Seasonal Variability of Thermohaline Front in the Central South China Sea

An upper layer thermohaline front across the South China Sea (SCS) basin from the South Vietnamese coast (around 15°N) to Luzon Island (around 19°N) has been identified using the Navy's open domain Generalized Digital Environmental Model (GDEM) monthly mean temperature and salinity data on a 0.5° × 0.5° grid. This front does not occur at the surface in summer. The strength of this front is around 1°C/100 km at the surface and 1.4°C/100 km at the subsurface (50 m deep). A cross-basin current, inverted using the P-vector method, is associating with the front. Meandering and eddies have been identified along this current. Seasonal and vertical variabilities of the thermohaline structure across this front are reported in this paper. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

黄海冷水团声层析监测数值模拟

海洋冷水团是海洋学家关注多年的问题 ,其监测方法亟待解决。本文将简正波波数层析法用于冷水团监测 ,并对简正波波数层析用于反演黄海冷水团声速剖面进行了数值模拟。数值模拟结果表明 ,简正波波数层析可以用于反演平均声速剖面 ,特别在监测与距离有关海洋环境的声速结构方面大有潜力。     

基于南海波浪要素的波浪滑翔机翼板参数优化设计与仿真

针对南海不同波浪要素条件下波浪滑翔机翼板参数设计的问题进行研究。基于欧洲中尺度天气预报中心大气和海洋全球再分析数据集(ERA5), 对南海不同季节以及台风经过时的波高波周期进行统计。并利用FLUENT软件研究南海不同波浪要素条件下翼板最大偏转角度、转轴位置以及翼板间距对波浪滑翔机水下翼板平均推力的影响。仿真结果表明, 波高越大, 翼板最大偏转角度也应相应增大, 才能保证翼板获得更大的推力; 在南海波浪要素条件下, 翼板转轴位置选取在翼板前端1/5处较佳; 适当增加翼板间距能够提高翼板获得的推力。通过对翼板被动摆动进行仿真, 得到了翼板在不同参数设置下产生的推力, 为波浪滑翔机翼板设计提供参考。     

基于海色融合数据的东海黑潮锋面检测研究

海洋锋是典型的海洋中尺度现象之一。目前卫星遥感主要利用海表温度数据分析海洋锋,但由于西北太平洋海域夏季海表温度的趋同特性,不能进行有效的锋面监测;而不同水团所具有的生物光学特性往往是不同的,且不具有太阳辐射引起的显著性季节变化,因此海色资料也成为检测海洋锋的有效数据源。文中以东海黑潮为例,详细说明了基于叶绿素a浓度融合数据,采用梯度法进行海洋锋面检测的过程,通过比较不同季节不同梯度阈值得到的东海黑潮锋结果,从保持锋面的完整性及对零碎锋区的剔除效应方面,选取了不同季节较优的梯度阈值。总体来说,文中检测出的东海黑潮区域海色锋与海流黑潮强流区较吻合,12月至4月东海黑潮海色锋检测结果不如海温锋,而5-11月东海黑潮海色锋检测结果优于海温锋,特别是台湾以东黑潮区域,不论什么季节海温锋都没有体现,而海色锋始终很明显。利用文中提出的海洋锋检测算法、分析方法及选择的梯度阈值可以有效地检测东海黑潮区域的海洋锋面,结合海色锋和海温锋,可以监测分析东海黑潮强流区的时空变化。     

南海东北部内潮的模态结构和传播

The evolution of energy, energy flux and modal structure of the internal tides(ITs) in the northeastern South China Sea is examined using the measurements at two moorings along a cross-slope section from the deep continental slope to the shallow continental shelf. The energy of both diurnal and semidiurnal ITs clearly shows a～14-day spring-neap cycle, but their phases lag that of barotropic tides, indicating that ITs are not generated on the continental slope. Observations of internal tidal energy flux suggest that they may be generated at the Luzon Strait and propagate west-northwest to the continental slope in the northwestern SCS. Because the continental slope is critical-supercritical with respect to diurnal ITs, about 4.6 kJ/m~2 of the incident energy and 8.7 kW/m of energy flux of diurnal ITs are reduced from the continental slope to the continental shelf. In contrast, the semidiurnal internal tides enter the shelf because of the sub-critical topography with respect to semidiurnal ITs.From the continental slope to the shelf, the vertical structure of diurnal ITs shows significant variation, with dominant Mode 1 on the deep slope and dominant higher modes on the shelf. On the contrary, the vertical structure of the semidiurnal ITs is stable, with dominant Mode 1.     

