南海上升流研究概述

本文对近40a来南海上升流研究结果进行了概述，重点介绍了南海北部陆架区上升流的时空分布特征，及其消长和形成机制等研究成果．这些研究成果揭示上升沈是整个南海北部陆架区夏季的普遍现象，具有南海海盆的空间尺度．引起南海北部陆架区夏季上升流存在的动力因素是盛行的西南季风．该上升流在空间和时间上的分布是不均一的，海南岛东北和闽、粤边界海域是上升流中心区；台湾浅滩周围的上升流呈多元结构，各上升流区海水的理化性质存在看明显差异；在粤东，上升流的影响可达沿海港湾内部，并支配看这些港湾的夏季水文条件．南海除了在其北部陆架区存在看夏季上升流外，夏季在越南东部沿岸和冬季在吕宋岛沿岸均存在看上升流。     

南海北部陆架区夏季上升流数值研究

采用三维斜压非线性数值模式并结合卫星遥感资料分析,对南海北部陆架区夏季上升流进行了初步研究.研究结果表明,上升流是南海北部陆架区6-9月的一个规律性现象,而不是个别年份的特殊现象;海南岛东部沿岸及雷州半岛以东广州湾东南部一带海域(琼东上升流区)、汕头沿岸直至福建沿岸南日群岛附近海域(粤东上升流区)夏季表层及次表层海水均表现出明显的低温、高盐、高密等陆架上升流特征;上升流中心主要位于海南岛以东清澜湾至七洲列岛之间111°10'E、19°45'N附近,陵水湾至陵水沿岸110°15'E、18°25'N附近,粤东汕头沿岸116°45'E、22°50'N附近及澎湖列岛以西118°E、23°40'N附近.同时通过对模拟结果与QuikSCAT风场的比较分析发现,沿岸上升流与局地风场有着密切的关系,夏季西南风及风应力旋度对琼东沿岸上升流的形成有着非常积极的作用;而粤东沿岸风应力旋度较小,但夏季西南风仍是诱生粤东沿岸上升流的重要因素之一.     

西南季风不同阶段南海北部珠江口外断面水文调查分析

根据2000年7月及2001年5月南海北部珠江口外断面CTD调查资料、同期气象资料,并结合该海域历史资料,对调查断面珠江冲淡水扩展范围、跃层变动情况及上升流特征进行了分析,观察到对应于夏季西南季风的不同阶段,调查断面跃层分布与珠江冲淡水影响范围均发生明显变动,升降流的影响也呈现出不同特征：(1)西南季风较强时,断面陆架区上表层受冲淡水影响明显,海区的层化结构明显加强;(2)西南季风较强时．调查断面出现上升流和下降流。研究结果表明：(1)局地风应力与热通量的变化控制了调查断面跃层或混合层的温度和深度的变化,影响着珠江冲淡水的扩展范围,西南季风较强时珠江冲淡水扩展范围变大,调查断面跃层或混合层强度变大,深度变深;(2)夏季西南季风强时调查断面存在上升流,其形成机制为风产生的离岸水体Ekman输运的补偿效应,底地形的变化虽然也造成较弱的外海次表层水涌升,但可能只是加强了上升的速度或强度;(3)夏季西南季风强时调查断面上存在上升流区与下降流区毗邻的现象,下降流成因可能有二,一为近岸流和陆坡流呈相反方向运动形成弱的反气旋涡,二为“上升与下降因相互水体补充的需要而共生”。     

1984年夏季台湾浅滩周围海域水团的多维模糊聚类分析

本文应用多维模糊聚类方法分析了1984年8月台湾浅滩周围海域海水的7个海洋学参数,进而讨论了该海域水团的划分及海水的交汇情况.分析结果表明观测期间研究海域的主要海水类型为南海陆架水,内斜上升冷水及粤东上升流水,此外,在外斜一带还有一支上升冷水.南海陆架水属浅海混合水团,主要分布于上层,其影响只达东山-台湾浅滩一线.内斜上升冷水位于浅滩北侧,从东向西楔入研究海区,可能源于黑潮.粤东上升流水则位于粤东近海下层,观测期间影响海峡南部的主要是从台湾浅滩以东海域进入海峡的黑潮或南海(海盆)水.     

