Circulation in the western tropical Pacific Ocean and its seasonal variation

An assimilation data set based on the GFDL MOM3 model and the NODC XBT data set is used to examine the circulation in the western tropical Pacific and its seasonal variations. The assimilated and observed velocities and transports of the mean circulation agree well. Transports of the North Equatorial Current (NEC), Mindanao Current (MC), North Equatorial Countercurrent (NECC) west of 140degreesE and Kuroshio origin estimated with the assimilation data display the seasonal cycles, roughly strong in boreal spring and weak in autumn, with a little phase difference. The NECC transport also has a semi-annual fluctuation resulting from the phase lag between seasonal cycles of two tropical gyres' recirculations. Strong in summer during the southeast monsoon period, the seasonal cycle of the Indonesian throughflow (ITF) is somewhat different from those of its upstreams, the MC and New Guinea Coastal Current (NGCC), implying the monsoon's impact on it.

On the western boundary currents in the Philippine Sea

In this study we describe the velocity structure and transport of the North Equatorial Current (NEC), the Kuroshio, and the Mindanao Current (MC) using repeated hydrographic sections near the Philippine coast. A most striking feature of the current system in the region is the undercurrent structure below the surface flow. Both the Luzon Undercurrent and the Mindanao Undercurrent appear to be permanent phenomena. The present data set also provides an estimate of the mean circulation diagram (relative to 1500 dbar) that involves a NEC transport of 41 Sverdrups (Sv), a Kuroshio transport of 14 Sv, and a MC transport of 27 Sv, inducing a mass balance better than 1 Sv within the region enclosed by stations. The circulation diagram is insensitive to vertical displacements of the reference level within the depth range between 1500 and 2500 dbar. Transport fluctuations are, in general, consistent with earlier observations; that is, the NEC and the Kuroshio vary in the same phase with a seasonal signal superimposed with interannual variations, and the transport of the MC is dominated by a quasi-biennial oscillation. Dynamic height distributions are also examined to explore the dynamics of the current system.

热带西太平洋次表层水和中层水分布特征及其年代变化

热带西太平洋是一个流系和水团分布十分复杂的海域。热带西太平洋是一个在别处形成的几种水团的交汇区。许多起源于中、高纬度海域的次表层和中层水团，由不同流系带入和带出这个海域。热带西太平洋水团分布及其变化，与各种时间尺度的大尺度海洋环流和全球水循环变化密切联系，所在位势密度层次越深，所关联的气候变化时间尺度越长。因此，研究该海域次表层水和中层水的分布、扩散及其变化特征，对大洋环流动力学和气候变化研究有重要意义。本文利用中国ARGO资料中心提供的ARGO延时处理资料和美国NODC提供的WOD01中的高分辨率CTD资料，运用盐度极值法确定水团的核心，通过水团核心位置的分布及变化反映热带西太平洋次表层水和中层水的分布及其起源和归宿问题，试图获得较以往更加准确的NPIW和AAIW以及NPTW和SPTW的向南及向北扩散的特征，以及ITF在不同层次上的水源。对新发现的西太平洋热带水（WPTW）和西太平洋热带中层水（WPTIW）的水团性质、分布特征，成因和起源进行了比较系统的分析。在此基础上，分析上述次表层水和中层水20世纪八九十年代以来的年代变化特征。主要结果如下：（1）SPTW在137°E以西跨越赤道后，仍在很大程度上保持原有盐度，向西北和东北方向发展。SPTW在131°E以东几乎没有越过5°N，但在131°E以西可局部影响到6°N，棉兰老冷涡和哈马黑拉暖涡的涡混合输运在这一局部过程中可能起主要作用。NPTW主要位于10°N－20°N之间，在NEC输送下从东向西一直延伸到菲律宾沿岸，分成向北和向南两个分支，南分支在130°E以西沿棉兰老沿岸向南扩散大约到2°N，部分向西进入苏拉威西海，部分与SPTW相遇后有向东扩散的趋势。（2）AAIW几乎齐头并进地向北扩散到12°N－13°N，在125°E附近向北可以到达13°N左右。NPIW的主体分布在10°N以北、122°E以东，呈东北向西南的扩散趋势，在132°E以西至棉兰老沿岸之间可以到达4°N附近。（3）在已知的NPTW与SPTW之间，发现一个以往从未被报道过的次表层水，称之为WPTW。WPTW存在于3°N－12°N之间，核心盐度低于34.8psu，位势密度约在23.7 －24.7 之间。WPTW源于东太平洋20-25°N附近，由NEC南翼携带向西到达西边界后，部分经MC向南，经NECC向东折回，被局限在NEC与NECC之间的狭长水域。（4）2°N－10°N之间、从170°W到西边界分布着一片盐度比较均匀、呈现垂向盐度极小值特征的中层水。该水体位势密度约为26.0 －26.6 、位于AAIW之上、NPIW以南，核心盐度与AAIW相仿、但高于NPIW，在以往研究中未给予重视。从流场配置来看，这个被本文称为WPTIW的水体恰好处在NEC-NECC-SEC之间的强剪切区，在其北侧的是NPIW与同样起源于东北太平洋的浅的盐度极小值（SSM）之间的混合水，在其南侧相应层次上则是AAIW与SPTW之间的过渡水，两者之间被剪切流充分混合，形成盐度相对均匀的WPTIW。因此，WPTIW是热带西太平洋局地混合和再循环的产物。（5）在20世纪八九十年代和2000年以后这两个时期，本文所关注的次表层水和中层水在热带西太平洋扩散和在西边界附近交织在一起的总体态势基本一致。两个时期相比较，SPTW向西扩散程度变化不大，向北扩散程度有所加大，由前一时期的5°N，进一步扩散到6°N－7°N。NPTW在西边界附近的向南扩散程度有所削弱，在2002－2005年间只向南扩散到4°N，并且被SPTW阻挡于128°E以西，而前一个时期则可向南扩散到2°N，并且在2°N－4°N之间转向东跨过130°E。AAIW在西边界附近向北扩散程度有所加大，在2002－2005年到13°N附近，而前一个时期只到达11°N。NPIW在西边界附近的向南扩散程度有所削弱。（6）ITF的次表层水源基本上可以确定主要来自北太平洋，中层水源既有北太平洋，也有南太平洋。其中北太平洋次表层水和中层水经苏拉威西海、望加锡海峡到达弗罗勒斯海，层次越深趋势越明显。南太平洋次表层水没有进入印度尼西亚海域，AAIW则明显是经哈马黑拉海峡和马鲁古海峡到班达海。在各层次上，南海次表层水和中层水通过苏禄海进入ITF的可能性不大。

