斯贝数(Rossbynumber,Ro)的典型次中尺度动力学特征。进一步的诊断分析表明,在夏季西南风的驱动下,沿锋面射流方向的风应力(down-frontwind stress)引起的跨锋面埃克曼输运有利于将海水由锋面冷水侧向暖水侧输运,减小了锋面海域的垂向层结和Ertel位涡,加剧了锋面的不稳定,并形成跨锋面的垂向次级环流。高分辨率模拟结果显示,锋面海域最大垂向流速可达100m·d^-1,显著增强了上层海洋的垂向物质交换。因此,活跃在锋面海域的次中尺度过程可能是增强南海西部上升流海域垂向物质交换的重要贡献者。 展开更多

关键词 上升流锋面 次中尺度过程 区域海洋数值模式 卫星遥感 南海西部

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基于四维变分同化方法的南海中尺度涡后报实验 被引量：1

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作者 赵军 高山 王凡 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1145-1159,共15页

海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中... 海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中尺度涡旋预报方案。为了检验该方案的可行性,本文使用区域海洋模式(regional ocean modeling system,ROMS)和其内建的增量强约束四维变分同化(incremental strong constraint four dimensional variational,I4D-Var)模块,建立了一个南海海洋同化模拟系统。首先,通过I4D-Var方法将AVISO卫星高度计资料同化到海洋数值模拟中,获得了理想的中尺度涡同化模拟结果。同化、模式模拟和观测三者的中尺度涡统计结果表明,该同化系统模拟的南海中尺度涡的路径、半径、海表高度异常和振幅等特征信息与AVISO(Archiving Validation and Interpolation of Satellite Oceanographic Data)观测结果高度吻合,同时在深度上的分析表明,涡旋对应的温度、盐度和密度均得到有效的调整。然后,将该同化系统的模拟结果做为初始场,对某一特定时段的南海中尺度涡进行了后报模拟和结果的定量化分析。通过比较后报模拟与观测资料中对应涡旋的海表面高度异常(sea surface height anomalies,SSHA)相关系数、涡心差距和半径绝对误差,证明该方案的中尺度涡后报时效至少可达10 d以上。后报实验结果验证了该中尺度涡预报方案的可行性,从而为中尺度涡的预报提供一定的理论基础和可行性方案。 展开更多

关键词 南海 中尺度涡 区域海洋模式roms 四维变分数据同化 预报

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夏季南海北部粤东陆架锋面的动力特征分析 被引量：1

12

作者 曾毅港 经志友 +1 位作者 黄小龙 郑瑞玺 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期136-145,共10页

本文利用现场观测资料和卫星遥感数据,并结合ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟对南海北部粤东陆架的锋面特征及其影响因素进行探讨。观测结果显示,夏季南海北部陆架存在活跃的上升流温度锋面,其水平尺度约为50km,强度达到0... 本文利用现场观测资料和卫星遥感数据,并结合ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟对南海北部粤东陆架的锋面特征及其影响因素进行探讨。观测结果显示,夏季南海北部陆架存在活跃的上升流温度锋面,其水平尺度约为50km,强度达到0.06℃·km^(–1),大于同时期卫星遥感观测结果,垂向影响深度超过20m,且具有一阶理查森数(Richardson number,Ri)的典型动力学特征。进一步的ROMS模式诊断分析结果显示,锋面处水平梯度增强,且动力学上表现出一阶Ri数,为锋面不稳定的发生提供了有利条件。高分辨率模拟结果显示,在夏季西南风的驱动下,沿锋面地转流方向的风应力引起的跨陆架Ekman输运将锋面处冷水向暖水运移,导致水平浮力梯度和锋面强度增强并形成负Ertel位涡(Ertel potential vorticity,EPV)。因此,夏季风场强迫引起的Ekman浮力通量(Ekman buoyancy flux,EBF)可能是南海北部锋面不稳定现象的主要贡献者,对局地动力环境有重要影响。 展开更多

关键词 南海北部 陆架锋面 现场观测 锋面不稳定 区域海洋数值模式

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西南黄海环流及其对浒苔分布的影响 被引量：1

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作者 陈雪 万修全 马伟伟 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1-11,共11页

本文基于高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式在中国海区域1980—2019年共40 a的模拟结果,研究了西南黄海环流的存在性及成因、季节变化特征等,并初步探究了西南黄海环流与黄海浒苔灾害年际差异之间的关系。结果表明:顺... 本文基于高分辨率ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式在中国海区域1980—2019年共40 a的模拟结果,研究了西南黄海环流的存在性及成因、季节变化特征等,并初步探究了西南黄海环流与黄海浒苔灾害年际差异之间的关系。结果表明:顺时针方向的西南黄海环流终年存在于山东半岛南部35.0°N—36.5°N、120°E—122°E海域,其强度在6和10月最强,1和8月最弱,具有显著的双峰型季节变化特征,环流中心位置随季节东西移动。以6月为典型月份,本文利用一层简单模型及矢量场的经验正交函数分解方法,进一步分析发现,风应力旋度是影响西南黄海环流年际变化的主要因素,风应力负旋度越强,西南黄海环流越强。最后,本文初步建立了西南黄海环流与黄海浒苔分布年际变化之间的关系,由于西南黄海环流特殊的地理位置,在其中心位置偏西的年份,环流在一定程度上会限制浒苔的北向输运,造成堆积,给沿岸城市带来更严重的负面影响。 展开更多

关键词 区域海洋模式(roms) 西南黄海 环流 浒苔

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