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北极海洋短期和中长期预报模型研究进展
1
作者 查宇凡 张瑜 +1 位作者 陈长胜 徐丹亚 《极地研究》 北大核心 2025年第1期118-136,共19页
北极海洋系统是地球气候系统的重要组成部分,其水文变化及海洋环流会对北极乃至全球的自然环境、生态系统等产生深远的影响。北极海洋正在发生快速变化,而数值模式在预报和预估北极海洋的未来变化方面发挥着至关重要的作用。然而,不同... 北极海洋系统是地球气候系统的重要组成部分,其水文变化及海洋环流会对北极乃至全球的自然环境、生态系统等产生深远的影响。北极海洋正在发生快速变化,而数值模式在预报和预估北极海洋的未来变化方面发挥着至关重要的作用。然而,不同数值模式之间的设置存在分辨率、初始场条件、驱动力和大气强迫等相关因素的差异,导致各个模式之间存在较大的差异。基于数值模型间存在的上述差异性,本文系统梳理了目前国内外有关北极海洋短期和中长期预报模型的研究进展,重点探索了海水温度、盐度、海洋环流以及水位等因素的精度及其未来预估变化,在前人研究的基础上,展望了对未来数值模型在北极海洋预报和预估方面有待解决的问题。 展开更多
关键词 北极地区 海洋 预报 预估 模型
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加拿大北极群岛区域海洋环流及水文特征变化及其影响因素研究进展
2
作者 王宇蓉 谢瑱瑮 +3 位作者 张瑜 陈长胜 徐丹亚 胡松 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期367-379,共13页
作为北冰洋淡水输出的重要通道,加拿大北极群岛的海洋环流及水文特征变化会对其下游及北大西洋地区的海洋环境、生态系统等产生深远影响。此外,加拿大北极群岛内的西北航道海况变化也会对未来北极通航规划与安全保障起到关键作用。然而... 作为北冰洋淡水输出的重要通道,加拿大北极群岛的海洋环流及水文特征变化会对其下游及北大西洋地区的海洋环境、生态系统等产生深远影响。此外,加拿大北极群岛内的西北航道海况变化也会对未来北极通航规划与安全保障起到关键作用。然而,由于地理特征的复杂性和气候条件的限制,目前对于加拿大北极群岛海洋环流和水文变化的认识还存在明显不足。本文梳理了目前国内外有关加拿大北极群岛海水体积通量、淡水通量、热通量、温盐结构和环流特征等主要方面的相关研究,分析并总结了影响这些变化的主要因素和控制机理,包括海表面高度、风应力、大气压力和密度分布等因素,并在前人研究的基础上对未来需要关注的重点研究问题予以展望。 展开更多
关键词 加拿大北极群岛 海洋环流 海水通量 水文特征
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加拿大北极群岛区域西北航道海冰冰情长期时空变化特征研究 被引量：4
3
作者 沈心仪 张瑜 +1 位作者 陈长胜 胡松 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期71-87,共17页
加拿大北极群岛西北航道区域海冰冰情对西北航道的开通及航行安全有着显著的影响。本研究将西北航道分为南部、北部以及交汇区3个区域,利用美国国家冰雪中心Bootstrap海冰密集度数据和CryoSat-2、CS2SMOS观测以及高分辨率北极海洋-海冰... 加拿大北极群岛西北航道区域海冰冰情对西北航道的开通及航行安全有着显著的影响。本研究将西北航道分为南部、北部以及交汇区3个区域,利用美国国家冰雪中心Bootstrap海冰密集度数据和CryoSat-2、CS2SMOS观测以及高分辨率北极海洋-海冰耦合模型(AO-FVCOM)的海冰厚度数据对1978年11月—2017年12月加拿大北极群岛区域西北航道海冰冰情长期时空特征进行研究,并对南线和北线冰情进行评估。