北太平洋低纬度西边界流的时空特征和变异规律研究

北太平洋低纬度西边界流连接着太平洋热带环流和副热带环流，对于世界大洋经向质量、热量和盐量输送起着重要的作用，对北赤道流（NEC）、源区黑潮（KC）和棉兰老流（MC）的时空特征和变异规律进行研究，对认识北太平洋西边界流海洋在全球气候系统中的作用具有重要的理论和实践意义。 本文利用1957-2006年共50年的涡解高分辨率OFES（OGCM for the Earth Simulator）海洋模式资料，对北太平洋低纬度西边界流的时空特征和变异规律进行了分析，结果表明： （1）涡解高分辨率的OFES模式数据结果较SODA能更好地刻画NMK流系三维空间结构的分布特征；黑潮源区涡结构的变化，MUC、 LUC及NEC下的东向流也得到了较好的刻画；其空间结构与实测结果相吻合。 （2）北太平洋低纬度西边界流NMK流系流量具有明显的季节、年际和年代际变化，NEC、KC和MC流量的变化周期频谱较宽,主要为3－6个月的季节振荡和2-7年左右ENSO尺度周期以及10年以上周期的年代际变化。MC主要表现为准两年周期振荡。 （3）NEC、MC流量变化表现为单峰型分布，春季最大（5月），秋季最小（11月）；KC流量的变化为双峰型，大值出现在春季和夏末秋初，春季最大（4月），秋季次之，冬季最小（1月）。在季节时间尺度上，NEC、MC流量同相变化，除冬季外，KC与MC输运反向。 （4） 在年际时间尺度上，受北赤道流流量变化的影响，NEC与KC、MC流量之间为正相关关系；KC与MC分配量（北赤道流向北、向南的经向分配量）之间则为强的负相关关系，其年际异常变化与NEC分叉位置的变化和冷、暖ENSO事件发生密切相关。分叉位置偏北（南）时，KC分配量小（大）而MC分配量大（小）；在El Nino年，KC分配量小，MC分配量大，La Nina年情况则刚好相反。 （5）在年代际时间尺度上，在70年代末气候跃变以后，NEC、KC和MC流量明显减少，NMK环流系统减弱。NEC的减弱主要受上世纪80年代以后ENSO暖事件发生频率和强度的增加所影响，而KC和MC的减弱则主要受NEC减弱控制。同时发现，NEC分叉位置存有明显的年代际变化，在气候跃变以后有长期偏北的趋势，受其影响，与之相对应的是北赤道流向南经向分配量的增加和向北流量分配率的减少。 关键词：北太平洋，低纬度西边界流，北赤道流分叉，ENSO

