渤海和北黄海盐度的年代际变化特征及其对环流结构的影响

发布时间：2020-04-15 13:00

【摘要】： 渤海和北黄海是我国北方的陆架浅海,近几十年来,受全球气候和局域环境等因素引起的变化,特别是人类活动的影响,渤海和北黄海的物理环境场发生了巨大的变化。如渤海的盐度平均上升近2.0 psu,盐度场的结构也发生了变化,从而引发了环流结构的调整。为全面研究掌握该海域盐度的年代际变化特征、成因及其引起的环流结构的改变,本文在尽可能多的收集到渤海和北黄海50年代至今大量实测盐度数据的基础上,对数据进行了统一处理,经严格的质量控制步骤,在保证数据质量可信的前提下,运用融合时空插值的方法进行网格化,十年平均得到5个年代(50年代、60年代、70年代、80年代、90年代以后)冬、夏季平均状态下的表层、10m层和20m层的盐度分布,分析了渤海和北黄海盐度的年代际变化特征。发现自50年代至今,冬、夏季渤海和北黄海盐度整体呈上升趋势,冬季年均升幅略大于夏季,盐度升高最快的区域均位于渤海湾,冬季最大年均升幅为0.14 psu,夏季最大年均升幅为0.12 psu;冬季,北黄海高盐舌具有明显伸入渤海的特征;60年代比较特殊,渤海冬、夏季各水层盐度与50年代相比均大幅降低,不过北黄海的32 psu等盐线冬季依然明显伸向渤海方向;从80年代开始,渤海和北黄海盐度的空间分布形态与50-70年代相比,发生了较大变化,渤海湾、辽东湾盐度高于渤海其它区域,渤海水平盐度梯度减小,冬季伸入渤海的高盐舌消失。渤海盐度的变化主要取决于淡水通量(径流、蒸发、降雨)、北黄海入侵水以及渤、黄海水交换的变化。为进一步分析渤海和北黄海盐度变化的成因,利用融合时空插值与逐步订正相结合的方法得到1958-2000年共43年渤海和北黄海冬、夏季盐度场的时间序列。对冬、夏季表层盐度距平的43年时间序列进行了EOF分析,结果表明冬季盐度距平第一模态(方差贡献达87.01%)时间系数序列与同年黄河径流量的相关系数为-64.57%,夏季第一模态(方差贡献达99%)的时间系数与同年黄河径流量的相关系数为-60.24%,因此渤海和北黄海冬、夏季盐度的年际变化均与黄河径流量存在较强的负相关;且分析发现43年来,表征北黄海高盐水入侵强度的冬季表层32psu等盐度线的范围有向北、向西扩展的趋势,推断北黄海入侵水有增强的趋势。同时对部分环渤海海洋站的表层盐度与降雨和黄河径流量等影响要素进行了相关分析,发现大多数海洋站的降雨量与盐度滞后30d时负相关性最强,而黄河径流量与盐度的相关系数则随站点的位置有所不同,塘沽、葫芦岛、秦皇岛、老虎滩站的盐度与当月黄河入海流量的负相关性最强,与鲅鱼圈的盐度滞后30d时负相关性最强,烟台和龙口海洋站的盐度均在滞后90天时负相关性最强。为分析研究海域环流结构的调整规律,采用ECOMSED数值模式,建立了渤黄海诊断数值模型。用各年代夏季的盐度场驱动模式,诊断计算了不同盐度背景场对应的环流结构及通过渤海海峡断面和37°N断面的水交换量和盐度通量。发现随着盐度场的变化,渤海的环流结构发生了相应的调整,其中莱州湾及渤海中南部海区环流结构变化较为明显,莱州湾的流动方向发生了较大变化,渤海中部的顺时针流环位置南移,东半环的流动减弱,渤海中南部的逆时针流环70年代以后逐渐消失;90年代以后,辽东湾由一个逆时针流环变为湾中南部的逆时针流环和湾口西南部的顺时针流环的双环结构;底层环流结构变化不大,只是流速有所减小;模式计算得到的渤、黄海之间的水交换量和盐通量整体呈下降趋势,而通过37°N断面的水交换量和盐通量变化相对较小,可见随着环流结构的调整,渤海与北黄海的水交换能力减弱了,而进入渤海的盐通量也有所减小。
【图文】：

示意图,坐标系统,示意图,推导过程

图 4-1 Sigma 坐标系统示意图坐标转换的推导过程如下：即（x,y,z,t）→(x*,y*,σ,t*)。ηη+ 则对于任意变量 G 有： + ***1xDxDDGxGσησ( + ***1xDyDDGyGσησ(

示意图,交替计算,模态,内模

( ) ( )U ,V= U U,V V'' + + =xVDyUDAxyUDAxDFxMM2 (4 + + =xVDyUDAyxVDAyDFyMM2 (4计算过程中使用较小的时间步长来计算外模态即解(4-30)-(4-32)的方一定步数后，把外模态的结果 x η， y η代入内模态方程(4-20)-（4-2较长的时间步长计算内模态方程。一次外模态时间步长后，外31)-(4-31)方程中等号右边的各项由内模态新计算的结果代替，开始下态计算。在以后的计算中式(4-31)-(4-32)中的对流和辐射项将由内模果提供。图 4-2 为内外模态交替计算示意图：
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P731.12

【引证文献】