大气季节内振荡对东亚夏季风活动的影响研究

利用ERA40逐日再分析资料、NCEP/NCAR2逐日再分析资料、中国740个测站日降水资料、上海台风研究所提供的西太平洋热带气旋资料、Kaplan等重建的月平均SSTA资料、NOAA逐日长波辐射（OLR）等资料，应用离散功率谱分析、带通滤波、EOF分析等统计方法，研究了东亚夏季风(EASM）的移动特征、东亚地区季节内振荡(ISO)的基本特征、季节内振荡对东亚夏季风活动的影响、季节内振荡对东亚夏季风异常活动的影响机理。主要结论如下： （1）综合动力和热力因素定义了可动态描述东亚夏季风移动和强度的指数，并利用该指数研究了东亚夏季风的爆发和移动的季节内变化及其年际和年代际变化特征。研究发现，气候平均东亚夏季风前沿分别在28候、33候、36候、38候、40候、44候出现了明显的跳跃。东亚夏季风活动具有显著的年际变率，主要由于季风前沿在某些区域异常停滞和突然跨越北跳或南撤引起，造成中国东部旱涝灾害频繁发生。东亚夏季风的活动具有明显的年代际变化，在1965年、1980年、1994年发生了突变，造成中国东部降水由“南旱北涝”向“南涝北旱”的转变。 （2）东亚季风区季节内变化具有10~25d和30~60d两个波段的季节内振荡周期，以30-60d为主。存在三个主要低频模态，第一模态主要表征了EASM在长江中下游和华北地区活动期间的低频形势；第二模态印度洋-菲律宾由低频气旋式环流控制，主要表现了ISO在EASM爆发期间的低频形势；第三模态主要出现在EASM在华南和淮河活动期间的低频形势。第一模态和第三模态是代表东亚夏季风活动异常的主要低频形势。 （3）热带和副热带地区ISO总是沿垂直切变风的垂直方向传播。因此，在南海-菲律宾东北风垂直切变和副热带西太平洋北风垂直切变下，大气热源激发菲律宾附近交替出现的低频气旋和低频反气旋不断向西北传播，副热带西太平洋ISO以向西传播为主。中高纬度地区，乌拉尔山附近ISO以向东、向南移动或局地振荡为主；北太平洋中部ISO在某些情况下向南、向西传播。 （4）季风爆发期，伴随着热带东印度洋到菲律宾一系列低频气旋和低频反气旋， 冷空气向南输送，10~25天和30~60天季节内振荡低频气旋同时传入南海加快了南海夏季风的爆发。在气候态下，ISO活动表现的欧亚- 太平洋（EAP）以及太平洋-北美（PNA）低频波列分布特征(本文提出的EAP和PNA低频波列与传统意义上的二维定点相关得到的波列不同)。这种低频分布形式使得欧亚和太平洋中高纬度的槽、脊及太平洋副热带高压稳定、加强，东亚地区的低频波列则成为热带和中高纬度ISO相互作用影响东亚夏季风活动的纽带。不同的阶段表现不同的低频模态，30~60d低频模态的转变加快了EASM推进过程中跳跃性；30-60d低频模态的维持使得EASM前沿相对停滞。 （5）30-60d滤波场，菲律宾海域交替出现的低频气旋和低频反气旋不断向西北传播到南海-西太平洋一带。当南海-西太平洋地区低频气旋活跃时，季风槽加强、东伸，季风槽内热带气旋（TC）频数增加；当南海-西太平洋低频反气旋活跃时，季风槽减弱、西退，TC处于间歇期，生成位置不集中。 （6）在El Nino态下，大气季节内振荡偏弱，北传特征不明显，但ISO由中高纬度北太平洋中部向南和副热带西太平洋向西的传播特征显著，东亚地区ISO活动以第三模态为主，EASM集中停滞在华南和淮河流域，常伴随着持续性区域暴雨的出现，易造成华南和江淮流域洪涝灾害，长江和华北持续干旱。在La Nina态下，大气季节内振荡活跃，且具有明显的向北传播特征，PNA低频波列显著，东亚地区ISO活动以第一模态单峰为主；EASM主要停滞在长江中下游和华北地区，这些地区出现异常持续强降水，华南和淮河流域多干旱；在El Nino态向La Nina态转换期，ISO活动以第一模态双峰为主，长江中下游常常出现二度梅。

