黑潮入侵东海陆架途径及其影响研究进展

基于中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"的项目二"黑潮及其变异对中国近海生态系统的影响"的航次调查资料、历史资料和数值模拟结果,对黑潮入侵东海的途径、机理和影响研究取得了重要进展,主要认识和成果如下。在长江口邻近海域的赤潮高发区,多学科研究结果证实存在黑潮入侵东海陆架近岸的底部分支,该分支是黑潮影响近海生态过程的主要途径。进一步的研究发现该底部分支存在季节变化:通常情况下,在春季开始出现,在夏季7月份达到最强,可以入侵到近岸50m等深线位置,向北可到达30.5°N附近,然后在秋、冬季其入侵主轴位置逐渐远离岸线向外海偏移,不会入侵到50m等深线以西的近岸区域,该底部分支出现和赤潮发生具有一定的同步性。数值模拟和观测结果表明黑潮入侵底部分支还存在年际变化。基于地球动力学理论,提出了地形β-spiral理论,并为模拟结果和观测资料所验证,该理论可以很好的解释为什么黑潮入侵分支会存在,并且该理论预测出凡是黑潮路径与等深线不平行的地方都会发生入侵流的垂向偏转,底层流的方向和地形梯度的角度决定了入侵主要发生在底层还是表层,且该理论在世界大洋具有普适性。此外,研究还表明,黑潮入侵底部分支可以把具有高磷酸盐、高盐、溶解氧含量相对较低等特征的黑潮次表层水及热带藻种等物质输送到长江口邻近海域,从而对东海陆架生态系统产生重要影响。     

Upper layer waters and their northward extension from Prydz Bay in summer

In this paper, CTD observational data obtained during the 15th Chinese National Antarctic Research Expedition (CHINARE-15) in the Southern Ocean are used to analyse and study water mass distribution in the Prydz Bay and its adjacent seas. The area, depth, and the thermohaline characteristics are identified for the Prydz Bay summer coastal surface water, the Prydz Bay winter water, the Prydz Bay shelf water, and the circumpolar deep water. Based on the above discussion, the northward extention of the Prydz Bay shelf water are found. Then the thermodynamic and the dynamic characteristics are further discussed, dealing with the inversion layer depth of the water temperature, the locations of the minima of the vertical temperature distribution and the temperature vertical gradient in the water column, the baraclinicity, and the effect of Coriolis deflection force.     

东海海表面温度长期变化趋势研究

通过对卫星海表面温度资料的分析，研究了东海表面温度的长期变化趋势。发现东海存在41个月左右的变化周期，并与ENSO有一定的关系。海表面温度变异最大的区域在东海北部由长江口至济州岛南部区域。     

南海深水海盆环流和温跃层深度的季节变化

受南海季风和复杂地形的影响,南海环流场具有复杂的空间结构和明显的季节变化,同时此海域又是中尺度涡多发海域,这些特征必然对南海温跃层深度的水平分布及季节变化有显著影响。首先,基于GDEM(General-ized Digital Environmental Model)的温、盐资料和利用P矢量方法计算并分析了南海的表层环流和多涡结构的空间分布特征和季节变化规律。在此基础上,分析了南海温跃层深度的空间分布特征和季节变化规律。结果表明,南海环流和多涡结构对南海温跃层具有显著的影响。     

911Plus CTD系统中溶解氧观测资料的校正方法探讨

对3次海上调查的CTD溶解氧观测资料与现场同步实验室测定的溶解氧资料进行了对比分析，反映了CTD仪器溶解氧传感器从开始使用到溶解氧膜失效整个过程观测数据漂移的变化趋势。证明溶解氧传感器中溶解氧膜6～9个月的使用有效期限，并给出了如何用现场实验室测定的溶解氧数据(Labox)对CTD观测的溶解氧数据(CTDox)进行溶解氧偏差(Diffox)校正的方法。为今后海洋调查中取得真实可信的溶解氧资料提供技术指导。     

普里兹湾海域的夏季上层水及其北向运动

本文利用中国第 1 5次南极科学考察普里兹湾及邻近水域观测的 CTD资料 ,研究并分析了普里兹湾及其邻近洋域上层的水团分布。确定了普里兹湾夏季近岸水 ,普里兹湾夏季表层水 ,普里兹湾陆架水和南极绕极深层水的范围、深度和温盐特性。在此基础上 ,进一步发现了普里兹湾陆架水的北向扩展。讨论了其北向扩展的热力学和动力学特征。这些特征涉及到逆温层的厚度、垂向温度和温度梯度最小值的存在 ,以及陆架水北向运动的斜压性和科氏力的作用     

垂向一维悬浮物浓度模式

在只考虑悬浮物的垂向输运过程和海底处的沉降与再悬浮过程的前提下,建立了一个一维的垂向粒子追踪模式,并用该模式模拟了2000年黄河口海域的一组资料,得到了与实测较为符合的结果。同时,对该模式中涉及的参数值进行了调整,进而据此探讨了参数值的变化对垂向悬浮物输运的影响规律,故该模式可为三维悬浮物输运模式中参数值的选取提供依据。     

东海东南陆架外缘冬、夏季实测海流FFT分析

使用FFT法首次将东海陆架冬、夏季2次定点ADCP测流资料在频率域内分解成3个部分：不随时间变化的定常海流、周期为6～25h的潮流和剩余流,再将潮流分解为垂向均匀的全流(也称正压潮流)和剩余的斜压潮流。结果表明：夏季测站定常海流、潮流和剩余流能量分别占总能量的5．3％,93．9％和0．9％,而冬季测站分别占10．8％,80．9％和8．4％。夏、冬季测站的斜压潮流与正压潮流能量之比分别为20．7％和4．1％。     

北太平洋热含量的年代际变化特征及其与阿留申低压的关系

使用经验正交函数(EOF)等方法,分析了北太平洋(20°～60°N,120°E～120°W)上层海洋热含量(HST)、海表面气压(SLP)、海表感热和潜热通量的年代际变化特征,并探讨了北太平洋HST与阿留申低压在年代际时间尺度上的关系。研究表明:第1特征向量能很好地代表北太平洋HST年代际尺度上的时间和空间变化特征。在近50a中,北太平洋HST具有明显的年代际变化特征,周期约为25a,其中在20世纪60年代中后期到90年代初存在一个较强的完整周期震荡。变化中心位于38°N左右的西北太平洋,且在155°W处向南延伸。根据北太平洋上层海洋HST的冷、暖异常和增、减热趋势,年代际背景场可分为冷态和暖态以及增热期和减热期。对比研究发现,在年代际尺度上,北太平洋上层海洋热含量的增、减热过程通过影响以西北太平洋为中心的海表热通量,进而对阿留申低压有一定的控制作用。热含量增热过程对应于弱的阿留申低压,减热过程对应于强的阿留申低压,阿留申低压的响应一般滞后热含量增、减热趋势变化1～2a。北太平洋年代际背景场对其年际变化有较强的调制作用,且这种年际变化跟ENSO事件有一定的对应关系。     

船载ADCP测量误差的因素分析和校正方法

系统归纳和分析了引起船载ADCP测量误差的主要因素和校正方法。结合实际经验对ADCP资料后处理中的难点问题提出了解决方案,并且取得了良好的结果。