经略21世纪海上丝路之海洋环境特征:海流特征

海流对于海洋渔业、海洋表层初级生产力分布、海洋物质输运等理化生现象有着重要影响。文章利用海洋再分析流场资料,简要分析印度洋海区和南海海区(20°S—30°N,30°E—130°E)的流场年平均以及季节变化特点,得出以下结论:1南海海区流场的季节变化显著,受到季风、黑潮和地形的共同影响作用,在东北季风期间存在沿粤东沿岸至海南岛南侧转向沿越南沿岸的一支流系,该流系的强度变化影响爪哇海等南海南侧海区流场变化。2苏拉威西岛东侧和加里曼丹岛西侧流系有明显的季节变化,在流动强盛的时期这两支流系均是偏南向流动;从爪哇海流出的海流常年存在,夏季附近流速最大,最大流速分布在1.0m/s。3赤道印度洋海区和非洲东岸的沿岸流存在明显的季节变化,上层海区流动的低流速区存在流向切变;沿岸流最大流速在5-9月出现,可达1.8m/s以上,而赤道流系则在11月,可达0.8m/s以上。     

南海北部冬季逆风海流的一些时空分布特征

1982年2—3月“南海暖流动力学实验”结果表明:南海东北部深水区域冬季流场以斜压性流为主要分量。据此,本文重新分析了1966—1968及1975年冬季在南海北部观测所得的温度断面资料以探索这支逆风海流的分布变化特征。分析表明,东北向逆风海流以汕头外海为最稳定和强大,海南岛东南方的也相当稳定。在这两断面上,东北向流的存在时间尺度可达4—6个月以上。冬季东-西向的空间尺度有时可达6个经度。但这些断面上的热结构与相应的海流结构在水平及垂直方向上都很复杂。除南海东北部外,逆风海流很不稳定。这支海流与副热带逆流颇为类似。     

2015年6月南海北部陆坡气旋-反气旋涡对陆坡水文和环流影响的观测

利用2015年6月南海北部现场观测的水文数据,结合卫星高度计资料,分析了2015年6月13日—28日南海北部陆坡在气旋涡-反气旋涡的双涡结构影响下的水文和环流特征。结果表明,2015年6月南海北部陆坡调查海区表层50 m以浅盐度存在NE—SW向低盐区,表层盐度最小值低于32,这表明南海北部陆坡存在跨陆架海水输送。在观测期间,南海北部陆坡调查海区受气旋涡和反气旋涡双涡结构影响,使得南海北部陆坡表层100 m以浅存在跨陆坡流,流速最大值出现在两涡交汇区域。此外,通过潜标连续海流资料,发现南海北部陆坡环流呈现了“深入浅出”(100 m以深层为向岸的入侵、以浅层为离岸的出流)的“两层结构”。     

粤东及闽南近岸上升流对局地风场变化的响应

本文利用2010年6-7月的实测温盐、水位、海流等资料,结合风场数据,讨论了在台风影响较小的情况下,粤东及闽南近岸上升流对局地风场变化的响应特征,主要结论如下:（1）谱分析结果显示,沿岸风、水位、海流、近底层水温均具有3.5～4.0 d、5.0～5.5 d、8.3～9.0 d的波动周期,沿岸风的变化引起上升流强度在3～9 d周期上的波动;（2）上升流对局地风场变化的响应过程如下:利于上升流产生的局地风场发生变化时,沿岸风作用下产生的Ekman输运促使的上升流区水位的下降幅度发生改变,随即向岸方向的压强梯度力也发生变化,进而导致沿岸流及近底层向岸流的增强或减弱,而近底层向岸流强度的改变又会引起近底层水温的变化;（3）相关分析及交叉谱分析的结果表明,沿岸风的变化将在3 d以内影响上升流区近底层水温。以34 m向岸流代表近底层向岸流,则“沿岸风-水位-近底层向岸流-近底层水温”这一过程的响应时间依次为24 h、7 h、27 h左右。     

巴士海峡和南海东北部黑潮分支

本文根据多个航次声学多晋勒海流剖面议(ADCP)的资料并结合历史文献说明:确有黑潮分支经过巴士海峡进入南海东北部。其流向多为NW向,但强度有比较明显的时间变化。该分支进入南海后可能进一步分为两支:台湾西海岸附近的N向流和南海东北部的W向流;后者的强度也有明显的时间变化。测流结果还表明:南海东北部W向流的南侧可能存在着一个涡状结构,而其北面向岸一侧,则有偏E方向的流动。     