热带印度洋低频Rossby波及其对上层热结构的影响

Rossby波是地球物理流体动力学中非常重要的一种波动，海洋斜压长Rossby波在海洋动力过程中起着相当重要的作用。它维持并影响强西边界流，是海盆内能量传播的主要机制，它所携带的变异信号从大洋的东边界传播到内部，对海气耦合系统起到很重要的作用。热带印度洋是季风爆发的源地，对季风的年际变化具有重要影响。研究热带印度洋对理解季风变率和提高季风预测水平有重要的科学和应用价值。 本文利用TOPEX/Poseidon等高度计资料、美国国家海洋数据中心（NODC）的世界海洋图集（WOA05）长期气候态水文资料、美国Scripps海洋研究所的上层海温资料、中国Argo资料中心提供的Argo资料、美国国家环境预测中心（NCEP）的海表面温度、FSU（Florida State University）月平均风场和海气界面热通量等观测数据，全面分析了热带印度洋低频Rossby波的基本特征，并深入研究了低频Rossby波的生成机制及其对上层海洋热结构的影响。 采用相关分析等统计方法，结合1.5层约化重力模式，研究了热带南印度洋低频Rossby波的生成机制。结果表明： （1）热带南印度洋低频Rossby波分为东边界扰动产生的Rossby波和南印度洋中部风强迫Rossby波；东边界激发的为自由Rossby波，沿12°S波速大约13 cm/s，向西最远传播到80°E左右，之后被局地变量调整；强迫Rossby波在西传的过程中不断加强，波速较快，沿12°S能超过20 cm/s； （2）东边界扰动由印度尼西亚贯通流（ITF）导致的地转调整过程引起；内区风强迫Rossby波生成和加强的关键区为（70°E–95°E，15°S–5°S）；显著的西传Rossby波同太平洋上的厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）事件紧密相连，ENSO通过大气的遥驱动机制激发热带南印度洋低频Rossby波； （3）作为东边界低频变量扰动的一个重要因子，ITF的变化与ENSO事件密切相关，总的来讲，El Niño年ITF偏弱，La Niña年ITF偏强，这与前人的研究结果一致；但它在ENSO的不同位相时期，存在一定差异，并具有夏季锁相特征：El Niño事件发生年的春季到秋季，ITF偏强，夏季最强；从El Niño盛期（冬季）到次年秋季，ITF持续偏弱，夏季最弱。上述夏季锁相特征与夏季风的强弱变化相对应。La Niña期间情况相反。 西南印度洋（SWIO）（50°E–75°E，15°S–5°S）以及苏门答腊-爪哇沿岸地区是海表面高度异常（SSHA）和海表面温度异常（SSTA）相关显著的区域，表明内部海洋动力过程在次表层和表层变量的相互关系中起重要作用。本文以2006–2008年期间三个连续的同El Niño或者La Niña同时发生的正印度洋偶极子（IOD）事件为背景，基于Argo观测资料研究了表层和次表层IOD的演变以及二者的区别和联系，并首次采用垂直模态分解方法探讨了Rossby波对上层海洋热力结构影响的动力学特征，得到如下主要结论： （1）在热带印度洋，海洋动力过程一般主要由第一和第二低阶垂直斜压模态控制，而第一斜压模态处于主导地位——在SWIO海区，第一斜压模态运动的方差解释率为第二模态的2–3倍，在赤道和东南印度洋也达到2倍左右；另外，赤道印度洋地区高阶斜压模态运动对该地区的海洋动力过程也具有一定的贡献； （2）低频斜压Rossby波能影响海洋的垂直层结，尤其是强暖Rossby波使同第二斜压模态运动紧密相连的海洋上层层结减弱，加强第二斜压模态的贡献量，导致上层各等压线向下垂直位移增大，最终通过垂直混合过程调整上层海洋的热力结构；而低频斜压冷Rossby波会加强上层垂直层结，抑制该层内变量变化，因此第二斜压模态的贡献依然很小； （3）表层IOD和次表层IOD分布形态不同：表层东部冷异常主要集中在东南印度洋Sumatra-Java沿岸，次表层冷异常基本关于赤道对称；表层西部暖异常基本关于赤道对称，而在次表层赤道以南海温扰动强度远远大于赤道以北； （4）正IOD事件中，东南印度洋冷SSTA首先出现于Java沿岸，沿岸东南风引起的潜热释放增加以及沿岸上升流是该初始冷异常建立的主要机制，与之相关的SSTA东西梯度加强大气环流变化，并进一步强迫随后的海洋运动；1–2个月后，SST冷异常中心北跳到Sumatra沿岸并向西扩展，同时不断增强，其中Sumatra沿岸上升流、来自赤道印度洋的冷Kelvin波及其反射的西传冷Rossby波是这一演变过程的动力机制，而沿岸上升流起决定作用。

