海洋水平环流输送对印度洋表层盐度的调整机制

本文利用Argo表层盐度、OSCAR海流等数据,基于盐度收支方程的平流输送项来阐述海洋平流输送对热带印度洋表层盐度的调整作用;利用淡水输运量计算公式揭示6条关键断面海洋平流输送对表层盐度空间结构的调整机制。结果表明,海洋平流将赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水输送到低盐海域的赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海;将赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海的低盐水输送到高盐海域的赤道西印度洋、阿拉伯海以及赤道南印度洋海域,起到了调整印度洋盐度基本平衡的作用。断面淡水输运量的分析结果表明,导致苏门答腊岛西部海域的强降水中心与低盐中心不重合,澳大利亚西部海域的强蒸发中心与高盐中心不重合的主要原因是水平环流所致;夏季,来自赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水在西南季风环流的驱动下,入侵孟加拉湾,是导致孟加拉湾夏季表层盐度较高的主要原因。     

热带印度洋降水、蒸发的时空特征及其对海表盐度的影响

本文利用降水、蒸发等资料分析热带印度洋年降水量、蒸发量、净淡水通量的分布特征，并选取4个典型海域来分析降水量、蒸发量、净淡水通量的季节变化和年际变化。结果表明:东印度洋的苏门答腊岛西部海域年降水量最大，季节变化较小，属全年降雨型；孟加拉湾的东北部和安达曼海的北部海域年降水量较大，其年际变化以4.2 mm/a的速率增长，强降水出现在5-9月；阿拉伯海的西部海域年降水量较小；南印度洋东部（20°~30°S，80°~110°E）海域年降水量较小，年蒸发量较大，年蒸发量在2000年之前以5.1 mm/a的速率增长，之后以4.5 mm/a的速率减小。本文还采用Argo盐度等资料探讨降水、蒸发对海表盐度的影响，研究结果表明:降水量远大于蒸发量的海域，海表盐度较低；降水量远小于蒸发量的海域，海表盐度较高。表层水平环流是导致高净淡水通量中心与低盐中心并不重合的主要原因，也是导致强蒸发中心与高盐中心并不重合的主要原因。选取的4个典型海域海表盐度的季节变化与净淡水通量关系不大，而是与表层水平环流有关。孟加拉湾强降水对表层盐度的影响显著，强降水发生后表层盐度降低0.2~0.8，其影响深度为30~50 m。     

阿拉伯海东南海域盐度收支的季节变化

采用SODA海洋同化产品的月平均资料,本文分析了阿拉伯海东南海域表层盐度的季节变化特征，发现局地海面淡水通量不能解释盐度的变化。两个典型区域的表层海水盐度收支分析表明，海洋的平流输送是造成阿拉伯海东南海域盐度冬季降低、夏季升高的主要原因，而淡水通量仅在夏季印度西侧沿岸区域造成盐度降低。冬季，东北季风环流将孟加拉湾北部的低盐水沿同纬度输送到阿拉伯海，然后向北输送，使表层海水盐度降低；夏季，西南季风环流把阿拉伯海西北部的高盐水向南、向东输送，使阿拉伯海东南海域盐度升高。受地理位置因素的影响，阿拉伯海东南海域表层盐度的变化冬季明显强于夏季。     

阿拉伯海淡水输运量的季节变化特征研究

本文利用简单海洋模式同化再分析产品等资料，阐述了阿拉伯海与赤道西印度洋，阿拉伯海与阿曼湾之间淡水输运量的季节变化特征，揭示了阿拉伯海淡水输运量的基本平衡和季节变化特征。结果表明，阿拉伯海得到的淡水输运量(包括来自赤道西印度洋、河流)和失去的淡水输运量(包括降水量减蒸发量、向阿曼湾输运)基本相当。阿拉伯海通过海气交换失去的淡水(降水量减蒸发量)主要由来自赤道西印度洋(包括孟加拉湾)的淡水输运来补偿，赤道西印度洋向阿拉伯海的淡水输运对维持阿拉伯海的盐度基本平衡起到至关重要的作用。阿拉伯海的淡水输运量在1?6月和12月为负值，失去淡水；7?11月为正值，9月最大，得到淡水。阿拉伯海的净淡水输运量的季节变化特征表现为单峰现象。阿拉伯海与赤道西印度洋(9°N断面）的淡水输运量主要出现在表层至约200 m层，多年平均约为0.1×106 m3/s，向阿拉伯海输运。从10月至翌年3月，来自孟加拉湾的低盐水向阿拉伯海输运，该输运主要出现在印度半岛西南端近海约60 m层以浅区域。夏季和秋季，出现在索马里半岛东部海域的涡旋(大回旋)引起的输运(涡旋的西部低盐水向北输运，东部高盐水向南输运)，不仅输运量是一年当中最大的，而且影响的深度可达约300 m。该输运从6月开始形成，8?9月最强，11月迅速减弱。阿拉伯海与阿曼湾的淡水输运量较小，其垂直分布呈现3层结构，表层至10 m层，高盐水向阿拉伯海输运；15～170 m层，低盐水向阿曼湾输运；175～400 m层，高盐水向阿拉伯海输运。阿曼湾湾口断面多年平均淡水输运量约为0.39×104 m3/s，向阿曼湾输运。     

