南海温跃层深度的季节和年际变化特征分析

发布时间：2020-03-27 14:41

【摘要】：海水温度是物理海洋学研究中的一个最基本、最重要的要素，其中海温的垂向分布又显得特别重要。温度跃层是指海洋中海水温度垂向梯度较大的水层，位于混合层之下。海洋温度跃层的研究是物理海洋研究的重要内容之一，温度跃层是反映海洋温度场的重要物理特性指标。研究和掌握温度跃层的基本特征对于海洋渔业、海军潜艇的活动、海洋中光和声波的传播、水下通讯等都具有重要意义，并与海洋环流、内波、水团、海气交换等分支学科关系密切。因此，在物理海洋的发展过程中，海洋温度跃层的调查和研究，吸引了国内外众多学者。 目前对于南海温度跃层特征和分布规律的研究已经取得了一定成果，但前人的研究是关于南海温跃层的季节或季节内变化特征的分析，以及少量关于南海混合层年际变化的研究，而对于南海温跃层的年际变化规律的研究工作较少。 本文将利用1958-2000年SODA同化数据、NCEP数据，使用小波分析、EOF分析、趋势分析、合成分析等方法，通过对六次El Ni(?)o事件中，南海温跃层深度、风场和热通量的分析，研究南海温跃层深度的年际变化特征，及其与El Ni(?)o事件的关系，以及影响南海温跃层深度年际变化的物理机制。本文得出的结论如下： （1）EOF分析的第一模态空间场表现为整个南海温跃层深度的变率基本上呈同相位分布的特征。这一模态对应的时间序列及其小波分析结果显示，主周期为6-7年。从第一模态空间分布型与时间序列中可以看出，南海温跃层年际变化主要是由于热带太平洋年际变化对季风和海面热通量年际变化的影响。EOF分解得到的第二模态空间场可以看出，南海东南部与西北部温跃层深度呈反相分布，这可能是由于风应力产生的Ekman输运和Ekman抽吸作用引起的。这一模态对应的时间序列及其小波分析结果显示，周期为4年。 （2）1958-2000年，Nino3指数与南海温跃层深度异常基本呈负相关关系。尤其是在1965/1966，1972/1973，1982/1983，1986/1987，1997/1998这五次El Ni(?)o事件期间，当Nino3指数发生正异常时，南海温跃层深度总是相应出现显著的负异常。 （3）在El Ni(?)o事件发展过程中，从十月[0]到三月[+1]南海大部分海区温跃层深度呈现负异常，这与Nino3指数高值的时间范围基本一致。此后，在四月[+1]到六月[+1]，温跃层深度转为正异常,六月份[+1]后接近正常值。影响温跃层深度的主要因素有：海表面净热通量，风应力搅拌作用，风应力旋度，Ekman输运。其中风应力搅拌作用和海面净热通量对El Ni(?)o期间南海温跃层深度分布起决定作用。风应力旋度和Ekman输运对温跃层深度的影响较小，基本被其他因素掩盖。 （4）El Ni(?)o事件发展过程中，南海大部分海区秋、冬季东北季风减弱，而春、夏季西南季风加强。秋、冬季[0]，风速比正常年份减小，使南海温跃层深度变浅。同时，风速减小导致潜热通量正异常，从而增加海面净热通量。反之，春季[+1]，风速比正常年份增大，导致风应力对海水的搅拌作用增强，南海温跃层深度比正常年份加深，同时，风速增大导致潜热通量负异常。 （5）El Ni(?)o事件发生时，南海和西太平洋出现异常下沉气流，云量减少，所以短波辐射增强，海面净热通量增加。El Ni(?)o期间的秋、冬季[0]，由于风场减弱，导致潜热通量正异常，也会增加海面净热通量。此时，南海大部分海区净热通量持续保持正异常，使温跃层深度比正常年份浅。反之，在El Ni(?)o期间的春季[+1]，风速增大导致潜热通量负异常，，南海净热通量呈现负异常，最终使南海温跃层深度比正常年份加深。
【图文】：

菱形海盆内的东沙群岛、南沙群岛、西沙群岛和中沙群岛由散落的岛礁组这使得南海海底地形更为错综多样。海盆的四周边缘分布着的大陆架水深都200m 以内。菱形海盆外缘包括浅滩区、北部湾以及泰国湾在内的巽他陆架大浅于 100m，因此，从浅海区到深水海盆存在陡峭的地形变化[3]。南海不仅海底地形复杂，周边的陆地、岛屿上还有山脉地形，其中不乏海超过 500m 的山脉，比如：纵贯越南南北的长山山脉、吕宋岛上的山脉以及台岛等。南海底地形的基本特点是东南低、西北高，海底地形由岸边向海盆中心阶梯状下降，其中突出特征是，东、西坡度较陡，而南、北坡度较缓。因此，海地区的地形地势复杂多样，导致南海跃层的分布就更有其特殊性。

0. 1 N/ m2，而在 12 月份可以达到 0. 3 N/ m2 [2]。由于冬季风比夏季风强盛，南海的年平均风场偏冬季型。在中国海海区中，南海海区的季风相对比较稳定。就时间而言，在东北季风期与西南季风期，该海区的海表面风应力最大的时间分别为 12 月份和 8 月份。就区域而言，冬季风和夏季风期间，该海区内海面最大风应力均位于西北部，即中南半岛东南岸外海区域。在南海的南部海区，季风转换时间较短，且在此期间海区的天气系统相对不稳定。季风转换季节中，春季的 4~5 月和秋季的 10 月分别为南海由东北季风向西南季风和由西南季风向东北季风转换的两个典型阶段，在此期间南海海面风力以 2-3 级为主。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P731.1

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本文编号：2603104