东海内陆架泥质区EC2005孔沉积特征及古环境记录

本论文通过对东海内陆架浙闽沿岸泥质沉积带EC2005孔沉积物岩性、粒度、AMS14C测年、粘土矿物以及全岩矿物衍射分析、沉积物常微量元素和稀土元素分析、总碳氮以及有机碳氮分析、磁化率测试和综合研究，以EC2005孔岩芯记录为依据分析了研究区的沉积环境演化、海平面升降、浙闽沿岸流形成历史以及蕴含的古气候信息，探讨了陆源物质矿物、地球化学成分与粒度的关系。 EC2005孔岩芯自底部至41.00 m（17.3~13.1 ka BP）为末次冰消期以来的湖泊三角洲沉积序列，物质来源主要是来自湖盆流域物质的输入。随着海平面逐渐上升，海水自13.1 ka BP开始侵入研究区，自12.3 ka BP开始海水深度加大，沿岸流的地位开始显现，7.3 ka BP以来，形成了高海平面以来主要受沿岸流控制的浅海沉积。稀土元素结果显示，东海内陆架EC2005孔12.3~9.8 ka BP是以湖盆流域近源物质为主向长江物质为主转变的过渡阶段，自大约10~9.8 ka BP开始，由于海水深度的进一步加大、沿岸流作用进一步增强，长江物质对研究区的物质供给成为主导。海平面的升高以及沿岸流的形成是物质来源发生变化的重要原因。 东海内陆架泥质沉积物中全新世期间长达700 a（5.9~5.2 ka BP）的高分辨率细粒敏感组分资料揭示的东亚冬季风增强，与GRIP冰芯δ18O揭示的冷期具有良好的对应关系。5500 a BP前后东亚冬季风突然增强，与世界范围内的5500 a BP强降温事件非常一致。功率谱分析揭示出62 a和11 a的太阳活动周期以及与现代ENSO周期相似的6 a和5 a周期，因此，中全新世东亚冬季风演化可能是太阳活动以及古ENSO事件对全球气候系统的影响所致。 东海内陆架区对末次冰消期至早全新世气候回暖的记录与该时期世界性的广泛记录相一致，应该是轨道时间尺度上太阳辐射增强与ITCZ北移以及太阳活动变化综合影响的结果。东海内陆架浙-闽沿岸泥质带EC2005孔存在的4个百年时间尺度上快速沉积事件：12.3~12.1 ka BP、7.5~7.3 ka BP、5.9~5.2 ka BP和1.5~1.3 ka BP，与新仙女木事件、7.3 ka BP冷事件、第二新冰期（5.5 ka BP强降温事件）以及北大西洋1.4 ka BP浮冰事件均有良好的对应，世界范围内广泛存在的8.2 ka冷事件对本钻孔沉积也形成了一定影响。 EC2005孔磁化率变化受到多种因素的制约，如岩性粗细、早期成岩作用以及人类活动等的影响。近3.6 ka以来，磁化率的剧烈波动可能是由于人类活动影响造成的。东海内陆架EC2005孔TOC、TN和TOC/TN的大小主要受控于岩性变化。 此外，根据陆源物质粒度和矿物成分之间的关系，建立了陆源物质平均粒径与主要矿物成分含量大小的函数模型。地球化学成分与其所赋存单种矿物的相关性分析则进一步表明，陆源矿物种类和含量控制着地球化学成分及其含量，矿物种类和含量对地球化学成分的控制是决定性的，而粒度对元素（化学成分）的“控制”实际上是由于不同粒度的矿物组分不同而造成。