南海北部沙波区海底强流的内波特征及其对沙波运动的影响

2008年3月6日至2008年4月9日, 在南海北部外陆架与陆坡上的沙波区进行了海底流速的连续观测,观测结果表明潮流与海流较弱,但时有流速达30—77cm.s-1的海底强流发生。强流方向与南海北部内波传播方向相对应,多分布在偏NW向与偏SE向。偏SE向流强于偏NW向流,与内波在传播方向上的下坡流大于上坡流的特征一致。对流速序列进行了旋转功率谱分析,结果表明,高于M2分潮的频率中,众多的振荡分量具有内波流性质,说明阵发性强流为内波所致。采用观测流速计算了沙波的移动速度,计算结果得出强流能起动海底泥沙,由于NW向传播（上坡方向）的内波导致了SE向（下坡方向）的净流动,沙波偏SE向移动,但沙波移动速度不大,小型沙波移动速度小于1.6m.a-1。采用潮流、风暴潮耦合模型计算了强台风驱动的海底流速过程,表明潮流、风暴潮耦合也能移动海底沙波,但沙波移动方向与台风路径相关,不一定为SE向,且移动距离更小,潮流、风暴潮耦合不是沙波移动的主要动力机制。     

南海北部春季海流的垂向变化

对南海北部一连续观测站的春季海流资料进行功率谱分析、潮流调和分析及统计分析,得到南海北部春季海流垂向结构的基本特征为:(1)实测平均海流偏W向流动并随深度的增加稍作逆时针方向偏转,平均流速随深度的增加而减小;实测海流的日周期明显,在垂向上,近底层(300m)的功率谱峰值明显比其它水层的大,表明该层海流包含的日周期波动最强;(2)海区的日潮流相当强,其最大流速(WK1 WO1)在近底层最大;日潮流作顺时针方向旋转,其椭圆长轴基本上为偏NW—SE向;(3)海区的平均余流呈偏W向流动,在200m层相对较稳定,随深度的增加其方向略呈逆时针方向偏转,量值呈减弱趋势。     

防城港湾及其邻近海域潮流和余流特征研究

利用2011年5月1日～2012年4年30日广西防城港白龙半岛附近S1站表、中、底三层剖面海流观测数据进行潮、余流特征分析,得出如下结论:潮汐属于正规全日潮类型,潮流性质则为不规则半日潮流,主要日分潮K_1、O_1的振幅分别为87.5cm和94.3cm。正常天气期间,S1站实测流速小于50cm/s,余流流速小于20cm/s。台风影响期间,表、中、底层最大实测流速分別为103.7,94.1,71.0 cm/s,余流流速分別为39.7,32.4,20.7 cm/s,风应力对余流起主要作用;余流流向,夏季以WSW流为主,这是由于夏季西南季风造成沿岸水的堆积产生正压梯度力使流向往西南流的缘故,冬季以SE向流为主,这是由于该站周围特殊地形的原因。     

天津港主航道连续观测点潮流和余流特征分析

基于天津港主航道连续观测点31 d的实测海流资料,利用调和分析对主航道潮流和余流特征进行研究,同时结合同步风速资料研究风对表层余流的影响。结果表明:(1)航道附近属于弱流海区,表层平均流速为31.4 cm/s,流速总体上由表至底逐渐减小,流速方向大致集中在NW—SE向。(2)观测海域潮流以正规半日往复潮占主导,优势分潮为M₂,浅水分潮较为显著,涨潮流流速大于落潮流流速。(3)观测期间表层平均余流流速为2.8~13.8 cm/s,随着深度增加余流流速逐渐减小,方向大多为NW向。该站表层余流受风的影响显著,东南风将使余流方向偏向西北。     

太平洋西部赤道区域海流、温度、盐度的分布和变化

本文主要根据“第一次全球大气试验”(FGGE)期间“向阳红09”和“实践”号海洋调查船两个航次观测的海面风、海流、温度和盐度资料,讨论调查海区(5°N—5°S,160°—175°E)表层流同风场的关系,分析温度、盐度水平分布特征及其与海流的关系。     

应用WAVEWATCH-Ⅲ模式对南海的波浪场进行数值计算、统计分析和研究

以30a再分析风场数据为输入,采用WAVEWATCH-Ⅲ波浪模式,对南海海域1976—2005年的波浪场进行了数值计算。与大量的T/P高度计波浪资料和部分台风资料进行对比验证后发现,波浪计算结果较好。将计算结果进行统计和推算,得出南海海域波浪如下的主要特征:1)南海海域的常浪向基本为NE,出现频率占各向总数的40%;北部海域的强浪向主要为E,中部和南部海域的强浪向主要为NE;2)夏季的波高为全年最小,冬季受东北季风的影响,波高达到全年最大;3)100a一遇极值波高分布:海南岛东南附近海域最大,有效波高最大超过18m,中部海域的有效波高平均为14m左右,南部海域的有效波高平均约为9m。     