影响南海混合层盐度季节变化的因素分析

通过对1950-2012年的南海混合层盐度数据进行分析,发现影响南海北部和南部盐度季节变化的最主要因素存在很大的差异.在南海北部,影响混合层盐度季节变化的最主要因素是蒸发降水,其次是水平平流.随着逐步南移,蒸发降水对盐度季节变化的影响递减,水平平流的影响逐渐增大;而在南海南部,水平平流的作用超过蒸发降水成为影响盐度的季节变化的最主要因素.在整个南海区域,冬季海水垂直混合变强,混合层变厚,下层高盐海水进入混合层,使混合层海水盐度变高,从而对冬季海水盐度的上升趋势产生促进作用;夏季南海北部混合层底存在上升流,南海东南部由于Ekman输运导致混合层变厚,都会将混合层以下高盐海水带入混合层,使混合层海水盐度变高,从而对夏季海水盐度下降趋势产生阻碍作用,但垂直混合对盐度季节变化的影响不大,远小于蒸发降水和水平平流.     

基于南海北部开放航次观测的2004—2005年次表层盐度异常特征与形成机制

基于2004—2013年的南海北部开放航次数据和1980—2010年Simple Ocean Data Assimilation（SODA）数据，发现南海北部次表层水体盐度在2004—2005年间盐度显著增大，相比于气候态均值分别增加了0.1和0.14，而且温盐特征曲线显示盐度增大的现象主要发生在150m以浅。2004年净淡水通量仅略低于气候态均值，2005年净淡水通量则明显高于气候态均值，因此净淡水通量不会是导致此高盐事件的有利因素。我们进一步通过块体简化盐度收支方程，定量评估盐度收支方程里中平流输运项（包括跨海盆经吕宋海峡的平流输运项和南海海盆内部南北海盆之间的平流输运项）的贡献。发现在2004年，通过吕宋海峡进入南海北部的盐含量输运显著大于气候态均值，是导致南海北部上层水体盐度迅速增大的主要原因。为探究2005年南海北部盐度持续增强的原因，我们进一步比较2004年和2005年的平流项演变，发现相对于2004年，虽然2005年吕宋海峡盐含量输运略低于气候态均值，但南海内部南海南北海盆间（通过18°N断面进入南海北部）的盐含量输运增强，即在2005年，海盆内部经向平流盐输运的贡献是促使南海北部上层盐度继续增强的关键因素。     

利用Argo和Aquarius卫星观测研究热带南印度洋海表盐度的季节变化

采用Argo以及Aquarius卫星观测的海表盐度月平均资料研究了热带南印度洋海表盐度的季节变化特征。结果表明,在60°—80°E,5°—15°S海域海表盐度具有显著季节变化特征;夏半年盐度升高,冬半年盐度降低;但是其异常中心与降水异常中心不对应,降水不能解释盐度的季节变化。盐度收支分析显示,在夏半年,海表盐度增加的主要原因是经向平流将赤道地区的高盐输送至该地区;其中4—5月期间,海洋垂向卷夹作用加强,对海表高盐异常也起到重要作用。在冬半年,大气降水增加,海洋表层环流使得降水引起的局部低盐水体在该区域辐合;同时,向西的纬向平流将东南印度洋的低盐水体继续输送到该地区,二者对冬半年海表盐度降低都有重要贡献。     