西太平洋暖池纬向变异规律研究

西太平洋暖池汇集着世界上开阔海洋中温度最高的海水，它的维持和变化对全球天气和气候的变化起着关键性的作用。从海洋学角度全面而系统地研究西太平洋暖池的纬向变异特征、机制以及暖池纬向变异对ENSO的影响等科学问题，对深入了解发生在暖池区的海气耦合过程，全面认识暖池变异在ENSO循环及在全球气候变化中的作用是不可缺少的，该项研究具有重要的理论意义和实践意义。 本文根据长时间序列的海洋和大气资料，利用EOF、小波等分析方法较系统地研究了西太平洋暖池整层暖水纬向运移特征、暖池水体的时空振荡及暖池纬向的运移、时空振荡对ENSO的影响，分析了西太平洋暖池和东太平洋暖池对ENSO的联合影响，探讨了风场和流场对西太平洋暖池纬向变异的影响，并用一个简单的海洋模式，对暖池纬向变异的动力机制进行了诊断分析。主要研究内容及结果如下： 利用加权平均法，建立了一个表征整体暖池纬向运移的指标序列，分析了暖池纬向运移的时频特征以及暖池内部暖水在纬向运移上的差异，并探讨了暖池的纬向运移对赤道西太平洋海平面高度和温跃层深度的影响以及与ENSO的关系。结果显示：暖池的纬向运移具有显著的2-7a的年际变化和10-16a的年代际变化，并于1976年前后经历了一次气候跃变。暖池内部大致可以50m深度水层为界分为上、下两部分，暖池的上半部分纬向运移幅度非常大，而下半部分则相对较小。暖池的纬向运移不仅是赤道西太平洋海平面高度和温跃层深度异常变化的一个非常重要的直接因素，而且对ENSO的形成与发展有非常重要的作用。 为进一步了解暖池整体的时空振荡及其影响，分别对暖池厚度场、热带太平洋风应力场、海表面高度和热含量场进行了EOF分析。结果显示，西太平洋暖池水体具有大致以赤道为横轴的经向“跷跷板”式季节性反位相振荡和大致以 170o E为纵轴的纬向“跷跷板”式年际反位相振荡。纬向振荡是暖池厚度异常场年际变率的的主导模态。西太平洋暖池暖水的纬向运移是造成暖池水体纬向振荡的主要原因。热带太平洋海表面高度与热含量异常场有着非常相似的ENSO时间尺度的振荡特征：即大致以5o N为横轴的经向“跷跷板”式反位相振荡和大致以170o W为纵轴的纬向“跷跷板”式反位相振荡。而与ENSO密切相关的热带太平洋风应力异常场也存在着纬向和经向两种主要模态，分别表现为近赤道的纬向风异常和远赤道的经向风异常。西太平洋暖池的纬向振荡对风应力异常存在滞后1个月左右的响应和显著的相互作用关系。西太平洋暖池纬向振荡能够造成热带太平洋水体质量与热量的重新分配，并通过强烈的海气相互作用对ENSO循环形成与发展起着重要的作用。 西太平洋暖池和东太平洋暖池是热带太平洋两个重要的暖水区。在系统分析西太平洋暖池的纬向变异和东太平洋暖池的经向变异特征基础上，提出了两暖池对ENSO循环联合影响的新观点，并建立了一个联合影响指数。结果显示，当联合指数达1.6时，则预示着一次新El Nino的发生。这为ENSO的研究和预测提供了一个新线索。 数据分析显示，赤道中太平洋的纬向风应力及上层纬向流异常是暖池纬向运移的两个重要的动力因素，且两者对暖池的纬向运移有良好的预报意义。利用一个简单的海洋模式模拟结果，分析了风驱动下的上层纬向流异常、波动(Kelvin波和Rossby波)及其在边界的反射效应对暖池纬向运移的动力影响。模式结果显示：中太平洋上层纬向流异常是西太平洋暖池纬向运移的主要驱动机制。暖池的纬向运移对波模态流具有滞后约4个月的响应，而风漂流对暖池纬向运移的影响则比较适时。波动在太平洋东、西两边界的反射效应对暖池西缩的影响较大。