研究结果显示西北航道冬春季被高密集度的海冰覆盖,夏秋季密集度较小,呈现北高南低的分布特征;北部、南部、以及交汇区域覆盖范围呈现减少趋势,分别为–0.01×10^5km^(2)·(10a)^(–1)[–0.77%·(10a)^(–1)]、–0.09×10^(5)km^(2)·(10a)^(–1)[–3.50%·(10a)^(–1)]以及–0.12×10^(4)km^(2)·(10a)^(–1)[–2.81%·(10a)^(–1)];海冰厚度在北部和南部区域呈现减小趋势,分别为–0.25 m·(10a)^(–1)和–0.13 m·(10a)^(–1)。西北航道南线冰情优于北线,海冰密集度、覆盖范围、厚度均小于北线。对影响海冰密集度和厚度的大气和海洋热力学因素进行分析发现,研究区域的表面大气温度、海洋表层温度呈现上升趋势,并和海冰密集度呈现显著负相关,和北部、南部区域海冰厚度呈现显著负相关,与交汇区域海冰厚度相关不显著。 展开更多
关键词 加大拿北极群岛 西北航道 海冰 海表气温 海表温度
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加拿大北极群岛区域海冰变化情况及其影响因素研究进展 被引量：2
4
作者 沈心仪 张瑜 +1 位作者 陈长胜 胡松 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期402-414,共13页
加拿大北极群岛作为北冰洋淡水输出的重要通道,其海冰变化以及通过该区域的北冰洋淡水变化会对北大西洋及其下游的水文状况、自然环境和生态系统产生深远影响。此外,加拿大北极群岛海冰的变化情况会对西北航道的通行产生显著作用。然而... 加拿大北极群岛作为北冰洋淡水输出的重要通道,其海冰变化以及通过该区域的北冰洋淡水变化会对北大西洋及其下游的水文状况、自然环境和生态系统产生深远影响。此外,加拿大北极群岛海冰的变化情况会对西北航道的通行产生显著作用。然而由于观测数据在时空上的限制,现今的研究对加拿大北极群岛海冰具体变化过程以及影响其变化的机制了解得还不够深入。本文梳理了目前国内外有关加拿大北极群岛海冰密集度、海冰面积、海冰厚度、海冰面积通量等主要海冰要素变化的相关研究进展,分析了海冰变化对西北航道通航的作用,总结了影响加拿大北极群岛海冰变化的主要因素,包括大气环流热力因素、动力因素以及海洋变化影响因素,并在前人研究的基础上对亟待解决的一些研究内容予以展望。 展开更多
关键词 加大拿北极群岛 海冰 西北航道 融冰期 多年冰
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北极冰间湖时空变化过程及其形成机制研究进展 被引量：2
5
作者 张晓 谢瑱瑮 +4 位作者 张瑜 张艳艳 陈长胜 徐丹亚 胡松 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期380-396,共17页
在北极气候快速变化的背景下,北极冰间湖作为北极最活跃的区域,其产生和维持以及该区域结冰析盐过程对北极地区的水文环境、海洋生物的生存和发展以及北极航道路线的选择等产生深远的影响。然而,现有的研究对北极各冰间湖形成的位置、... 在北极气候快速变化的背景下,北极冰间湖作为北极最活跃的区域,其产生和维持以及该区域结冰析盐过程对北极地区的水文环境、海洋生物的生存和发展以及北极航道路线的选择等产生深远的影响。然而,现有的研究对北极各冰间湖形成的位置、大小和时间等变化缺乏较为细致的研究,且对各冰间湖具体形成因素以及影响其变化的机制研究不足,国内对于北极冰间湖时空变化过程及形成机制的系统性介绍及概述较少。因此,本文梳理了目前国内外关于北极冰间湖的研究方法、时空变化过程和形成机制等方面的研究进展,总结了北极冰间湖在北极区域的综合作用与影响,阐述了影响北极冰间湖变化的热力学与动力学因素,并在前人研究的基础上对目前冰间湖研究中亟待解决的问题和目标进行展望。 展开更多
关键词 北极冰间湖 海冰 风 洋流
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巴伦支海和喀拉海区域海冰变化关键过程及热力响应 被引量：2
6
作者 谢瑱瑮 张瑜 +4 位作者 陈长胜 徐丹亚 张晓 王宇蓉 张艳艳 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期24-39,共16页