若干大洋西边界潜流的分布特征及其形成机制

大洋环流是海盆尺度上海水的持久流动，是海洋中质量、热量输运的主要通道，对全球气候变化有重要影响。经过二十年来的大量调查研究，对海洋上层的风生大洋环流有了比较充分的认识。然而，近几十年来的大量观测显示，大洋环流的垂直结构并非像传统认识的那样单一，在很多区域存在与之反向的次表层潜流，如北赤道流（NEC）下方的北赤道逆流（NEUC）、棉兰老海流（MC）下方的棉兰老潜流（MUC），吕宋岛附近黑潮（KC）下方的吕宋潜流（LUC），东澳大利亚海流（EAC）下方的大堡礁潜流（GBRUC）和东澳大利亚潜流（EAUC），阿加勒斯海流（AC）下方的阿加勒斯潜流（AUC）等。这些潜流一般分布在西边界，或者在西边界处增强，称为“西边界潜流（WBUC）”。与表层环流相比，对次表层潜流的结构和形成机制认识不足，因此利用不断更新的各种实测数据和高分辨率同化数据，通过理论分析和数值试验，探讨研究次表层潜流的分布特征和形成机制，对于大洋环流动力学理论的进一步发展具有重要的科学意义。 本文利用中国ARGO资料中心提供的ARGO资料、全球简单海洋资料同化分析系统产生的SODA同化资料和日本地球模拟器模拟出来的OFES资料，分析了北太平洋潜流（NEUC、MUC和LUC）、南太平洋潜流（GBRUC和EAUC）和南印度洋潜流（AUC）的时间和空间分布特征，并基于温跃层以下转向的地转判据分析了其形成机制。主要结果如下： （1）在菲律宾以东海域，表层的NEC在12N附近的西边界分叉，形成向北的KC和向南的MC。在400-800米左右棉兰老岛东侧128E-130E处出现与上层海流方向相反的潜流MUC，MUC在9N和12N附近转向东并分成2支，汇入NEC下方的2支并行向东流的NEUC。到了1000米左右，吕宋岛东侧122E-124E处出现LUC，而MUC也有向岸的趋势，限制在127E以西的范围，两者在12Ｎ附近相遇，然后转向东汇入NEUC。随着深度的加深，NEUC的北侧分支流轴向北偏移。从SODA资料和OFES资料在8N、18N和138E断面的气候态年平均和月平均温度剖面可以很清晰的看出，温跃层分别呈现东高西低、西高东低和南高北低的趋势，这与各个断面上表层流和次表层逆流之间等值线倾斜方向一致。从月平均的速度剖面可以看出，MC一般位于600db以上，600db以下出现北向次表层潜流MUC，MUC春夏较强，秋冬较弱；KC一般位于500db以上，个别月份深入到2000db，其下方均有南向的LUC出现，LUC春夏较弱，秋冬较强；上层西向NEC的主体一般位于400db以上，其下方均有东向的NEUC出现，NEUC春夏较强，秋冬较弱。 在北太平洋菲律宾以东海域，同时满足两个判据的区域与潜流的发生区域符合情况较好，唯一的不同在于LUC汇入NEUC的区域没有同时满足两个判据。这是由于在吕宋岛和棉兰老岛东侧，海底地形较为陡峭，海流情况较为清晰，沿岸涡较少，而且在此区域内温跃层较浅，这些都为形成温跃层以下的地转流反向提供了充分的条件。 （2）在澳大利亚以东海域，表层的南赤道流（SEC）在澳大利亚东岸15S附近分叉，分为向北的北昆士兰海流（NQC）和向南的东澳大利亚海流（EAC）。500m-1000m，23S附近出现一支北向的次表层海流，沿着澳大利亚陆坡经过大堡礁抵达巴布亚新几内亚沿岸转向东，汇入新几内亚沿岸潜流（NGCUC），这支海流就是大堡礁潜流（GBRUC）。1000m-2000m，SEC下方15S附近出现东向的逆流。在2000m以下，由于地形的影响，海流局限在几个不连续的部分，而且流型较乱。从SODA资料和OFES资料在18S和30S断面的气候态年平均和月平均温度剖面可以很清晰的看出，温跃层均呈现西高东低的趋势。在18S，南向的EAC一般位于400db以上，其下方均有持续的GBRUC出现，一般有两个中心，春夏季较强，秋冬季较弱。在30S断面，EAC一般存在于2000db以上，其下方的次表层流并不规则。从此海域的气候态月平均分布来看，在大多月份没有北向的逆流存在，这说明其下方的次表层逆流并不是一个常年存在的现象。 在南太平洋，同时满足两个判据的区域包括SEC下方逆流的发生区域和澳大利亚东岸的沿岸区域，这些区域部分与潜流的发生区域符合较好，只是在30S左右并没有发生潜流的区域也同时满足判据。这是由于在30S附近，温跃层较深，导致了地转流较深，同时此区域内海底地形变化比较大，虽然在此位置形成了逆向的地转流，但是因为地形的限制，在此区域内不能形成有体系的逆流。 （3）在西南印度洋，SEC在非洲东岸分叉，形成一支源于25S的西南向海流——AC，这支海流平均流速达90cm/s左右，最大速度超过140cm/s。在其下方2000m左右，从35S开始在岸边出现东北向逆流——AUC，速度较小，仅为2cm/s左右。从31S、33S和35S断面的气候态年平均温度断面可以很清晰的看出，温跃层明显呈现西高东低的趋势。从月平均经向流速断面可以看出，在各个月份AC下方均出现不同强度的AUC，AC和AUC之间的等值线倾斜方向与温跃层的倾斜方向一致。 在南印度洋，满足判据的区域包括南非沿岸AUC的发生区域和南非东南的部分海域，南非沿岸的AUC紧靠岸边且深度较深，这是因为此区域内温跃层较深，导致形成的地转流位置较深，而形成的逆流由于与海底的摩擦而大大削弱。南非东南部分海域满足判据，大概是由于此区域海流比较复杂，而且此海域多涡。 表面风应力的强迫以及风生环流的斜压调整，使得潜流所在海域的海平面高度和温跃层倾斜方向相反，热带流涡和副热带流涡西向强化加强了该海域温跃层的倾斜程度，从而导致了次表层地转流反向。因此，大洋中次表层潜流是大洋斜压风生环流不可缺少的重要部分。但是在不同的海域存在不同的地形分布和海流分布，所以此理论只在某些合适的区域得到很好的体现。

