呂宋海峽水交換的時空變化特征及其影響機理研究.pdf

1、氣候變化已經(jīng)成為當今時代具有決定性意義的問題。海洋在氣候系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。西北太平洋與南海的水交換，對我國及其它國家沿海區(qū)域的氣候環(huán)境變化、生態(tài)和經(jīng)濟等具有重要意義，成為當前研究的熱點問題。呂宋海峽是西北太平洋與南海水交換的唯一深水通道，呂宋海峽成為研究的熱點區(qū)域。揭示季風(fēng)區(qū)海洋季節(jié)、年際的變率和氣候態(tài)的變化趨勢是世界氣候研究計劃(WCRP)的核心計劃的重要科學(xué)問題之一。關(guān)于呂宋海峽水交換的研究，主要集中在較短時間段內(nèi)，上層水通

2、量及其影響機理研究等方面。
　　本研究以呂宋海峽作為研究區(qū)域，選取120°E斷面對呂宋海峽各層水交換溫、鹽、流的時空變化進行研究，討論了季風(fēng)、海面高度、ENSO等因素對呂宋海峽各層水交換的影響作用，具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù)，通過EOF空間分析、相關(guān)分析，并計算各層年平均1-12月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等，討論呂宋海峽水交換縱向各層水交換的流場、溫度和鹽度分布的變化，探討凈水通量、

3、凈熱通量和凈鹽通量及其結(jié)構(gòu)的月際、季節(jié)變化。21.5°N以南的300m以深和21.5°N以北的1000 m以淺海域，常年存在著南海水東向流入太平洋。上層、深層和整個斷面的凈水通量、凈熱通量和凈鹽通量，幾乎均為由太平洋西向流入南海，均為冬季最大，春季和秋季次之，夏季最小。中層，除10-12月外，全年其它各月均為由南海東向流入太平洋，春季最大，夏季和秋季次之，冬季最小。
　　(2)通過分析呂宋海峽水交換結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)呂宋海峽凈水通量和凈鹽

4、通量的縱向結(jié)構(gòu)變化較為一致，均呈現(xiàn)三種類型。1-5月和8-11月，呈上層和深層由太平洋西向流入南海，中層由南海東向流入太平洋的“三明治”結(jié)構(gòu)。6-7月，呈上層由太平洋西向流入南海，中層和深層由南海東向流入太平洋的兩層結(jié)構(gòu)。12月，呈各層均為由太平洋西向流入南海的單層結(jié)構(gòu)。年平均凈水通量、凈鹽通量均呈“三明治”結(jié)構(gòu)。全年整體來看，以“三明治”結(jié)構(gòu)為主，還出現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu)和單層結(jié)構(gòu)，各月凈水通量、凈鹽通量結(jié)構(gòu)的變化并不完全一致。
　　呂宋

5、海峽水交換凈熱通量的縱向結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)四種不同類型。在1-5月和9月，斷面凈熱通量呈上層和深層由太平洋西向流入南海，中層由南海東向流入太平洋的“三明治”結(jié)構(gòu)。6月，各層凈熱通量均為由南海東向流入太平洋，也為單層結(jié)構(gòu)。7-8月，呈上層由太平洋西向流入南海，中層和深層由南海東向流入太平洋的兩層結(jié)構(gòu)。10-12月，各層凈熱通量均為由太平洋西向流入南海，呈單層結(jié)構(gòu)。年平均凈熱通量呈“三明治”結(jié)構(gòu)。全年整體來看，呂宋海峽凈熱通量以“三明治”結(jié)構(gòu)為主，

6、還出現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu)和兩種類型的單層結(jié)構(gòu)，各月凈熱通量結(jié)構(gòu)的變化并不完全一致。
　　各層12月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均是由太平洋西向流入南海。全年各月來看，凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均以“三明治”結(jié)構(gòu)為主，但各月凈水通量結(jié)構(gòu)、凈熱通量結(jié)構(gòu)、凈鹽通量結(jié)構(gòu)，以及各通量結(jié)構(gòu)之間的變化并不完全一致。
　　(3)基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù)，通過一元線性回歸分析和曲線擬合等方法，并計算1993-2006年各月凈水通量、凈熱通量、凈鹽