热带印度洋－太平洋热力异常联合模及其对我国旱涝的影响研究

热带太平洋、印度洋的热力异常对我国夏季降水都有重要影响。然而，由于两大洋的海温变化并非完全孤立，而是相互联系的，因此将两大洋作为一个整体来考虑，研究其热力异常的时空变化，建立一个能够较好表征两大洋热状况变化的联合模指数，进而探讨其对我国旱涝的影响既有重要的理论意义又有明显的实用价值。 本文根据1955－2003年的全球海洋上层热含量资料、SODA数据、我国降水资料、850hPa月平均纬向风资料及副热带高压指数等资料，利用经验正交函数（EOF）分解法和典型相关分析等方法，分析了热带印度洋－太平洋上层热含量距平场的时空变化，提出了一个热带印度洋－太平洋热力异常联合模指数，并研究了该联合模的变化原因及其对我国夏季降水的影响。得到的研究结果主要如下。 1．热带印度洋-太平洋热力异常联合模具有显著的年际和年代际变化，并在1976年前后发生了一次由冷到暖的气候跃变。该联合模的变化特征能够较好地反映出太平洋ENSO和印度洋偶极子的基本信息。 2. 热带印度洋－太平洋热力异常联合模的年代际变化主要是由西太平洋暖池的纬向变异和赤道中东太平洋纬向风异常引起的，而该联合模的年际变化则是西太平洋暖池和东印度洋暖池的纬向变异以及赤道中太平洋和赤道东印度洋纬向风异常共同作用的结果。 3．热带印度洋－太平洋热力异常联合模对我国夏季降水有一年到半年的超前影响，其中以冬季联合模对次年夏季降水的影响最显著。冬季联合模对我国夏季降水的影响可能是通过夏季西太平洋副热带高压的变动来实现的。

中国海散射计风、浪算法研究及海面风场、有效波高的时空特征分析

海面风场系统对天气变化起着至关重要的作用。本文对ERS-2散射计风场数据进行了分析，并将其与NCEP再分析风场和浮标观测风场进行了比较。对连续13年中国海海区ERS-1/2和QuikSCAT散射计海面风场资料进行插值平均处理，得到一个中国海月平均海面风场资料集。首先对该资料集进行了逐月多年平均风场分析，进而对该资料集的距平风场进行矢量经验正交函数（Vector EOF）分解，分别探讨了中国海海面风场的年际和年代际变化特征。年际EOF分解得到的第一模态具有较好的年变化波动周期，与多年平均风场中的冬季风和夏季风（当时间系数为负值时）流型相近，表现为冬-夏振荡型，反映了影响整个中国海的东亚季风强盛时期的风场特征。第二模态与多年平均风场中的季节转换流型相近，表现为春－秋振荡型，反映了冬季风和夏季风之间的转换过渡时期的风场特征。年代际EOF分解得到的第一模态反映了中国海季风的年代际变化特征。第二模态时间系数分布与滞后4个月Nino3.4指数分布相似，反映了中国海海面风场对El Nino的响应。第三模态时间系数分布与南方涛动（SOI）指数分布相似，反映了ENSO现象对中国海海面风场异常的影响。 本文利用一种新的风浪成长关系计算了瞬时风场下的有效波高分布，并利用经验公式计算了风浪充分成长状态下的有效波高分布。分别以NCEP与QuikSCAT的混合风场和NCEP风场为输入，利用第三代海浪数值模式WAVEWATCH Ⅲ对2000年1月东中国海的风浪场进行了模拟，再现了当时的风浪演化过程。通过计算结果与实测的比较，说明将WAVEWATCH Ⅲ模式应用于东中国海海域进行大区域范围的风浪预报是可行的。 最后分析了WAVEWATCH Ⅲ模式计算得到的有效波高的月平均分布，并利用经验正交函数（EOF）方法对有效波高距平值进行分解，探讨了中国海有效波高的年际变化特征。有效波高距平场的前两个模态的时间系数分布和空间结构与海面风距平场的前两个模态基本相似，说明中国海风、浪之间有很好的相关性。第一模态表现为冬－夏振荡型，反映了冬季有效波高的分布特征及海面风场对有效波高分布的影响。第二模态表现为春－秋振荡，反映了季风转换过渡时期有效波高偏差的分布特征。第三模态反映了中国海地形对有效波高偏差分布的影响。