南海陆坡区约束流核型内孤立波观测研究

本文基于南海陆坡区内孤立波的观测,对内孤立波的基本特征进行了研究,经分析得到其振幅为45m,最大水平流速可达1.6m·s-1,最大垂向流速为0.39m·s-1,传播速度为1.46m·s-1。将内孤立波经过时的流速、温盐特征进行了对比分析,结果表明,该内孤立波引起水质点的最大水平流速大于其传播速度,即umaxc,形成了约束流核;在内孤立波核心处水体密度近乎一致,N2接近于0,理查德森数Ri0.25,发生了剪切不稳定。基于内孤立波的振幅并结合背景场温盐剖面,对内孤立波引起的温盐场起伏进行反演,并对其动能、势能进行了估算。     

南海中尺度海洋现象研究概述

南海是一个地形复杂的半封闭海盆，受季风，黑潮等因素的作用南海呈现独特的中尺度变异特征，一些中尺度信号的强度可以和南海定常环流的强度相比拟，甚至更强，本文回顾了近20a来南海中尺度海洋现象研究的进展，并就南海的黑潮入侵，黑潮涡环，次海盆尺度多涡环流，浅海亚潮波动，近岸陷波，海洋锋等中尺度现象做若干探讨。     

夏季南海北部粤东陆架锋面的动力特征分析*

本文利用现场观测资料和卫星遥感数据, 并结合ROMS(regional ocean modeling system)数值模拟对南海北部粤东陆架的锋面特征及其影响因素进行探讨。观测结果显示, 夏季南海北部陆架存在活跃的上升流温度锋面, 其水平尺度约为50km, 强度达到0.06℃∙km^-1, 大于同时期卫星遥感观测结果, 垂向影响深度超过20m, 且具有一阶理查森数(Richardson number, Ri)的典型动力学特征。进一步的ROMS 模式诊断分析结果显示, 锋面处水平梯度增强, 且动力学上表现出一阶Ri数, 为锋面不稳定的发生提供了有利条件。高分辨率模拟结果显示, 在夏季西南风的驱动下, 沿锋面地转流方向的风应力引起的跨陆架Ekman输运将锋面处冷水向暖水运移, 导致水平浮力梯度和锋面强度增强并形成负Ertel位涡(Ertel potential vorticity, EPV)。因此, 夏季风场强迫引起的Ekman浮力通量(Ekman buoyancy flux, EBF)可能是南海北部锋面不稳定现象的主要贡献者, 对局地动力环境有重要影响。     

东海陆架前缘斜坡(冲绳海槽西坡)北部的断块隆脊地貌

东海陆架前缘斜坡(冲绳海槽西坡)北部的断块隆脊,是呈长条形的脊状台式隆起,位于29°30′N-31°10′N;128°00′E-128°20′E之间。其由NNE向链状排列的断块山地组成,且与NNE向的断裂构造相一致,其顶部水深约300m～400m左右。从实测单道地震剖面看,隆脊的东西两侧均有断层出现。隆脊西坡倾向陆架一侧,坡度大,有的地方坡度超过10°;而东侧坡度较缓,仅1°左右,缓倾至海槽西坡坡底,并以沟坎式与冲绳海槽槽底相连。冲绳海槽地区的构造运动,使隆脊地区受到断裂构造的作用。NNE向的大断裂使该隆脊位置的东西两侧断裂下降而中间抬起,加之下部岩浆上侵,显现出链式排列的断块山地,表现为一条长形的断块隆脊构造地貌体。推测该地貌体形成的时期较晚,它是与断层的发生同时期形成的。     

南海表层水温年循环的谐波特征

通过对ＮＣＥＰ１°×１°周平均ＳＳＴ资料（１９８２～１９９４）进行谐波分析,发现南海ＳＳＴ年循环中基波Ｗ１和第二谐波Ｗ２是决定性的谐波;诸谐波具有准驻波特征：气候平均意义下的季节内振荡不显著。此外,还讨论了南海全区ＳＳＴ在夏季风爆发之前迅速增温的原因     

