吕宋海峡水交换的时空变化特征及其影响机理研究

发布时间：2017-12-18 15:06

  本文关键词：吕宋海峡水交换的时空变化特征及其影响机理研究

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【摘要】：气候变化已经成为当今时代具有决定性意义的问题。海洋在气候系统中起着至关重要的作用。西北太平洋与南海的水交换,对我国及其它国家沿海区域的气候环境变化、生态和经济等具有重要意义,成为当前研究的热点问题。吕宋海峡是西北太平洋与南海水交换的唯一深水通道,吕宋海峡成为研究的热点区域。揭示季风区海洋季节、年际的变率和气候态的变化趋势是世界气候研究计划(WCRP)的核心计划的重要科学问题之一。关于吕宋海峡水交换的研究,主要集中在较短时间段内,上层水通量及其影响机理研究等方面。本研究以吕宋海峡作为研究区域,选取120°E断面对吕宋海峡各层水交换温、盐、流的时空变化进行研究,讨论了季风、海面高度、ENSO等因素对吕宋海峡各层水交换的影响作用,具体研究内容和结果如下:(1)基于流速、温度和盐度等数据,通过EOF空间分析、相关分析,并计算各层年平均1-12月的净水通量、净热通量、净盐通量等,讨论吕宋海峡水交换纵向各层水交换的流场、温度和盐度分布的变化,探讨净水通量、净热通量和净盐通量及其结构的月际、季节变化。21.5°N以南的300 m以深和21.5°N以北的1000 m以浅海域,常年存在着南海水东向流入太平洋。上层、深层和整个断面的净水通量、净热通量和净盐通量,几乎均为由太平洋西向流入南海,均为冬季最大,春季和秋季次之,夏季最小。中层,除10-12月外,全年其它各月均为由南海东向流入太平洋,春季最大,夏季和秋季次之,冬季最小。(2)通过分析吕宋海峡水交换结构,发现吕宋海峡净水通量和净盐通量的纵向结构变化较为一致,均呈现三种类型。1-5月和8-11月,呈上层和深层由太平洋西向流入南海,中层由南海东向流入太平洋的“三明治”结构。6-7月,呈上层由太平洋西向流入南海,中层和深层由南海东向流入太平洋的两层结构。12月,呈各层均为由太平洋西向流入南海的单层结构。年平均净水通量、净盐通量均呈“三明治”结构。全年整体来看,以“三明治”结构为主,还出现两层结构和单层结构,各月净水通量、净盐通量结构的变化并不完全一致。吕宋海峡水交换净热通量的纵向结构,呈现四种不同类型。在1-5月和9月,断面净热通量呈上层和深层由太平洋西向流入南海,中层由南海东向流入太平洋的“三明治”结构。6月,各层净热通量均为由南海东向流入太平洋,也为单层结构。7-8月,呈上层由太平洋西向流入南海,中层和深层由南海东向流入太平洋的两层结构。10-12月,各层净热通量均为由太平洋西向流入南海,呈单层结构。年平均净热通量呈“三明治”结构。全年整体来看,吕宋海峡净热通量以“三明治”结构为主,还出现两层结构和两种类型的单层结构,各月净热通量结构的变化并不完全一致。各层12月的净水通量、净热通量、净盐通量均是由太平洋西向流入南海。全年各月来看,净水通量、净热通量、净盐通量均以“三明治”结构为主,但各月净水通量结构、净热通量结构、净盐通量结构,以及各通量结构之间的变化并不完全一致。(3)基于流速、温度和盐度等数据,通过一元线性回归分析和曲线拟合等方法,并计算1993-2006年各月净水通量、净热通量、净盐通量等,分析得出1993-2006年各月的长期变化特征和变化率;采用小波分解和消噪滤波等方法,讨论了各层净水通量、净热通量、净盐通量的变化趋势;利用小波变换分析法,分析得出具体的变化周期。1993-2006年各月净水通量、净热通量、净盐通量,在上层、深层和整个断面,均表现为以太平洋西向流入南海为主;在中层,表现为以南海东向流入太平洋为主。