中国近海和西北太平洋温跃层时空变化分析、模拟及预报

温度跃层是反映海洋温度场的重要物理特性指标，对水下通讯、潜艇活动及渔业养殖、捕捞等有重要影响。本文利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”在中国近海及西北太平洋（110ºE-140ºE,10ºN-40ºN）的多年历史资料（1930-2002年，510143站次），基于一种改进的温跃层判定方法，分析了该海域温跃层特征量的时空分布状况。同时利用Princeton Ocean Model(POM)，对中国近海，特别是东南沿海的水文结构进行了模拟，研究了海洋水文环境对逆温跃层的影响。最后根据历史海温观测资料，利用EOF分解统计技术，提出了一种适于我国近海及毗邻海域，基于现场有限层实测海温数据，快速重构海洋水温垂直结构的统计预报方法，以达到对现场温跃层的快速估计。 历史资料分析结果表明，受太阳辐射和风应力的影响，20°N以北研究海域，温跃层季节变化明显，夏季温跃层最浅、最强，冬季相反，温跃层厚度的相位明显滞后于其他变量，其在春季最薄、秋季最厚。12月份到翌年3月份，渤、黄及东海西岸，呈无跃层结构，西北太平洋部分海域从1月到3月份，也基本无跃层结构。在黄海西和东岸以及台湾海峡附近的浅滩海域，由于风力搅拌和潮混合作用，温跃层出现概率常年较低。夏季，海水层化现象在近海陆架海域得到了加强，陆架海域温跃层强度季节性变化幅度(0.31°C/m)明显大于深水区(约0.05°C/m)，而前者温跃层深度和厚度的季节性变化幅度小于后者。20°N以南研究海域，温跃层季节变化不明显。逆温跃层主要出现在冬、春季节（10月-翌年5月）。受长江冲淡水和台湾暖流的影响，东南沿海区域逆温跃层持续时间最长，出现概率最大，而在山东半岛北及东沿岸、朝鲜半岛西及北岸，逆温跃层消长过程似乎和黄海暖流有关。多温跃层结构常年出现于北赤道流及对马暖流区。在黑潮入侵黄、东、南海的区域，多温跃层呈现明显不同的季节变化。在黄海中部，春季多温跃层发生概率高于夏季和秋季，在东海西部，多跃层主要出现在夏季，在南海北部，冬季和春季多温跃层发生概率大于夏季和秋季。这些变化可能主要受海表面温度变化和风力驱动的表层流的影响。 利用Princeton Ocean Model(POM)，对中国东南沿海逆温跃层结构进行了模拟，模拟结果显示，长江冲淡水的季节性变化以及夏季转向与实际结果符合较好，基本再现了渤、黄、东海海域主要的环流、温盐场以及逆温跃层的分布特征和季节变化。通过数值实验发现，若无长江、黄河淡水输入，则在整个研究海域基本无逆温跃层出现，因此陆源淡水可能是河口附近逆温跃层出现的基本因素之一。长江以及暖流（黑潮和台湾暖流）流量的增加，均可在不同程度上使逆温跃层出现概率及强度、深度和厚度增加，且暖流的影响更加明显。长江对东南沿海逆温跃层的出现，特别是秋季到冬季初期，有明显的影响，使长江口海域逆温跃层位置偏向东南。暖流对于中国东南沿海的逆温跃层结构，特别是初春时期，有较大影响，使长江口海域的逆温跃层位置向东北偏移。 通过对温跃层长期变化分析得出，黄海冷水团区域，夏季温跃层强度存在3.8年左右的年际变化及18.9年左右的年代际变化，此变化可能主要表现为对当年夏季和前冬东亚地区大气气温的热力响应。东海冷涡区域，夏季温跃层强度存在3.7年的年际变化，在El Nino年为正的强度异常，其可能主要受局地气旋式大气环流变异所影响。谱分析同时表明，该海域夏季温跃层强度还存在33.2年的年代际变化，上世纪70年代中期，温跃层强度由弱转强，而此变化可能与黑潮流量的年代际变化有关。 海洋水温垂直结构的统计预报结果显示，EOF分解的前四个主分量即能够解释原空间点温度距平总方差的95%以上，以海洋表层附近观测资料求解的特征系数推断温度垂直结构分布的结果最稳定。利用东海陆架区、南海深水区和台湾周边海域三个不同区域的实测CTD样本廓线资料，对重构模型的检验结果表明，重构与实测廓线的相关程度超过95%的置信水平。三个区重构与实测温度廓线值的平均误差分别为0.69℃，0.52℃，1.18℃，平均重构廓线误差小于平均气候偏差，统计模式可以很好的估算温度廓线垂直结构。东海陆架海区温度垂直重构廓线与CTD观测廓线获得的温跃层结果对比表明，重构温跃层上界、下界深度和强度的平均绝对误差分别为1.51m、1.36m和0.17℃/m，它们的平均相对误差分别为24.7%、8.9%和22.6%，虽然温跃层深度和强度的平均相对误差较大，但其绝对误差量值较小。而在南海海区，模型重构温跃层上界、下界和强度的平均绝对预报误差分别为4.1m、27.7m和0.007℃/m，它们的平均相对误差分别为16.1%、16.8%和9.5%，重构温跃层各特征值的平均相对误差都在20%以内。虽然南海区温跃层下界深度平均绝对预报误差较大，但相对于温跃层下界深度的空间尺度变化而言（平均温跃层下界深度为168m），平均相对误差仅为16.8%。因此说模型重构的温度廓线可以达到对我国陆架海域、深水区温跃层的较好估算。 基于对历史水文温度廓线观测资料的分析及自主温跃层统计预报模型，研制了实时可利用微机简单、快捷地进行温跃层估算及查询的可视化系统，这是迄今进行大范围海域温跃层统计与实时预报研究的较系统成果。