南海北部波浪特征分析

利用南海北部近海区域(20°36.298′N,110°45.433′E)于2012年至2013年的波浪实测资料,统计分析了其波浪特征,为海洋工程建设和波浪能利用提供基本波浪参数。统计结果表明,南海北部年平均有效波高为1.2m,周年平均十分之一部分大波波高为1.5m,年平均周期4.0s,周年最大平均有效波高为4.97m,周年最大平均十分之一部分大波波高为7.34m,常浪向为E向,次常浪向为ENE向。强浪向为E向,次强浪向为ESE向。     

Computation of Wave, Tide and Wind Current for the South China Sea Under Tropical Cyclones

Based on the third-generation oceanic wave prediction model (WAVEWATCH Ⅲ) ,the third-generation nearshore wave calculation model (SWAN) and the mathematical tide, tidal current and cyclone current model, which have been improved, interconnected and expanded, a coupled model of offshore wave, tide and sea current under tropical cyclone surges in the South China Sea has been established. The coupled model is driven by the tropical cyclone field containing the background wind field. In order to test the hindcasting effect of the mathematical model, a comparison has been made between the calculated results and the observational results of waves of 15 cyclone cases, water levels and current velocities of the of 7 cyclones. The results of verification indicate that the calculated and observed results are basically identical.     

南海海表风速、波高的变化趋势

文章以ERA-40资料为基础,利用EOF方法分析南海海面风速、波高的两个模态空间分布,系统计算1957—2002年南海海表风速、波高的空间分布特征、长期变化趋势和突变现象。分析结果显示,南海海面风、浪场的第一模态具有很好的相似性,第二模态已表现出不同的特征;第一模态的时间系数也表明风场和波高的变化特征具有明显的正相关性,而且波高的响应具有一定的滞后性;南海风速场和海浪场在1973—2002年都存在下降趋势,海浪场的下降趋势更为显著。     

南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征分析

利用卫星遥感资料和区域海洋数值模式ROMS(regional ocean modeling system)高分辨率数值模拟结果, 对南海西部夏季上升流锋面的次中尺度特征及其非地转过程进行了探讨。高分辨率卫星遥感观测和数值模拟结果显示, 南海西部夏季锋面海域存在活跃的次中尺度现象, 其水平尺度约为1~10km, 且具有O(1)罗斯贝数(Rossby number, Ro)的典型次中尺度动力学特征。进一步的诊断分析表明, 在夏季西南风的驱动下, 沿锋面射流方向的风应力(down-front wind stress)引起的跨锋面埃克曼输运有利于将海水由锋面冷水侧向暖水侧输运, 减小了锋面海域的垂向层结和Ertel位涡, 加剧了锋面的不稳定, 并形成跨锋面的垂向次级环流。高分辨率模拟结果显示, 锋面海域最大垂向流速可达100m?d ^-1, 显著增强了上层海洋的垂向物质交换。因此, 活跃在锋面海域的次中尺度过程可能是增强南海西部上升流海域垂向物质交换的重要贡献者。     

冬季南海北部陆架锋区悬浮颗粒态硅的分析

对冬季南海北部陆架锋区的悬浮颗粒态生物硅(Particulate Biogenic Silica,PBSi)和成岩硅(Lithogenic Silica,LSi)含量进行了调查分析,讨论了悬浮颗粒态生物硅分布及其影响因素。结果表明,南海北部陆架区悬浮颗粒态生物硅和成岩硅平均含量分别为0.59和8.93μmol/dm3。生物硅分布与水团关系密切:在营养盐充足的沿岸水生物硅含量高(1.0μmol/dm3);而在营养盐缺乏的陆架表层水生物硅含量低(0.23μmol/dm3);在两种水团过渡区生物硅含量居中(0.65μmol/dm3)并与溶解硅酸盐(Dissolved Silicate,DSi)成显著正相关(R=0.48,N=44,P=0.001,a=0.01)。此外锋面位置也直接影响生物硅的含量与分布。大部分调查海区被高温高盐低营养盐海水占据,因此导致了调查海区以低浓度的生物硅和成岩硅为特征,且与世界其他海区相比,生物硅含量处于低值区。     

黄海西部沿岸锋多年平均特征统计分析

根据黄海1939-1999年海洋实测数据集和2010年黄海成山头附近海域海试资料,统计分析了黄海西部沿岸锋温度分布结构、平均强度、宽度、位置分布等特征。实测数据统计分析结果表明,黄海西部沿岸锋具有明显的季节变化特征:春季开始形成并逐步加强,夏季处于强盛期,秋季海洋锋逐渐减弱,冬季相比秋季略有增强的趋势,初春季节海洋锋消亡。海试资料表明2010-08该锋位于20m等深线以西5nmile至以东30nmile之间的海域,且位于40m等深线以西20nmile至以东20nmile之间的海域。     

