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1、第2卷第4期19 5 0年1 2月海洋学报A CTAOCEAN O IJO G ICAS IN IC AVol.2De e1 980应用北太平洋表层水温及环流场进行海冰预报减恒范张宝珍*(国家海 洋局海洋预报总 台)一、引吉渤 海及黄海北部处在中纬度地、 带,每年冬季都有不同程度的结冰现象。以辽东湾结冰时间最长,全部结 冰 日数平均为1 00多天,约占全年的三分之一。从全 海区看,建国后冰情较重的有1 95 7、196 8、1969、19 7 7年的1、2月份,尤其是196 9年,渤 海海面发生了该 海区历史上 罕见 的冰封,整个海面 几乎全部被海 冰所覆盖,严 重阻碍了海 上的 航运交通及海
2、上石油开 采工作,从而给 国民经济带来很大损失。但是,也有的年份结 冰 却十 分 轻微。海冰 的生成发展 受着多种 因素的影响,然而对应该区冰情轻与 重的各个年份,都有相应 的暖和 冷的冬季。因此,研 究黄渤海冬季的冷 暖特点,掌握 其冷 暖规律,进而及时准确地做好黄渤 海冰情预报有着十分 重要 的意义。在作 长期天气过程预报 时,普遍认为海洋是 重要热源,海洋在长 期天气变 化过程形成中起着重要作 用。近几年来,不少从事天气预报的工作者和研究人员都很注意海洋的作用,并且把它 视为一个影响长期天气过程不可缺少 的 因子t一。本文对于运用北太平洋水温作因子预 报我 国的黄渤海海冰 的问题,进行了
3、探讨。实践证明,造成 海冰轻重 的原因,除海温场 的异 常外,与大气环流 的异常 也有密切的关系,所以在预报中也考虑了环流 因子。为此,首先找出前期海 温场 及大气环流状况与海冰关系较 密切 的相关场作为预报 因子。但是,由于相关不稳 定性的存在,在 历史资料时段内通过较高检验水 平 的相关点,仍不能保持在 预报时段内具有较好的相关。为此,本文具体地分析了这些非平稳过程,进行了相关系数稳定性的 检验,找 出了较稳定而同时 又有一定物理意义 的相关点作为预报因子,我们 不追求过高的拟合精度而注重提高预报 准确率。同时考虑到不同时 间尺度的过程形成机制可能有所差异,所以应用了分 波的方 法进行了相
4、同周期 的分析6,进一 步了解了相关场与预报量之间的周期变化规律,并 用它改进了预报。本文19了9年11月30日收到。.张宝珍同志现在海洋出版社。3 8海洋学报4卷二、基本资料渤 海、黄海的冰情资料序列较短,个例稀少,从而 对做好海冰预报带来了 一 定 的困难。为了弥补 这一 问题,首先将已有的 冰情资料(196 3一196 8年)加以整理,划分为冰情等级序列,应 用该资料与 同期渤海气温(锦州、兴城、天津、塘沽、惠民、潍坊、大连、营口八个站月 平均气 温为代表)进 行 了1 6年的 相关分析 发现,冬季1月、2月平 均气 温序列 与冰 级的关系正相关显著,其拟合曲线如 图1所示,可以看 出,
5、其差值为士0.2级,拟合 平均误 差为零,这 就证明了气温变化对 于黄渤海海 冰的生消发展 起着重 要的作用。图1黄渤海冰级与拟合 曲线为了进一步 证明气温要 素的变化 对海 冰影响,我们又分析了秦 皇岛海区冰量与气温 之间 的相关关系。通过分析得知,1、2月气 温偏 暖,该年冬季的冰 量就偏少,反之则冰 量偏多。其相关系数达0.8 5,从 而可进 一步认为,冬季黄渤海 沿岸气 温基本上可以反映 出冰情 的轻 重。因此可根据多年的气温资料将冰级序 列延长为2 8年(1 9 51一1 0 7 8年),为作海 冰统计 预报提供了序 列较长的资料。为了全面 分析水温场 及大气环 流对冰情 的影响,我
6、 们选用了中国科学院地理 研究所整理 的北太平洋表 层水 温,环 流资料用中央气象局 及北京大学 的地面 气压场和5 00毫巴高度场资料,以及渤 海冰级和冬季1一、2月平均气温资料。三、前期海温场异常与黄渤海海冰的关系为了探讨北太平洋水温异常对 渤海、黄海冬季海冰影响 的可能性,采 用了北太平洋(19 4 9一1 9 75年)月平均表层水温与渤 海沿岸八个站的气温及冰级进行 了大面相关普查,图2为前一年北太平洋月平均表层水温与冬季2月平均气温 之间 的相关分布。从 图中可以4期减恒范等:应用北太平洋表层 水温及环流场进行海冰预报看 到,明显正 负相关区主要在 黑潮 及西风漂流区域,而西风漂流区
7、域 的负相关最为显著,其 负相关系数高 达0.64。这一 事实说 明,前一年西风漂流区域 的海温异常,对我 国冬季冰情可能有重要的影响;而黑 潮 暖流相应 地也 起 到一定的作用。为了进一步 了解演变规律,有必要进一 步分析 相关场 的连续 变化。图2中a、b、d、e图,分别为前一年2、4、6、8、 0 月北太平洋水温场 与冬季2月平均气温的相关分布图。从图中可以看 出,在西北太平洋有一 明显的正 相关区。自前一年开始,2月达最大,相关系数为0.54,一直维持到5月份。自6月到8月该相关区不很 明显,从9月到 1 2月相关区又变得比较显著。同时,我 们还可以看到,在西 风漂流区域,为一明显的负