Typhoon effects on DOC dynamics in a phosphate-limited reservoir

To explore typhoon effects on dissolved organic carbon (DOC) dynamics, field investigations (tributary and dam site) and laboratory experiments (bioassay and DOC consumption) were conducted in a subtropical reservoir. A tributary survey indicated that after typhoon disruption, upstream areas were the sources of phosphate (P) but not DOC for the dam site located downstream. Bioassay experiments verified P-limitation on bacteria and phytoplankton during summer stratification, and bacteria showed a faster response than algae to added P. Experiments indicated that DOC consumption was determined by the availability of P. The 4 yr typhoon period (June-September) data of the dam site denoted that DOC concentration (27 to 270 mu M C) and its rate of change (-13 to 24 mu M C d(-1)) varied more dramatically in the weak (2006 and 2007) than in the strong (2004 and 2005) typhoon years. The negative correlation of DOC with the ratio of bacterial production (BP) to primary production (PP) in the euphotic zone (0 to 10 m) signified the interactive effects of auto- and heterotrophic processes on DOC variation. In the aphotic zone, the variation of DOC could be ascribed to the change of BP, which showed a positive correlation with P concentrations. This study documents that DOC concentration in the studied system varied at multiple time scales. Such variation can be explained by the decoupling between BP and PP, which is believed to be a function of the limiting nutrient's availability. More importantly, this study suggests that the P supply introduced by strong typhoons might have substantiated a tighter coupling between BP and PP, so that the amplitude of DOC oscillation during the summer period was effectively reduced.

Genetic variation and phylogeographic history of Picea likiangensis revealed by RAPD markers

Repeated cycles of retreat and recolonization during the Quaternary ice ages are thought to have greatly influenced current species distributions and their genetic diversity. It remains unclear how this climatic oscillation has affected the distribution of genetic diversity between populations of wind-pollinated conifers in the Qinghai-Tibetan region. In this study, we investigated the within-species genetic diversity and phylogenetic relationships of Picea likiangensis, a dominant forest species in this region using polymorphic DNA (RAPD) markers. Our results suggest that this species has high overall genetic diversity, with 85.42% of loci being polymorphic and an average expected heterozygosity (H (E)) of 0.239. However, there were relatively low levels of polymorphism at population levels and the differences between populations were not significant, with percentages of polymorphic bands (PPB) ranging from 46.88 to 69.76%, Nei's gene diversity (H (E)) from 0.179 to 0.289 and Shannon's indices (Hpop) from 0.267 to 0.421. In accordance with our proposed hypothesis, a high level of genetic differentiation among populations was detected based on Nei's genetic diversity (G (ST) = 0.256) and AMOVA analysis (Phi (st) = 0.236). Gene flow between populations was found to be limited (Nm = 1.4532) and far lower than reported for other conifer species with wide distribution ranges from other regions. No clusters corresponding to three morphological varieties found in the south, north and west, respectively, were detected in either UPGMA or PCO analyses. Our results suggest that this species may have had different refugia during the glacial stages in the southern region and that the northern variety may have multiple origins from these different refugia.