利用温度链对南海内波振幅的观测

内波的实测资料一般为走航或者浮标布站观测得到的一个关于时间和空间的大面资料,将此资料进行滤波后,进行简单的数值处理,即可得到内波的振幅。但是这种资料较少,布控站位难度较大,成本也较高,是一种不易获取的资料。本文利用的温度链资料是一种获取简单,成本也较低的实测资料。利用温度链资料基于内波带动水质点上下波动的物理过程,进行内波振幅的计算,将会有较大的适用性。     

冬季南海北部陆架锋区悬浮颗粒态硅的分析冬季南海北部陆架锋区悬浮颗粒态硅的分析

对冬季南海北部陆架锋区的悬浮颗粒态生物硅（Particulate Biogenic Silica, PBSi）和成岩硅（Lithogenic Silica, LSi）含量进行了调查分析,讨论了悬浮颗粒态生物硅分布及其影响因素。结果表明,南海北部陆架区悬浮颗粒态生物硅和成岩硅平均含量分别为059和893 μmol/dm3。生物硅分布与水团关系密切：在营养盐充足的沿岸水生物硅含量高（10 μmol/dm3）;而在营养盐缺乏的陆架表层水生物硅含量低（023 μmol/dm3）;在两种水团过渡区生物硅含量居中（065 μmol/dm3）并与溶解硅酸盐（Dissolved Silicate, DSi）成显著正相关（R=048,N=44,P=0001,a=001）。此外锋面位置也直接影响生物硅的含量与分布。大部分调查海区被高温高盐低营养盐海水占据,因此导致了调查海区以低浓度的生物硅和成岩硅为特征,且与世界其他海区相比,生物硅含量处于低值区。     

利用航天飞机成像雷达图像分析南海内波

利用航天央南海海面获取的内波的合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像数据,计算并对比分析了不同波段海面的后向散射系数的差异。系统给出了ＳＡＲ图谱到海浪二维谱的计算过程,改进了一些处理方法以适用于内波分布海面,并利用众ＳＡＲ图像获得的海浪谱,简要分析了内波与风成海浪的相互作用,探讨该区内波的激励因素,认为潮流是激励温跃层在该海区产生有规模内波的主要因素。     

我国近海陆架锋面与生态效应研究回顾

海洋锋面存在于特征明显不同的2种或多种水系或水团交界处,锋面区域形成的次生环流和辐聚作用可显著影响到海洋中的物质输运与生物生产,故受到海洋学家的广泛关注。研究发现,我国近海陆架存在14个永久性的准静止锋面（渤海海峡锋面、山东半岛沿岸锋面、苏北沿岸锋面、西韩湾锋面、京畿湾锋面、济州岛西锋面、长江环形浅滩锋面、闽浙沿岸锋面、黑潮锋面、台湾沿岸锋面、闽粤沿岸锋面、珠江口沿岸锋面、琼东锋面和北部湾锋面）,且部分海域观测到双锋面、穿刺锋面和锋面波等现象。它们与陆架环流及其他动力过程（如：涡旋、内波等）共同控制着我国边缘海的物质能量输运与交换以及生物生产力格局。近岸物质沿锋面、跨锋面输运与锋区的垂向输送过程对我国边缘海生物地球化学循环和生态过程存在显著季节性影响。冬季到春季,沿岸锋面松弛能够加强物质从近岸向陆架的输运,进而在空间上调制春季藻华暴发的时间与量级;夏季到秋季,我国边缘海存在显著的潮汐锋面系统,锋面的辐聚效应以及次级环流可显著提高锋面区域的营养盐浓度和改善光照水平,对浮游植物的生长聚集起到促进作用,故在富营养化的河口与沿岸海域,锋面区域容易成为赤潮或缺氧高发区。此外,锋面的物理屏障作用使得两侧水团保持相对独立的物理与化学特征,因而在我国边缘海生境区划和生物多样性梯度变化等方面扮演重要角色,这些研究对认识我国边缘海物质循环与生物生产的控制机制具有重要作用。未来仍需充分结合观测与卫星资料,运用多过程耦合的高分辨率模型,深入认识锋面的精细结构与动态变化,加强亚中尺度和小尺度过程及其生态效应的研究。