7、通量等，分析得出1993-2006年各月的長期變化特征和變化率;采用小波分解和消噪濾波等方法，討論了各層凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量的變化趨勢;利用小波變換分析法，分析得出具體的變化周期。
　　1993-2006年各月凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量，在上層、深層和整個斷面，均表現(xiàn)為以太平洋西向流入南海為主;在中層，表現(xiàn)為以南海東向流入太平洋為主。
　　上層、中層和整個斷面的凈水通量，由南海東向流入太平洋呈減小趨勢，由太平洋西向

8、流入南海呈增加趨勢，變化率數(shù)值分別為0.0129 Sv/月、0.008 Sv/月和0.0003Sv/月。深層與其它各層的變化趨勢相反，變化率數(shù)值為0.02 Sv/月。
　　上層、中層和整個斷面的凈熱通量，由南海東向流入太平洋呈減小趨勢，由太平洋西向流入南海呈增加趨勢，變化率數(shù)值分別為0.0009 PW/月、0.0003 PW/月和0.0007PW/月。深層與其它各層的變化趨勢相反，變化率數(shù)值為0.0004 PW/月。
　　上

9、層、中層和整個斷面的凈鹽通量，由南海東向流入太平洋呈減小趨勢，由太平洋西向流入南海呈增加趨勢，變化率數(shù)值分別為0.456 Gg/s/月、0.273 Gg/s/月、0.011Gg/s/月。深層與其它各層的變化趨勢相反，變化率數(shù)值為0.718 Gg/s/月。
　　(4)1993-2006年各月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量，在上層、深層和整個斷面，由太平洋西向流入南海，各年的峰值出現(xiàn)在各年的冬季。在中層，由南海東向流入太平洋，各年的峰

10、值出現(xiàn)在各年的夏季和春季。各層凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均表現(xiàn)出較強的季節(jié)變化，均存在3個月的顯著變化周期，上層和整個斷面的變化周期尤為顯著。
　　(5)基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù)，通過一元線性回歸分析等方法，并計算1993-2006年各年的平均凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等。
　　1993-2006年各年的平均凈水通量，上層由太平洋西向流入南海，每年增加0.155Sv;中層由南海東向流入太平洋，每年減小0.085 Sv;

11、深層和整個斷面由太平洋西向流入南海，每年分別減少0.251Sv和0.011 Sv。
　　1993-2006年各年平均的凈熱通量，上層和整個斷面由太平洋西向流入南海，每年分別增加0.011 PW、0.008 PW。中層，在1993-2001年和2006年各年表現(xiàn)為由南海東向流入太平洋，每年減小0.003 PW;2001-2005年各年表現(xiàn)為由太平洋西向流入南海，每年增加0.003 PW。深層，由太平洋西向流入南海，每年減小0.006

12、 PW。
　　1993-2006年各年平均的凈鹽通量，上層由太平洋西向流入南海，每年增加5.463Gg/s;中層由南海東向流入太平洋，每年減小2.963 Gg/s;深層和整個斷面由太平洋西向流入南海，每年分別減少8.807 Gg/s和0.381 Gg/s。
　　(6)基于流速、溫度、鹽度、風(fēng)場、海面高度和ENSO等數(shù)據(jù)，通過相關(guān)分析和空間分析等方法，分析得出上層、中層、深層和整個斷面，各層的1993-2006年各年平均1-1

13、2月、1993-2006年各年1-12月、1993-2006年各年平均的凈水通量與凈熱通量、凈水通量與凈鹽通量的相關(guān)性顯著。但深層的1993-2006年各年1-12月、1993-2006年各年平均的凈水通量與凈熱通量的相關(guān)系數(shù)相對較小。
　　季風(fēng)與上層、季風(fēng)與整個斷面的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量的相關(guān)性較強。季風(fēng)與中層凈熱通量的相關(guān)性較強，但季風(fēng)與中層凈水通量和凈鹽通量的相關(guān)性不顯著。呂宋海峽海面高度場，較明顯的反映了1-12月

14、各月上層水交換流場形態(tài)結(jié)構(gòu)的空間變化。
　　斷面上層的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量與Ni(n)o3.4區(qū)SST指數(shù)的相關(guān)系數(shù)，均表現(xiàn)為當滯后Ni(n)o3.4區(qū)SST指數(shù)4-8個月時，相關(guān)系數(shù)超過了98％的置信水平檢驗，其中滯后6個月時的相關(guān)系數(shù)最高，相關(guān)系數(shù)分別為0.277、0.264、0.277，與ENSO均為正相關(guān)。呂宋海峽上層凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均表現(xiàn)為滯后ENSO約半年左右。中層、深層和整個斷面的凈水通量、凈熱通