Stability of alpine meadow ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau

The meadow ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau is considered to be sensitive to climate change. An understanding of the alpine meadow ecosystem is therefore important for predicting the response of ecosystems to climate change. In this study, we use the coefficients of variation (Cv) and stability (E) obtained from the Haibei Alpine Meadow Ecosystem Research Station to characterize the ecosystem stability. The results suggest that the net primary production of the alpine meadow ecosystem was more stable (Cv = 13.18%) than annual precipitation (Cv = 16.55%) and annual mean air temperature (Cv= 28.82%). The net primary production was insensitive to either the precipitation (E = 0.0782) or air temperature (E = 0.1113). In summary, the alpine meadow ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau is much stable. Comparison of alpine meadow ecosystem stability with other five natural grassland ecosystems in Israel and southern African indicates that the alpine meadow ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau is the most stable ecosystem. The alpine meadow ecosystem with relatively simple structure has high stability, which indicates that community stability is not only correlated with biodiversity and community complicity but also with environmental stability. An average oscillation cycles of 3-4 years existed in annual precipitation, annual mean air temperature, net primary production and the population size of consumers at the Haibei natural ecosystem. The high stability of the alpine meadow ecosystem may be resulting also from the adaptation of the ecosystem to the alpine environment.

Origin of the Qinghai-Tibetan Plateau endemic Milula (Liliaceae): further insights from karyological comparisons with Allium

Milula, a monotypic genus endemic to the Qinghai-Tibetan Plateau, was found to be nested deeply within Allium by the molecular phylogeny despite the aberrant morphology. It remains unknown what had contributed to the rapid evolution of morphology and origin of this exceptional species. In contrast to a previous report of its karyotypes with 2n = 16 = 8M+8SM (2SAT), similar to most species of Allium, a rather different karyotype, 2n = 20 = 4M +10SM+6T (2SAT), was found in examined 31 individuals from 6 populations of M. spicata distributed in the central Tibet. Karyotypes of 7 Allium species occurring in the Qinghai-Tibetan Plateau were further reported. The basic number x = 8 was confirmed for all of them and their karyotypes consist mainly of metacentric and submetacentric chromosomes with rare subterminal and terminal chromosomes. The karyotype of M. spicata is distinctly different from that of most Allium species occurring in the plateau through a complete comparison of all available species in this region and adjacent areas. However, the same chromosome number and similar karyotypic structure were found in A. fasciculatum of Sect. Bromatorrhiza, indicating a possible close relationship between them. But this similarity is contradictory to the preliminary molecular phylogenetic analysis that Milula was closely related to A. cyathophorum of Sect. Bromatorrhiza with x=8, but the other species with x=10 and 11 in this section were clearly placed in the other clade. We therefore suggested that the paralleling evolution from x=8 to x=9, 10 and 11 with increasing asymmetry of karyotype possibly due to the chromosomal Robertsonian translocation might occur separately in the two recognized phylogenetic lineages of Allium. In addition to aneuploidy and following change of the chromosomal structures, the habitat isolation due to the recent uplift of the Qinghai-Tibetan Plateau and the Quaternary climatic oscillation, plays a greater role in origin of Milula and other endemic species (genera) with aberrant morphology from their progenitors.

一种用于异步电机效率优化的混合搜索方法

针对异步电机效率优化问题,提出了一种混合搜索方法。该方法起始于模糊自适应搜索,然后切换至黄金分割法以获取确定收敛速度。这样的搜索步骤能够降低转矩波动,避免在最优点附近发生振荡。利用一个包含铁损和机械损耗的异步电机模型,对该方法进行了矢量控制下的性能验证。仿真结果验证了该方法的有效性。

Smith预估器在纳米操作系统中的应用

针对纳米操作系统中存在的滞后性质,提出了带Smith预估器的PID控制方法。从理论上解决了纳米操作系统中由于纯滞后性质而引起的系统超调或振荡。从而保证了纳米操作中观测的精度和准确性。

转子系统油膜振荡的小波包分解与频带能量比例特征分析

在介绍小波包分解原理的基础上 ,对试验测得的单盘单跨转子系统的油膜振荡非平稳信号用小波包分解方法进行了研究。采用db44小波基函数进行 4层小波包分解。给出了各频带内分解信号的特点及频带能量比例 ,其中第 3频带是该转子系统在 960 0r/min时产生油膜振荡的特征频带。得到的试验数据及其分析结果对转子系统油膜振荡研究和旋转机械状态监测等具有重要意义。

液压反铲挖掘机工作装置有限元动态分析

针对挖掘机工作装置的结构特点 ,建立了其系统 3维有限元模型 ,通过分析得出了系统的固有频率和振型 ,以及结构动态响应各时刻的变形和应力分布规律。比较了工作装置在开挖难度较小和较大 2种情况下 ,挖掘阻力对系统动力响应的影响