台湾东北海域冷涡-上升流系统冬、夏季温度三维结构

利用美国国家海洋大气管理局(NOAA)2007年发布的全球海域温度多年月平均数据库资料(WOA 05),研发计算机数值分析和图形可视技术,对台湾东北海域冬、夏季的温度分布进行数值分析,展示台湾东北海域冷涡-上升流系统冬、夏季温度分布的三维结构,分析黑潮、台湾暖流以及东海陆架水的影响,得出以下结论.(1) 夏季(8月)冷涡主要存在于13-100m深度以及138-150m深度;冬季(2月)冷涡主要存在于109-150m深度之间.(2)夏季(8月)上升流的拱形结构从表层向下都存在,其中由于台湾暖流与东海陆架底层水的影响,造成在深度100-138m之间的等温线不闭合;冬季(2月)上升流的拱形结构主要存在于100m水深以下.(3)在黑潮向西北方向入侵东海陆架的区域,冷涡-上升流系统消失.在冷涡-上升流系统作用的区域,黑潮向东北方向入侵东海陆架的程度越强,冷涡-上升流系统的势力也越强.     

2011年夏季台湾海峡上升流的变化特征及其与风场的关系

根据2011年6月27日至7月4日台湾海峡航次的调查资料,结合6月1日至8月31日海表温度和风场的卫星遥感数据,分析了平潭附近海域、澎湖北部海域、东山附近海域、台湾浅滩东南部海域上升流的变化特征及其与风场的关系.以海表温度差值(SSTd)来反映上升流强度,该值负值越大,上升流强度越强,分析可知:在2011年夏季,平潭附近海域上升流的强度除了7月中、下旬和8月底外,其余时段较为稳定.SSTd值与局地沿岸风速存在滞后3 d左右的相关关系,特别是稳定持续的西南风对其强度有较大的影响.澎湖北部海域上升流的SSTd值在-1℃左右,强度相对较小,且6、7月比8月时强盛,局地风场对澎湖北部海域上升流有一定的影响,但不是主要影响因素,而是由地形和风共同作用.东山附近海域上升流的强度并不稳定,在6、7月变化较剧烈,到8月SSTd值稳定在-3℃左右,SSTd值的变化对于局地沿岸风的响应同样存在一个3 d左右的滞后时间,除此之外还与上升流中心的水平变动有关.而台湾浅滩东南部海域上升流虽有波动,但持续存在,且6、7月比8月时强盛,其变化与局地风场的关系不大,主要受海流和地形等其他因素的影响.     

粤东至闽南沿岸海域夏季上升流的调查研究

利用2001、2002、2006和2009年夏季6个航次的温盐深(conductivity-temperature-depth,CTD)调查资料,揭示粤东至闽南沿岸海域上升流空间结构和强度的年际差异;并利用卫星遥感风场资料、海床基的海流和底层水温资料、广东南澳海洋站表层水温资料探讨海面风场、热带气旋对上升流的影响,上升流强度的时空特征,上升流的短期变化、生消过程及上升流的水体来源。结果表明,粤东至闽南沿岸海域上升流的范围和强度存在年际差异。上升流涌升至表层只出现在2009年7~8月航次。闽粤交界区沿岸海域,2006年7~8月航次,上升流范围较窄,且偏东北;2009年7~8月航次,范围较宽;2001年7~8月航次,范围偏西南。粤东沿岸海域,2006年7~8月航次上升流涌升高度较低,其他航次较高。研究海域2002年7~8月航次上升流强度较强,其他航次较弱。热带气旋使得上升流区海水垂向混合强烈,中下层冷水与表层暖水混合后迅速升温,上升流被破坏。粤东沿岸海域上升流强度强于闽南沿岸,出现时间也早于闽南沿岸。7月初至7月中旬,上升流开始形成,但不稳定;7月中旬至8月上旬,上升流处于强盛阶段;8月中旬至9月上旬,上升流减弱;9月上旬至9月中旬,上升流迅速消亡。粤东至闽南沿岸海域上升流的水体来源于粤东沿岸外海深层冷水。     

厄尔尼诺现象与闽南—台湾浅滩渔场中上层鱼类生产量的关系

据文献可知,在探讨闽南-台湾浅滩渔场上升流演变与渔业生产关系时,在厄尔尼诺年(例如1976年)夏季,发现在该渔场只存在一单元上升流,而且这一年中上层鱼类捕获量锐减;在非厄尔尼诺年(例如1975年)夏季,则存在多单元上升流,而该年中上层鱼类捕获量骤增。但是,在厄尔尼诺年夏季,闽南-台湾浅滩渔场是否只存在一单元上升流,而且翌年中上层鱼类捕获量是否都锐减了呢?笔者对这些问题进行了初步研究。     

粤东陆架区夏季的上升流

本文根据水温、盐度和溶解氧含量等要素的历史资料分析了南海北部粤东陆架区夏季的上升流现象。结果表明,上升运动的深层高盐、低温冷水使该海区夏季中、下层及近岸水温下降,盐度上升,溶解氧含量相对减少。上升流中心位于广东汕头外海,中心附近上升流明显强化,本海域上升流存在空间上的不一致性和明显的年度间变化。     