海南万宁近岸余流特征分析

根据2012-04在海南岛万宁近海海域获取的3次周日定点海流连续观测资料,我们计算分析了春季这一海域的欧拉余流特征。结果表明,研究海域的水体主要沿等深线方向流动,并在观测期间发生了转向,由04-10的西南向流转为04-14和04-17的东北向流。观测期间04-10的余流流速最小,04-14和04-17的余流流速较大,其中04-14余流流速最大,可达44cm/s。2004—2011年秋冬季流经研究海域的漂流浮标观测结果,进一步验证了万宁近海海水沿等深线方向流动的这一特征。在东北季风期,海水由东北向西南方向流动;在西南季风期流向则完全转向,自西南向东北方向运动;万宁近岸海流的主轴在20~100m等深线梯度最大的陆坡处,等深线最密集的海域流速最大。     

夏季粤西沿岸流特征及其产生机制

根据粤西海域漂流瓶的运动轨迹、海流周日定点连续观测结果、温盐大面站调查的资料、船测ADCP的流矢量和卫星遥感SST的综合分析结果发现,夏季珠江口以西的近岸流大部分时间向西运动,它构成琼州海峡东部气旋涡的北翼;向西的沿岸流还有一部分海水通过琼州海峡向西进入北部湾.并不像传统观点认为的那样,琼州海峡冬季余流向西,夏季余流向东.如果西南风强盛,向西的沿岸流方向可以暂时转而向东北.还揭示了粤西海域、琼州海峡和北部湾北部海域夏季沿岸流的重要特征并进行了机制分析.     

夏季风爆发期南海西边界急流的变化特征研究

南海西边界区域的海流是南海环流中的主要流系,其物质、动量及能量交换可以影响到整个南海。通过分析高分辨率的HYCOM同化数据,同时结合再分析风场数据,对季风爆发时南海西边界急流的特征进行研究,主要结论概括如下:夏季风爆发时期南海环流最主要的变化发生在西边界区,西边界急流的型态转变导致了南海整体环流型态的变化;由截面流速分析结果可知,每年南海西边界急流在季风爆发过程中的变化相较于其它区域是比较恒定的,但其它区域的不稳定变化并不影响南海环流型态的过渡过程;地形、黑潮同季风一样是南海西边界急流型态转变的重要动力因素。     

南海北部上层海洋变化的定点观测分析

对南海季风试验(CSMEX)加密观测期(IOP)“实验3”号船在南海北部获得的CTD温盐和声学多普勒流速剖面仪(ADCP)海流等观测资料进行分析,给出东沙群岛西南部大陆坡附近IOP两个阶段定点观测的海洋分量部分结果,通过分析海水的动力、热力学结构,描述夏季风暴发、维持期间该测站上层海洋的变化,讨论近表面水的温度、盐度和海流对海面风场的响应.     

南海北部陆架陆坡区海流观测研究

针对2006-2009年期间,南海北部陆架陆坡区3个站ADCP海流连续观测资料,采用功率谱分析、潮流调和分析方法,重点分析了陆架陆坡区100 m,200 m和1 200 m水深海域海流的垂向结构,探讨了环流的季节变化和空间分布特征,特别讨论了南海暖流和北陆坡流的时空变化特征。结果表明,陆架陆坡区潮流类型属于不规则日潮,深水站点中层表现为正规全日潮类型,垂向为"三层结构",甚至更加复杂。O₁,K₁,M₂,S₂等分潮总体上为顺时针旋转,在深水站点,基本表现为西北－东南走向的往复流形态。从能量角度看,表层和底层海流中,潮流所占份额较大,分别占30%~40%和40%~50%,中层较小,约为20%。对东沙群岛西南陆架陆坡区环流,观测计算结果证实了西向强流的存在,且垂向结构具有显著的季节变化,在200 m水深处没有明显的南海暖流,只是10~30 m以上层次存在逆风海流。海南岛以东海域连续15个月表层环流的结果表明,冬季明显受到南海暖流的影响,存在东北向的逆风海流,夏秋季的环流表现为西南向,流速较强,夏季也存在逆风情况,造成上述情形的原因可能是该地南海暖流的流轴具有季节性变化——冬季偏南,夏季偏北。     