巴伦支海和喀拉海区域是北极海冰变化最显著的地区之一,由于该区域海冰厚度和海冰流速观测数据的不完整,对于巴伦支海和喀拉海区域海冰体积时空变化特征的认识还不够完善,对引起该区域海冰变化的关键过程及海冰对热力学因素的响应理解... 巴伦支海和喀拉海区域是北极海冰变化最显著的地区之一,由于该区域海冰厚度和海冰流速观测数据的不完整,对于巴伦支海和喀拉海区域海冰体积时空变化特征的认识还不够完善,对引起该区域海冰变化的关键过程及海冰对热力学因素的响应理解也不够清晰。本研究综合利用1991—2019年海冰流速和海冰厚度再分析数据与海冰流速模式数据,定量分析了巴伦支海和喀拉海区域海冰变化的主要贡献来源。结果表明,相较于外部的海冰输运变化,局地海冰变化贡献是该区域海冰总体积变化的关键过程。外部海冰的贡献主要由斯瓦尔巴群岛与北地群岛之间的海冰向外输出增加和内向输入减少共同作用引起。在局地海冰变化中,海冰体积减小主要由喀拉海和巴伦支海北部以及喀拉海南部海冰厚度减小所致。区域内海冰分别和海表温度以及地表气温呈现较为显著的负相关性变化。海冰与海表温度高相关性区域的分布与海表温度增暖较快的区域相一致,春、夏季主要位于巴伦支海,秋、冬季扩大至巴伦支海和喀拉海大部分区域。海冰与地表气温之间的平均相关系数高于与海表温度的相关系数,高相关性区域的分布与海冰厚度减小明显的区域分布相似。 展开更多
关键词 巴伦支海 喀拉海 海冰 体积通量 海表温度 地表气温
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白令海峡区域太平洋入流水主要特征及其影响因素研究进展 被引量：2
7
作者 张瑜 邓永飞 陈长胜 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期151-163,共13页
作为北极海洋要素的重要来源之一,白令海峡区域的太平洋入流水在北冰洋表层海洋环流和物质能量输运过程中发挥着重要作用,对区域乃至全球气候和生态系统产生深远影响,然而现今的研究对太平洋入流水出现的新变化以及其如何参与北冰洋的... 作为北极海洋要素的重要来源之一,白令海峡区域的太平洋入流水在北冰洋表层海洋环流和物质能量输运过程中发挥着重要作用,对区域乃至全球气候和生态系统产生深远影响,然而现今的研究对太平洋入流水出现的新变化以及其如何参与北冰洋的海洋–大气过程了解得还不够深入。本文梳理了目前国内外有关太平洋入流水流量、环流与水团等主要特征的相关研究进展,总结了太平洋入流水的流量变化和驱动机制、环流路径和影响因素,以及与太平洋水有关的水团特征,并在前人研究的基础上对未来的研究方向予以展望。 展开更多
关键词 北冰洋 太平洋入流水 白令海峡 楚科奇海 流量 环流 水团
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基于北极多源卫星数据的海冰厚度时空变化对比与评估 被引量：1
8
作者 靳娅琪 张瑜 +1 位作者 陈长胜 徐丹亚 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期238-250,共13页
海冰厚度作为海冰的重要变量之一,相较于海冰密集度、海冰漂移速度、海冰范围等,数据时空完整性仍然不足。当前获取北极海冰厚度的主要手段为卫星遥感,除之前的CryoSat-2、SMOS等卫星,2018年11月又新增了ICESat-2卫星。目前,针对北极多... 海冰厚度作为海冰的重要变量之一,相较于海冰密集度、海冰漂移速度、海冰范围等,数据时空完整性仍然不足。当前获取北极海冰厚度的主要手段为卫星遥感,除之前的CryoSat-2、SMOS等卫星,2018年11月又新增了ICESat-2卫星。目前,针对北极多源卫星海冰厚度的时空变化差异性对比以及数据精度评估的工作较少,因此,本研究通过选取最近的完整两年(2019—2020年)内的ICESat-2、CryoSat-2以及CS2SMOS(CryoSat-2和SMOS融合产品)海冰厚度数据进行对比分析,量化其时空差异。结果显示,整体上CryoSat-2卫星数据的平均海冰厚度最大,ICESat-2其次,CS2SMOS最小。三种卫星数据间的差异具有明显的时空变化特征,在海冰厚度高值区ICESat-2数据的厚度最大,CryoSat-2与CS2SMOS数据的厚度相近,而在海冰边缘区CryoSat-2数据的厚度最大,CS2SMOS最小。从区域来看,不同卫星数据反演的海冰厚度在东西伯利亚海和波弗特海区域差异较小,在巴伦支海区域差异较大。在此基础上,利用研究时段内的“冰桥行动”实地观测数据对多源卫星数据进行评估,结果表明,2019年4月CS2SMOS数据整体上与实地观测数据更接近,而ICESat-2数据与实地观测数据相差较大。 展开更多