上层、中层和整个断面的净水通量,由南海东向流入太平洋呈减小趋势,由太平洋西向流入南海呈增加趋势,变化率数值分别为0.0129sv/月、0.008sv/月和0.0003sv/月。深层与其它各层的变化趋势相反,变化率数值为0.02sv/月。上层、中层和整个断面的净热通量,由南海东向流入太平洋呈减小趋势,由太平洋西向流入南海呈增加趋势,变化率数值分别为0.0009pw/月、0.0003pw/月和0.0007pw/月。深层与其它各层的变化趋势相反,变化率数值为0.0004pw/月。上层、中层和整个断面的净盐通量,由南海东向流入太平洋呈减小趋势,由太平洋西向流入南海呈增加趋势,变化率数值分别为0.456gg/s/月、0.273gg/s/月、0.011gg/s/月。深层与其它各层的变化趋势相反,变化率数值为0.718gg/s/月。(4)1993-2006年各月的净水通量、净热通量、净盐通量,在上层、深层和整个断面,由太平洋西向流入南海,各年的峰值出现在各年的冬季。在中层,由南海东向流入太平洋,各年的峰值出现在各年的夏季和春季。各层净水通量、净热通量、净盐通量均表现出较强的季节变化,均存在3个月的显著变化周期,上层和整个断面的变化周期尤为显著。(5)基于流速、温度和盐度等数据,通过一元线性回归分析等方法,并计算1993-2006年各年的平均净水通量、净热通量、净盐通量等。1993-2006年各年的平均净水通量,上层由太平洋西向流入南海,每年增加0.155sv;中层由南海东向流入太平洋,每年减小0.085sv;深层和整个断面由太平洋西向流入南海,每年分别减少0.251sv和0.011sv。1993-2006年各年平均的净热通量,上层和整个断面由太平洋西向流入南海,每年分别增加0.011pw、0.008pw。中层,在1993-2001年和2006年各年表现为由南海东向流入太平洋,每年减小0.003pw;2001-2005年各年表现为由太平洋西向流入南海,每年增加0.003pw。深层,由太平洋西向流入南海,每年减小0.006pw。1993-2006年各年平均的净盐通量,上层由太平洋西向流入南海,每年增加5.463gg/s;中层由南海东向流入太平洋,每年减小2.963gg/s;深层和整个断面由太平洋西向流入南海,每年分别减少8.807gg/s和0.381gg/s。(6)基于流速、温度、盐度、风场、海面高度和enso等数据,通过相关分析和空间分析等方法,分析得出上层、中层、深层和整个断面,各层的1993-2006年各年平均1-12月、1993-2006年各年1-12月、1993-2006年各年平均的净水通量与净热通量、净水通量与净盐通量的相关性显著。但深层的1993-2006年各年1-12月、1993-2006年各年平均的净水通量与净热通量的相关系数相对较小。季风与上层、季风与整个断面的净水通量、净热通量、净盐通量的相关性较强。季风与中层净热通量的相关性较强,但季风与中层净水通量和净盐通量的相关性不显著。吕宋海峡海面高度场,较明显的反映了1-12月各月上层水交换流场形态结构的空间变化。断面上层的净水通量、净热通量、净盐通量与Ni?o3.4区SST指数的相关系数,均表现为当滞后Ni?o3.4区SST指数4-8个月时,相关系数超过了98%的置信水平检验,其中滞后6个月时的相关系数最高,相关系数分别为0.277、0.264、0.277,与ENSO均为正相关。吕宋海峡上层净水通量、净热通量、净盐通量均表现为滞后ENSO约半年左右。中层、深层和整个断面的净水通量、净热通量、净盐通量与Ni?o3.4区SST指数的相关系数,均未超过98%的置信水平检验。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.2

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本文编号：1304592