HY-2A散射计风场在南海海域的检验和分析

利用南海浮标及海洋观测站的实测资料作为真实值对HY-2A散射计反演的风矢量作多角度对比分析,结果表明:HY-2A散射计风速与浮标(海洋站)实测风速数据具有良好的相关性,散射计观测风速普遍大于浮标(海洋站)实测风速;风速误差符合正态分布,风力≤3级时,风向的平均绝对误差最大;4~5级时风速平均偏差和平均绝对偏差均最小。逐月统计发现:1—3月的风速平均偏差最小,两者基本吻合。7—9月的风速平均偏差最大,12月的风向平均偏差最小。另外,东北向的风速平均偏差最小,西北向风速平均偏差最大;远海站点的风速和风向检验误差均小于近海站点。以上结论表明HY-2A散射计风场资料在南海海域具有可信性,为HY-2A散射计风场在南海的应用和研究提供依据。     

热带大西洋表层环流及其月变化特征的分析

应用1993年4月至2001年3月的TOPEX/Poseidon卫星高度计遥感资料,分析了8 a平均热带大西洋(15°S～25°N,5°～50°W)表层环流结构的月变化特征.研究结果表明:热带大西洋表层环流中高纬度海区流速较小,赤道附近流速较大,表层环流系统大部分流系月变化不明显,部分流系月际波动较显著.具体来说,西南向的北赤道流下半年的纬向流速分量比上半年大.非洲沿岸流在5～11月流向为东北向,在其他月份主要为东南向.北赤道逆流可以分成两部分:25°W以东海区,北赤道逆流常年流向向东,到9月份前后流速达到最大值(约0.25 cm/s);25°W以西海区,7月至翌年1月流向向东,2～6月北赤道逆流减小,并有西向流产生.2°S～2°N,15°W以东海区的南赤道流在1～3月、9～10月流向向东,其他月份流向向西.南赤道流可认为是由南、北两支西向的海流构成,这两支海流的流轴分别位于6°S和1°N,在6～7月北支流速达到最大值0.6 m/s.南美洲纳塔耳东部西北向的北巴西海流流速月际变化不大,在5～6月份流速达到最大值0.3～0.4 m/s.相应的卫星风场遥感资料的分析表明热带大西洋表层环流结构的月变化特征与风场的分布及变化有较好的对应关系.用World Ocean Atlas 2001的月平均温盐数据反演出来的表层地转流场以及卫星跟踪ARGOS漂流浮标观测进行的对比验证表明,上述遥感分析的地转流场结果与水文数据以及海上观测结果一致.     

夏季北黄海南部定点高分辨率实测海流分析

对夏季北黄海南部一定点高分辨率连续ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)海流实测资料,使用调和分析方法分解成3部分:不随时间变化的定常余流,周期性潮流和剩余流,再将潮流分解为正压潮流和斜压潮流。通过对实测海流中各组分的分析,结合同时期卫星反演海面风场资料,温度、盐度断面调查资料,得到以下结论:夏季该站点上层定常余流的主导动力控制因素是风应力,上层表现出明显的Ekman风海流特征,中、下层流速方向与表层流向基本成反向,体现出"上进下出"的垂向空间结构,定常流速最大位于近表层,可以达到5cm/s以上;各层的潮流类型均为正规半日潮流,主要半日潮潮流椭圆长轴的方向基本上呈东南-西北方向,其椭率在近底层达到最大值,中、上层较小;从能量角度分析该站点各海流组分,潮流与剩余流所占能量较大,平均起来看,潮流能量占测量海流能量的77%,而定常余流仅占0.6%,该点的斜压潮流较弱,平均斜压潮流能量仅占正压潮流能量的5%。     

南黄海盆地南部坳陷二叠系龙潭组—大隆组沉积相

南黄海盆地位于下扬子地块的东部,中、古生界研究程度较低,迄今为止尚未系统开展过龙潭组—大隆组沉积相研究,从而制约了研究区的油气勘探。本次研究结合陆上下扬子的研究成果,通过实际的钻井、地震资料分析,开展了南黄海盆地南部坳陷龙潭组—大隆组沉积相研究。结果表明:龙潭组—大隆组沉积时期研究区发育海相碎屑岩沉积,沉积体系整体呈NE向展布;自NW向SE方向水体逐渐变深;研究区的东北部发育河流相,向SE方向过渡为三角洲相、沼泽—澙湖相和前滨—临滨相,东南部为陆棚相;该套地层泥岩和煤层发育,属于良好烃源岩。