关键词 北极 海冰厚度 卫星遥感 冰桥行动
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北极多源积雪深度数据对比评估及其对海冰厚度估算的影响
9
作者 周意 韦美怡 +2 位作者 张瑜 陈长胜 徐丹亚 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期212-237,共26页
积雪深度是估算海冰厚度重要的参数之一,目前对不同积雪深度产品精度及其可适用范围的评估研究较少,也缺乏系统性的认知。本研究选取了11种北极积雪深度产品,根据产品的不同时间范围,分为2013—2018年和2018—2019年2个评估时间段。根... 积雪深度是估算海冰厚度重要的参数之一,目前对不同积雪深度产品精度及其可适用范围的评估研究较少,也缺乏系统性的认知。本研究选取了11种北极积雪深度产品,根据产品的不同时间范围,分为2013—2018年和2018—2019年2个评估时间段。根据上述时间段,对比分析了各产品之间的差异性,然后将这些产品与“冰桥行动”和海冰质量平衡浮标的现场观测结果进行了评估。所有产品都显示格陵兰岛和加拿大北极群岛的北部积雪深度较厚,而在东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海、巴伦支海沿线区域的积雪深度较薄,不过,部分产品在时空变化上仍存在较大差异。与“冰桥行动”的观测数据对比发现,大部分产品数据雪深都较厚,AMSR2B和IS2/CS2分别在2013—2018年和2018—2019年的评估时间段内差异较小,拟合度较好。与海冰质量平衡浮标的对比结果显示,绝大部分产品数据雪深都较薄,并且差异性较大,其中NESOSIM在整个时期拟合度较好。利用不同产品的积雪深度反演海冰厚度的结果差异显著,与“冰桥行动”观测的海冰厚度对比发现,FY3B/MWRI和IS2/CS2分别在2013—2018年和2018—2019年的评估时间段内有着最好的拟合性。综合雪深和海冰厚度的验证结果来看,经验被动微波遥感、卫星测高以及组合类型的AMSR/AVHRR有着较好的拟合度,而雪深再分析模型产品的精度仍然需要进一步提升。 展开更多
关键词 北极 积雪深度 海冰厚度 卫星遥感 再分析模型
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北极海冰短期预报和中长期预估模式研究进展
10
作者 查宇凡 张瑜 +1 位作者 陈长胜 徐丹亚 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期440-459,共20页
在全球气候变暖的背景下,北极海冰的快速变化对北冰洋的自然环境、水文状况、生态系统等均产生显著的影响。作为全球气候变化的重要指示器,加强对北极海冰未来变化的精确预估将增进对北极乃至全球气候变化趋势的理解和认识。当前,数值... 在全球气候变暖的背景下,北极海冰的快速变化对北冰洋的自然环境、水文状况、生态系统等均产生显著的影响。作为全球气候变化的重要指示器,加强对北极海冰未来变化的精确预估将增进对北极乃至全球气候变化趋势的理解和认识。当前,数值模式是有效预估海冰未来变化的主要手段之一,然而由于影响模式准确度的因素众多,模式之间的结果差异较大。因此,本文梳理了目前国内外有关北冰洋短期预报以及中长期预估模式的研究进展,着重对各类模式在北极海冰的密集度、覆盖范围和面积、厚度以及漂移速度等关键要素的模拟精度进行研究,分析了当前模式对北极海冰未来变化趋势的预估,并展望了数值模式在北极海冰预估方面的研究与应用前景。 展开更多
关键词 北极 海冰 预报 预估 模式
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