夏季台湾浅滩周边海域叶绿素a荧光垂直分布对温盐的响应分析

根据2004年7-8月台湾海峡南部台湾浅滩周边海域的温度、盐度和叶绿素a荧光的观测资料,分析了调查期间温度、盐度、叶绿素a荧光垂直分布特征及其相互关系.结果表明,温盐环境因子的变化对叶绿素a荧光垂直分布有重要影响.夏季浅滩西侧近岸区出现的温盐跃层控制着叶绿素a荧光的垂直分层特征;浅滩南部陆架斜坡区中下层涌升水较强,于温盐跃层之中出现叶绿素a荧光的单峰;浅滩区水浅,基本上无(或弱)温盐跃层,叶绿素a荧光的垂向分布也较均匀;在浅滩区边缘,受上升流与浅滩强潮混合作用影响,叶绿素a对温盐的响应呈线性关系.     

福建沿岸上升流数值研究Ⅱ.台湾海峡上升流的三维数值模拟

用有限差分法结合新sine-σ坐标变换和三次样条函数性质,建立了适用于台湾海峡上升流计算的三维数值模型.为考察海峡内潮、风、北上的海峡暖流和地形等因子对上升流形成的影响,设计了多种实验方案.结果表明,潮的非线性效应对海峡内上升流的形成有相当重要的影响.潮流和海峡暖流的存在是台湾浅滩上升流形成的主要原因,也是非季风期福建沿岸上升流形成之主因.西南季风盛行期,福建沿岸上升流得以加强,范围扩大,台湾浅滩上升流中心位置南移;东北季风期,福建沿岸上升流在上、中层基本消失,但海坛岛和东山岛近岸下层仍有上升运动存在,台湾浅滩上升流出现范围向北扩展.由于东北风的连续吹刮,台湾西岸亦出现了范围较窄的上升流迹象.计算还表明,海峡内各上升流有明显的季节性和区域性差异.风对海峡内上升流的中、上层结构起主导作用,而潮和海峡暖流则对中、下层上升流的形成起支配作用,因而导致上升流垂向结构的上下异性.     

以各形态磷存量研究上升流水体老化变性指标

闽南-台湾浅滩渔场上升流区研究(1987年12月至1988年11月)及台湾海峡上升流区研究(1987年7月至1988年7月)结果表明,各种形态磷含量变化对上升流生态系具有重要作用.因此,提出以涌升水体中有机、颗粒形态磷和溶解无机态磷的相对比率来表示上升流水体的老化程度,即上升流水体老化指标(AIU)为(DOP+PP)与(DIP＋DOP＋PP)之比值.研究资料表明AIU这一表达式对于上述两上升流区是合适的,海域AIU的季节性变化与其近岸上升流的消长变化规律相一致.AIU较小的区域,其水体为新涌升水,与上升流中心位置相吻合.     

2002年夏季粤东外海的海洋状况

本文利用2002年7月22日至8月2日对粤东外海进行的水文观测资料，分析了调查海区的水温、盐度和跃层的分布状况，并对粤东沿岸的上升冷水、海洋锋等海洋现象进行了探讨．结果表明，整个粤东沿岸都存在着下层冷水的涌升现象，该现象在大亚湾外海附近和广东总来外海附近尤为明显，从而导致粤东沿岸水等温线非常密集，产生上升流锋．上升流锋随着深度的增加有向外海扩展的趋势．此外，在台湾浅潍的南部，陆架的坡析处和东沙群岛的东例以及西南部海战似乎也有下层冷水涌升的迹象．东沙群岛的北侧和西部海战有暖水中心存在，该暖水中心可能是离岸的表层水离异一定距离后发生下沉所致．珠江口的东例出现高温低盐水，其低盐水舌向东伸展，可达大亚湾口外海，等盐度线非常密集，是一个非常强的冲淡水羽状锋。     

2005年7月台湾海峡西南部海域的上升流与冲淡水观测

根据2005年7月台湾海峡西南部海域CTD观测数据,绘制出相关温盐分布图,分析了调查期间该海域的温盐分布特征.结果表明,调查期间东山海域、南澳海域以及台湾浅滩东南侧海域存在明显的上升流现象;在近岸上层,一股较强的冲淡水从西南部进入该海域并影响至台湾浅滩.     