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。

Whole-Life Costing for Capability

In recent years, there has been growing emphasis on the need to provide transparency in the costs of engineering programmes, leading to growing emphasis on Whole Life Cost (WLC) modelling techniques. This has arisen largely due to the increased interested in longer timescale projects and programmes, combined with the emergence of system-of-systems and network enabled capability concepts. This change in the implementation and management of large scale projects has necessitated the development of alternative methods of evaluating performance. This work seeks to address the shortfalls in current costing methodologies when applied to these highly flexible environments, and to propose a conceptual model for dealing with the encountered complexities. The approach has a fundamental role and potential significance in the future of whole life costing for Network Enabled Capability (NEC) but can also offer a potential paradigm shift for costing in traditional engineering environments.

Is Early Warning Effective for the Improvement of Problem Solving and Project Performance?

Since the first launch of the new engineering contract (NEC) in 1993, early warning of problems has been widely recognized as an important approach of proactive management during a construction or engineering project. Is early warning really effective for the improvement of problem solving and project performance? This is a research question that still lacks a good answer. For this reason, an empirical investigation was made in the United Kingdom (U.K.) to answer the question. This study adopts a combination of literature review, expert interview, and questionnaire survey. Nearly 100 questionnaire responses were collected from the U.K. construction industry, based on which the use of early warning under different forms of contract is compared in this paper. Problem solving and project performance are further compared between the projects using early warning and the projects not using early warning. The comparison provides clear evidence for the significant effect of early warning on problem solving and project performance in terms of time, cost, and quality. Subsequently, an input-process-output model is developed in this paper to explore the relationship among early warning, problem solving, and project
performance. All these help construction researchers and practitioners to better understand the role of early warning in ensuring project success.