南海次表層、中層水團(tuán)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)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(fù)雜的水深地形,使得內(nèi)部水體在固有性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方式和規(guī)律等方面兼有大洋和淺海雙重特征,歷來(lái)為海洋學(xué)者所關(guān)注。其中,南海的次表層、中層水團(tuán)是水體垂向結(jié)構(gòu)中兩個(gè)特征最明顯的水團(tuán),其物理化學(xué)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(shí)際觀測(cè)水文資料的基礎(chǔ)上,融合Argo浮標(biāo)觀測(cè)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(tuán)分析的溫、鹽要素出發(fā),結(jié)合溶解氧、營(yíng)養(yǎng)鹽

2、等化學(xué)要素,對(duì)南海水體的垂直結(jié)構(gòu)和次表層、中層水團(tuán)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(yīng)層次上的水體運(yùn)動(dòng)特征。通過(guò)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(jì)意義下的南海次表層、中層流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。文中首次將溶解氧含量納入到南海水團(tuán)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(tuán)有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并且在等值線分布趨勢(shì)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(guān)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(duì)穩(wěn)定的極值結(jié)構(gòu),即對(duì)應(yīng)于水團(tuán)結(jié)構(gòu)其垂向上存在極大值和極小值,分別對(duì)應(yīng)了次表層水的上界和中層水的下部。營(yíng)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(dá)到極值后其量值隨深度增加則幾乎不變,營(yíng)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(yùn)動(dòng)特征。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,南海內(nèi)部的次

4、表層水體特征對(duì)南海冬季季風(fēng)有著積極地響應(yīng)。黑潮水在次表層主要是由呂宋海峽北部進(jìn)入,沿西部陸坡向南海南部擴(kuò)展,而不是按黑潮“流套”理論所示,于海峽處南進(jìn)北出的路徑行進(jìn);黑潮入侵在冬、夏季較強(qiáng),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(yíng)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(yíng)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(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)卻與

5、溶解氧的保持基本一致。通過(guò)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(biāo),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(fù)雜,導(dǎo)致這種變化的主要機(jī)制是海面風(fēng)場(chǎng)引發(fā)的一種連續(xù)水體間的補(bǔ)償性效應(yīng)。中層水營(yíng)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(duì)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(chǎng)特征,從動(dòng)力學(xué)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(chǎng)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(chǎng)則出現(xiàn)偶極子結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有約半年的時(shí)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(gè)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(shí)間尺度均為一個(gè)季度左右,空間尺度可達(dá)幾百公里。最后,本文嘗試將FFM(Freshwater Fraction Method)方法應(yīng)用在南海與北太平洋水交換量的計(jì)算工作中,利用保