台湾浅滩西侧水道夏季的水文特征与上升流

本文根据1984年台湾海峡西部海域综合调查的结果及历史资料,分析了台湾浅滩西侧水道夏季的水文特征,以及这些特征与该海区夏季上升流的关系。并讨论了该海区夏季上升流海水的理化特征、上升流的时空变化及来源等。     

台湾东北海域夏季冷穹及上升流的数值模拟

夏季,黑潮在台湾东北向东海陆架的入侵表现为黑潮次表层水的强烈涌升,并在陆架上形成明显的冷穹。本研究利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,模拟了夏季黑潮入侵所形成的冷穹及上升流的三维结构,并讨论了上升流形成的动力机制。结果表明,冷穹中心在50 m以上的深度位于25.5°N,122.5°E附近,最大降温5 ℃以上;在50 m以下的深度,冷穹的中心位于台湾岛北缘。表层黑潮在台湾北缘不存在明显入侵,在陆坡东向转向附近则以气旋式环流入侵至陆架以上。此外,上升流主要位于陆坡坡度最大的区域,且黑潮次表层水的涌升存在两个较为明显的路径,分别位于台湾岛以北的100 m与200 m等深线之间以及东向转向的陆坡区域。在上层,平流作用是上升流产生的主要机制;而在近底层,平流作用与底摩擦都对上升流有贡献。     

夏季闽浙沿岸上升流的数值研究

将闽浙沿岸作为研究海区,采用σ坐标下三维斜压非线性的浅海陆架数值模式研究风、边界流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)、潮及地形等动力因子对上升流形成的影响。结果得出：西南季风是影响夏季闽浙沿岸近海岸区域上升流形成的重要因子;台湾暖流对闽浙沿岸上升流的形成起主要作用：黑潮对台湾岛以东海域上升流的形成影响较大;长江冲淡水不利于夏季闽浙沿岸上升流的形成,尤其是浙江沿岸;地形对闽浙沿岸上升流的形成作用较显著;M^2分潮对闽浙近海岸区域及台湾澎佳屿附近海域上升流的形成影响较大;本文在对夏季闽浙沿岸海区水文结构的模拟中,同样得出夏季沿岸的低温高盐区与本文所计算出的三个较强的上升中心一致。     

福建省东山岛海域浮游动物的分布

根据 1 990年春季至 1 991年冬季采自福建省东山岛海域的浮游动物样品 ,鉴定出 1 67种终生营浮游动物和 1 3类阶段性浮游幼体。浮游动物总生物量及其平面分布趋势都有较明显的季节变化 ,这和优势种的季节演替有关。文中还对浮游动物总的个体密度和主要种类的分布作了描述 ,同时对该水域浮游动物的分布与水温及闽南 -台湾浅滩夏季近岸上升流的关系进行了讨论。     

2002年夏季广东陆架边缘上升流海域的内潮现象及其局地反馈初探

基于2002年夏季开展的"中国近海环流形成变异机理、数值预测方法及对环境的影响"观测项目获得的往复走航温盐流资料,结合同期的卫星观测(风、SST、海表动力高度)数据,初步探讨了粤东陆架边缘上升流区的内潮现象及其局地反馈特征.研究结果表明:粤东陆架边缘海域存在显著的、间歇性的相对低温海水的沿陆坡涌升现象,其中A航段的低温(18～23℃)海水涌升发生在约50～150m深度,B航段的低温(<18℃)海水涌升则主要位于150 m以深.由于观测期间海表风变化很小,而海洋涡旋在几周至几个月内相对稳定,并且研究海域涡旋对流场的影响似乎局限于75 m以浅的上层海洋,因而A、B航段的差异显然不能用海表风或海表动力高度变化来解释.进一步的分析表明粤东陆架边缘上升流区存在显著的内潮现象,尽管资料所限使得我们无法准确判定该内潮性质,往复走航海流剖面的确揭示了1阶和5阶内潮模的存在.内潮的不同模态极大地改变了上层海洋的热力和环流结构;低阶内潮模导致沿最大温度水平梯度处水温的剧烈垂向起伏(>30 m)以及跃层两侧的海流反向现象;高阶内潮模导致垂直陆坡方向水平流速的多次反向,强烈的流剪切可能与增强的混合联系在一起.导致低阶内潮模(A航段)向高阶内潮模(B航段)转变的原因可能是由于内潮特征线倾角与地形坡度比较接近而激发的"临界反射"效应.分析结果还表明,不同内潮模态导致的环流结构变异叠加在背景环流场之上,会显著影响粤东陆架边缘上升流的空间结构及强度.     

夏季台湾浅滩周边水域悬浮物质浊度和叶绿素a荧光分布特征

2004年7～8月在台湾浅滩周边水域进行了两个断面的水体悬浮物浊度、叶绿素a荧光调查,通过对该区域悬浮物质浊度、叶绿素a荧光的夏季分布变化特征研究,结合水文相关要素分析,初步揭示了区域海洋沉积和再悬浮过程对悬浮体浊度、叶绿素a荧光分布的影响。指出悬浮物质浊度在近岸与陆架外缘主要受再悬浮作用影响,而浅滩区再悬浮作用不明显：在陆架外缘区浮游植物的聚集作用对浊度有一定的贡献作用,而近岸区则不明显。