北印度洋的经向热输送与热收支的季节与年际变化

探讨赤道以北印度洋的热量收支及变化机制。根据积分10年(1987～1996)的全球海洋模式(MOM 2 )资料,利用积分形式的热量平衡方程,系统地研究了北印度洋的经向热输送和热量收支的季节与年际变化。主要结论为:在季节尺度上,越赤道的经向热输送和赤道以北印度洋热含量变化有年循环特征,而海面净热通量呈现半年周期变化特点;在年际尺度上,热含量的变化主要由经向热输送的变化引起,其它项的影响较小;经向热输送集中在上5 0 0m ,尤其在15 0m以上;在总的经向热输送中,经向翻转环流的贡献起主要作用,涡动项的贡献比较小;某一纬度上经向热输送异常以及此纬度以北印度洋总的海面净热通量异常与此纬度上纬向积分的纬向风应力异常有很好的相关关系;还分析了10°N阿拉伯海和10°N孟加拉湾的经向热输送与越赤道的经向热输送的关系,以及海面净热通量各分量的变化特点。     

热带东太平洋淡水池的季节变化 *

文章利用观测和模式数据, 并基于混合层盐度收支方法, 研究了热带东太平洋淡水池的季节变化。研究发现: 热带东太平洋淡水池具有显著的季节变化, 由海表强迫(蒸发与降水)、水平平流和次表层过程共同控制。淡水池的季节变化主要分为扩张与收缩两个阶段。4月至11月为扩张阶段, 淡水池向西扩张, 最大体积和面积比最小时扩大将近一倍, 分别达到2.83×10 ⁵km ³和8.94×10 ⁶km ²。热带辐合带向北移动带来的强降水是淡水池扩张的主要原因, 海表强迫决定了混合层盐度降低。12月至3月为淡水池收缩阶段, 海表淡水通量的减弱、水平平流和次表层过程的增强导致混合层盐度升高, 淡水池向东收缩。     

孟加拉湾海表盐度变化特征的卫星遥感应用研究

本文利用2011年8月至2014年3月Aquarius卫星盐度产品结合Argo等实测盐度资料,探讨了孟加拉湾海表盐度的季节及年际变化特征。结果显示,Aquarius与Argo盐度呈显著线性正相关,总体较Argo盐度值低,偏差为-0.13,其中在孟加拉湾北部海域负偏差值比南部海域更大,分别为-0.28和-0.10。Aquarius卫星与Argo浮标在表层盐度观测深度上的差别是造成此系统偏差的主因。Aquarius盐度资料清晰显示了孟加拉湾海表盐度具有明显的季节变化特征,包括阿拉伯海高盐水的入侵引起湾南部海域盐度的变化以及湾北部淡水羽分布范围的季节性迁移等主要特征。此外,分析还揭示了2011(2012)年春季整个湾内出现异常高盐(低盐)现象。研究表明,2010(2011)年湾北部夏季降雨减少(增加)导致该海域海水盐度偏高(偏低),并通过表层环流向南输运引起次年春季湾内表层盐度出现异常高盐(低盐)现象,春季风应力旋度正(负)距平通过影响盐度垂直混合过程对同期表层盐度异常高盐(低盐)变化也有影响。     

加里曼丹岛西北侧低盐水季节变化及机理分析

利用LEVITUS温盐资料、HOAPS降水及蒸发资料以及OFES模式资料等分析加里曼丹岛西北侧表层低盐水的季节变化规律,并使用盐度平衡模式诊断了海面淡水通量、径流、卷挟作用以及平流作用对低盐水变化的贡献.分析表明:加里曼丹西北侧全年均存在1个低盐水团,其季节变化具有"双峰"特征,3月至4月以及10月至11月会发生2次低...     

Upper ocean high resolution regional modeling of the Arabian Sea and Bay of Bengal

In this paper, effort is made to demonstrate the quality of high-resolution regional ocean circulation model in realistically simulating the circulation and variability properties of the northern Indian Ocean(10°S–25°N,45°–100°E) covering the Arabian Sea(AS) and Bay of Bengal(BoB). The model run using the open boundary conditions is carried out at 10 km horizontal resolution and highest vertical resolution of 2 m in the upper ocean.The surface and sub-surface structure of hydrographic variables(temperature and salinity) and currents is compared against the observations during 1998–2014(17 years). In particular, the seasonal variability of the sea surface temperature, sea surface salinity, and surface currents over the model domain is studied. The highresolution model's ability in correct estimation of the spatio-temporal mixed layer depth(MLD) variability of the AS and BoB is also shown. The lowest MLD values are observed during spring(March-April-May) and highest during winter(December-January-February) seasons. The maximum MLD in the AS(BoB) during December to February reaches 150 m (67 m). On the other hand, the minimum MLD in these regions during March-April-May becomes as low as 11–12 m. The influence of wind stress, net heat flux and freshwater flux on the seasonal variability of the MLD is discussed. The physical processes controlling the seasonal cycle of sea surface temperature are investigated by carrying out mixed layer heat budget analysis. It is found that air-sea fluxes play a dominant role in the seasonal evolution of sea surface temperature of the northern Indian Ocean and the contribution of horizontal advection, vertical entrainment and diffusion processes is small. The upper ocean zonal and meridional volume transport across different sections in the AS and BoB is also computed. The seasonal variability of the transports is studied in the context of monsoonal currents.     