8、相关区,相关系数达 到0.6 2以上,并且信度大于0.0 5的区域范围也 相 当大。该 相关区自2月开 始一 直维持到8月份,而8月份以后则不显著。根 据上 面 的结果对比,黑潮区域 及西 风漂流区域对冬季2月份气温的影 响时 段不很一致。由此可见,西北太平洋黑潮区域不仅夏末秋初对我国黄渤海的来年冬季 海冰有影响,而且更前的春季也同样起着一定的作用;而春夏北太平洋西风漂流 的强弱,也同样起到 相应 的作 用。这 些显著 相关区的出现,不是偶然的 巧合,而是反映了海 洋与大气间 的相互作 用的某 些 内在联 系。但 对于 相互关系的物理 过程有待于进一 步 探讨。各护二峨惋心乓味万图2各图依次为
9、前一年2、4、6、8、10月北太平洋表层水温与冬季2月平均气温相关分布图中粗线为零线,实线和其中的单斜线、双斜线区分别为负相关系数等于0.3 3和大于0.39,0.50的区域,它们平当于0.10,0.05,0.01的信度。虚线和其 中的各种区域为正相关的情况4 0海洋学报4卷图3a是前一年6月北太平洋水温场相关区代表 点(45ON上的xso“E、175“W、170”W)三点距平和与冬季2月 平均气温距平的年际变化曲线,两条曲线的负相关系数达到。.6 1,经F检验已超过了0.0 1的信度 水平,特 别是像1 96 8、1 9 6 9年的大冷年 在西风漂流区的海温有明显 的反应。图3b为前一年水温
10、场2月及s月九点(3 5ON、14 0“E,3 00N、1 3 00E,2 5”N上 的1 2 5OE、1300E,ZoON上的120OE、125OE、i30OE、135。巳、i40OE)距 平和减去2月至7月(45ON上的175OE、lsoOE,400N上的1 75OE、isoOE )四点距平和值 与冬季2月 平均气温距平做成曲线,由图可见,两条曲线在趋势上 基本一 致,同样也 超过 了0.0 1信 度要求。以_L 若干事实表明,前一年海 温场的 异常对我国冬季海冰的确存在着一定的影 响。图3一a前一年6月水温距平与冬季2月气温距平年际变化曲线 图3一b前一年(2和3 )一(2至7)月水温距
11、平与冬季2月气温距平年际变化曲线四、冬季海冰与前期大气环流的关系按照 同样的计算方法,普查了(195 1一1 976年)逐月海 平面气压场及50 0毫巴高度场与我国渤海地 区冬季月平均气温及黄渤海冰级 的相关关系。从普查的结果得知,前期海 平面 气压场 及 5 00毫巴高 度场 的异常对渤海地区冬季气温及冰情起着重要 的作用,可以作为冬季冰情预报 的预报 因子。从50 0毫巴高度场与冬季2月份的相关普查结果 表明,其相关区域一般成片出现,相4期减恒范等:应用北太平洋表层水温及环流场进行海冰预报41关区域有明显 的规律性,且影响近 期较好,所以选自前一年6到 1 0月 的相关区域 的 变化为预报
12、因子,以及在 此 基础上进 行 了某些大气活动中心 的变化对海 冰影响的分析。图4中的a、b两图 分别为前一年7、9月份50 0毫巴高度场与冬季2月 平均气温的相关分布图。由图4一a可以看 出,在北太平洋北部是负相关,其中心位于5 0ON、15 0OW,负相关中 心的相关系数高达0.6 0以上。欧洲是 正相关,它通过极 地与堪察加半岛正相关区相联。非洲大陆以西的大西洋上空是正相关。从图4一b可以看 出,太平洋中部 是负相关区,其北部以及西到亚洲大陆为正相关区。而到9月份,前一年7月份位于 5 0ON、1 50OW附近的负相公l.7 0!1 80O卜110 9|丫、 一一一J斗!一共图4a、b两
13、图分别说明前一年7、9月50 0毫巴高度场与冬季2月平均气温相关分布图sa、b两图分别为 前一年7、9月气压场与冬季2月平均气温相关分布海洋学报4卷1 1 1ZL)1 孚018(jl 5 (J12f) ) ) 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一习 : : :门歌-一斗州 了了了:巨万习、一 卜一二二二: : : 仁仁仁1 1 1 1汇/二_/川川- -一-一_ 芍二丁碑傀与,-0 0 0 0C C C C C C C C C气气气气之之之之之八八八八L L L L L一久久下厂丁, 了-一一一、今今一飞飞飞 厂厂,乙_尹尹汉汉汉r r r r r-一一一
14、一一丈,丁-一一、一乙户户留_ _ _厂厂厂/ / / / /J J J J J J J J J J J厂厂厂与夕夕夕夕夕夕了了了了了了了了 月月月月月月一一一;一_ 万一一呼. . .叮夕/ / /布守守守宁。、一一一一一一;通通通石石石 ()1 1 1301 1 1 1 1 仁 沐募户j卜卜一巍!恤恤 凡凡呱一 巡一二 产一一储厂一铐厂一一 招矛(飞异异 一一一、 、 翼麟翻翻、二罗争: : : : :, , ,一一一一一一一一_ _ _ _ _一一一寻寻刀臀臀了户洽洽一入入入 一一一一刁叹二二/ / / / / / /认认认认认认认 】 0 0 0洛卜卜)二一甘人人 丈一8( 之之之火厂
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