南海次表層、中層水團結(jié)構(gòu)及其運動學特征的研究.pdf

1、南海是北太平洋最大的邊緣海,其特殊的地理位置和復雜的水深地形,使得內(nèi)部水體在固有性質(zhì)、運動方式和規(guī)律等方面兼有大洋和淺海雙重特征,歷來為海洋學者所關注。其中,南海的次表層、中層水團是水體垂向結(jié)構(gòu)中兩個特征最明顯的水團,其物理化學性質(zhì)、環(huán)流結(jié)構(gòu)均為構(gòu)成南海水體環(huán)境的重要部分。本文在收集、整理南海海區(qū)多年實際觀測水文資料的基礎上,融合Argo浮標觀測數(shù)據(jù)、海表高度異常和蒸發(fā)降雨等再分析資料,從傳統(tǒng)水團分析的溫、鹽要素出發(fā),結(jié)合溶解氧、營養(yǎng)鹽

2、等化學要素,對南海水體的垂直結(jié)構(gòu)和次表層、中層水團核心深度上的各要素水平空間分布情況加以闡述,分析相應層次上的水體運動特征。通過探討氣候態(tài)各要素的季節(jié)變化規(guī)律,重新給出了統(tǒng)計意義下的南海次表層、中層流場結(jié)構(gòu)。文中首次將溶解氧含量納入到南海水團的物理海洋研究中,追蹤特征水體。其與垂向次表層、中層水團有著較好的對應關系,并且在等值線分布趨勢中比溫度、鹽度變化具有更高的分辨率。在垂直方向上,與北太平洋水垂直分布類似,南海內(nèi)部水體的溫-鹽關系總

3、體上呈現(xiàn)反“S”結(jié)構(gòu),即在次表層水、中層水的核心深度上存在鹽度極大值、極小值現(xiàn)象。溶解氧含量在垂直方向上形成與鹽度相似的相對穩(wěn)定的極值結(jié)構(gòu),即對應于水團結(jié)構(gòu)其垂向上存在極大值和極小值,分別對應了次表層水的上界和中層水的下部。營養(yǎng)鹽在垂向上表現(xiàn)出隨深度加深,含量增大的特征,在達到極值后其量值隨深度增加則幾乎不變,營養(yǎng)鹽的垂向季節(jié)變化不明顯。黑潮入侵和南海內(nèi)部水體性質(zhì)在次表層的季節(jié)性變化充分反映了該層水體運動特征。統(tǒng)計結(jié)果顯示,南海內(nèi)部的次

4、表層水體特征對南海冬季季風有著積極地響應。黑潮水在次表層主要是由呂宋海峽北部進入,沿西部陸坡向南海南部擴展,而不是按黑潮“流套”理論所示,于海峽處南進北出的路徑行進;黑潮入侵在冬、夏季較強,春、秋季較弱。南海溶解氧含量終年呈現(xiàn)出呂宋海峽以東高于南海內(nèi)部,南海內(nèi)部以東南海區(qū)為低值中心的規(guī)律;營養(yǎng)鹽含量在該水層上的分布與溶解氧截然相反,始終保持南海內(nèi)部營養(yǎng)鹽含量高于呂宋海峽以東的黑潮區(qū),南海南部高于北部的規(guī)律,但其分布表明的水體運動態(tài)勢卻與

5、溶解氧的保持基本一致。通過分析南海中層水核心層上多種要素的水平分布,著重以溶解氧、硝酸鹽含量作為判別指標,發(fā)現(xiàn)中層水仍具有季節(jié)變化特征,且呂宋海峽中北部的水交換較之次表層更為復雜,導致這種變化的主要機制是海面風場引發(fā)的一種連續(xù)水體間的補償性效應。中層水營養(yǎng)鹽含量的分布格局總體與次表層水相同,依然是呂宋海峽以東的含量較低,南海內(nèi)部含量相對較高,季節(jié)變化不明顯。此外,本文還討論了南海氣候態(tài)年平均以及季節(jié)平均的地轉(zhuǎn)流場特征,從動力學角度解釋形

6、成各要素分布結(jié)構(gòu)的原因。次表層及中層流場也都具有季節(jié)變化特征,冬季南海北部二者均為氣旋式環(huán)流,而夏季的次表層流場則出現(xiàn)偶極子結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有約半年的時間尺度特征。結(jié)合海表面高度異常的分布,確定南海中穩(wěn)定存在的兩個次海盆環(huán)流分別位于呂宋島西側(cè)海域、越南東部外海,其時間尺度均為一個季度左右,空間尺度可達幾百公里。最后,本文嘗試將FFM(Freshwater Fraction Method)方法應用在南海與北太平洋水交換量的計算工作中,利用保