Argo时代东南印度洋上层盐度变化对海平面年代际演变的影响

In the past nearly two decades, the Argo Program has created an unprecedented global observing array with continuous in situ salinity observations, providing opportunities to extend our knowledge on the variability and effects of ocean salinity. In this study, we utilize the Argo data during 2004–2017, together with the satellite observations and a newly released version of ECCO ocean reanalysis, to explore the decadal salinity variability in the Southeast Indian Ocean(SEIO) and its impacts on the regional sea level changes. Both the observations and ECCO reanalysis show that during the Argo era, sea level in the SEIO and the tropical western Pacific experienced a rapid rise in 2005–2013 and a subsequent decline in 2013–2017. Such a decadal phase reversal in sea level could be explained, to a large extent, by the steric sea level variability in the upper 300 m. Argo data further show that, in the SEIO, both the temperature and salinity changes have significant positive contributions to the decadal sea level variations. This is different from much of the Indo-Pacific region, where the halosteric component often has minor or negative contributions to the regional sea level pattern on decadal timescale. The salinity budget analyses based on the ECCO reanalysis indicate that the decadal salinity change in the upper 300 m of SEIO is mainly caused by the horizontal ocean advection. More detailed decomposition reveals that in the SEIO, there exists a strong meridional salinity front between the tropical low-salinity and subtropical high salinity waters. The meridional component of decadal circulation changes will induce strong cross-front salinity exchange and thus the significant regional salinity variations.     

Seasonal variability of the water circulation in the southern ocean and heat, salt, and mass exchange in the Antarctic region and adjacent oceans

The hydrographic fields in the Arctic region are calculated with a three-dimensional nonlinear model of the general circulation in the World Ocean using climatic databases on temperature, salinity, and wind stress. The calculation results show that the seasonal variability of the fields is negligible. The salinity distribution almost does not change from season to season, and slight temperature differences are found only in the upper layer. In the winter period, a moderate intensification of the currents is observed. The formation of an intermediate low-salinity layer is revealed at the Subantarctic front, where the intensive turbulence and transverse circulation in the Antarctic Circumpolar Current near the front result in the sinking of the surface low-salinity waters down to intermediate depths. The low-salinity water propagates in the oceans at intermediate depths northward from the front by advection. The integral values of the seasonal transport of mass, heat, and salt in various sections are presented in tables, and the distributions of appropriate characteristics in these sections are shown in figures. According to the calculations, the highest seasonal variations of heat, salt, and mass exchange in the Antarctic region and adjacent oceans are found in the Atlantic sector.     

热带太平洋盐度变化:2015?2017年盐度异常

本文利用Argo海水盐度资料、海流同化数据和同期大气再分析数据，探讨热带太平洋盐度趋势变化和相关动力过程。Argo资料显示，2015?2017年热带太平洋出现显著的盐度异常(SAE)，这是改变长期趋势的主要原因，表现为表层显著淡化和次表层咸化特征。这种盐度异常具有明显的区域性特征和垂直结构的差异，体现在热带太平洋北部海区(NTP)和南太平洋辐合区(SPCZ)表层淡化，盐度最大变幅为0.71～0.92，淡化可以达到混合层底；热带太平洋南部海区(STP)次表层咸化，最大变幅为0.46，主要发生在温跃层附近，期间盐度异常沿着等位密面从西向东扩展。平流和挟卷是与SAE密切相关的海洋动力过程，两者在NTP淡化海域有着持续而较为显著的影响，在SPCZ淡化、STP咸化海域后期贡献也较大，其中盐度平流对热带太平洋海区盐度变化起主要贡献。NTP淡化海区表层淡水通量和STP咸化海区密度补偿引起的混合也是SAE的重要影响因素。