黄海盐度场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月—1981年11月逐月大面盐度调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海5层盐度场季节循环时空模态与机制。黄海盐度场季节循环主要有2种时空模态:第一模态是对黄海沿岸河流径流、苏北沿岸水、渤南沿岸水和蒸发量与降水量之差季节变化的响应;第二模态是对黄海暖流高盐度水输送季节变化的响应。第一模态空间分量垂直方向为双层结构;第二模态为单层结构。2种模态季节变化位相自表层传播至底层均需要2个月,同层第二模态季节变化位相滞后第一模态2~3个月。各层2种模态时间分量季节循环时间为准对称型。表层温盐模态之间同步显著负相关,表层以深各层温盐模态之间有1~2个月延迟显著负相关。黄海盐度场季节变化容易受到年际变化影响出现季节变异。     

渤、黄海风生流场季节循环时空模态与变异

根据1978—2015年渤、黄海沿岸观测风应力场与二维非线性垂直平均风生流模式,以及旋转经验正交函数（REOF）、调和分析等方法,研究了渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场季节循环时空模态与年际变异.渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场主要有两种时空模态,季节周期分量是时空模态的主要分量.由于风应力场季节循环变异,渤海流函数场季节时空循环变异程度大于速度势场,速度势、流函数场第二模态是季节变异的主要分量,黄海速度势场季节时空循环变异程度大于流函数场,速度势场第二模态是季节变异的主要分量.由于月平均风应力场强度年际变化显著线性减弱,渤、黄海季节平均风生流场强度年际变化也显著减弱.渤、黄海暖流与冷水团季节生消是风生流水平环流与垂直对流对冷 暖水体输送与汇集共同作用的结果,渤、黄海春、夏季辐合上升环流延缓及减弱了浅层暖水向深层传播,是春、夏季冷水团与温跃层形成的重要动力因素,因此,速度势是研究渤、黄海风生流场十分重要的因素.冬季渤海中部、黄海东部反气旋型及辐散下沉环流与黄海中部气旋型环流、辐合上升环流是黄海暖流季节转换与强度的主要动力控制因素,夏季黄海东部气旋型环流、辐合上升环流与黄海中部反气旋型环流、辐散下沉环流是黄海冷水团季节转换与强度的主要动力控制因素.     

南黄海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据南黄海断面1977—2016年历年8月标准层温度、盐度与气候要素观测资料,采用时空分析等方法,分析了南黄海断面夏季温度、盐度年际时空变化与气候响应。断面温度主要有4种时空模态,夏季风生环流、冷水团强度、面积与断面冬季温度模态是主要温度模态年际变化的主要影响因素;夏季风生流场形态、春季PDO指数与断面冬季温度模态是次要温度模态年际变化的主要影响因素;温度模态时间分量均为准平衡态长期变化。断面盐度主要有4种时空模态,夏季苏北沿海低盐度水体、南黄海中部高盐度水体与夏季黄海风生流输送作用是盐度主要模态年际变化的主要影响因素;夏季南黄海降水量减少与风生流输送减弱是盐度次要模态年际变化的主要影响因素。盐度主要模态时间分量为准平衡态长期变化,次要模态时间分量存在显著线性低盐趋势变化。断面夏季温盐多年平均分布主要受到夏季多年平均风生环流影响。断面核心冷水团月平均温度为准平衡态长期变化;面积存在显著线性减小趋势,黄海风生流场季节与年际变化是南黄海核心冷水团年际变化主要影响因素,春季PDO指数对冷水团面积年际变化有显著非线性影响。断面冷水团、核心冷水团月平均盐度为显著线性低盐趋势周期年际变化。由于黄海温盐长期线性趋势变化,与30多年前状况相比,目前黄海温盐场季节循环时空变化形态可能已经发生显著改变。     

黄海表观耗氧量场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月大面温度、盐度和溶解氧调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海表观耗氧量(AOU)场季节循环时空模态与机制.黄海年平均表观耗氧量场表层至30 m层为富氧状态;底层为贫氧状态,涌升流、涡旋流对浅层年平均表观耗氧量场水平分布有显著影响,生物活性组分(BAC)耗-生氧作用是影响年平均表观耗氧量场水平与垂直差异的主要因素.黄海表观耗氧量场季节循环主要有两种时空模态:第一模态中涌升流、涡旋流、径向风应力、黄海暖流、沉积物需氧(SOD)以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为三层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层向深层与自底层向上层传播两种形态;第二模态中涡旋流、涌升流、纬向风应力以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为准四层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层至30 m层同步季节变化与自30 m层向底层传播两种形态.两种模态时间分量中周期分量是主要分量,贫、富氧期准对称季节分布.增氧过程多数出现在贫氧期,使得贫氧期向富氧期转变,耗氧过程多数出现在富氧期,使得富氧期向贫氧期转变,由此形成表观耗氧量模态季节周期循环过程.黄海春夏季溶解氧垂直最大值现象并不是物理-生物过程同步季节作用的结果,而是显著垂直差异的物理-生物-化学分量连续季节演变的综合作用结果.     

北黄海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据北黄海断面1976~2015年历年8月温度、盐度与长岛气候要素资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法,研究了北黄海断面夏季温度、盐度年际变化时空模态与气候响应.断面温度主要有4种时空模态:第一、二模态为海洋因素影响的年际变化分量,渤海断面夏季温度分量和7月太平洋年代际振荡(PDO)指数的线性与非线性作用是主要影响因素.第三、四模态为海洋与大气因素影响的年际变化分量,渤海断面夏季温度分量、断面冬季表层平均温度、7月风驱环流强度和5月PDO指数的线性和非线性作用是主要影响因素.断面盐度主要有4种时空模态:第一模态为海洋与大气因素影响的年际变化分量,渤海夏季盐度、夏季降水量及断面冬季表层盐度是主要影响因素;8月纬向风驱环流是次要影响因素.第二至四模态为大气因素影响的年际变化分量,7、8月风驱环流强度和夏季降水量是主要影响因素.北黄海夏季风驱环流分布是北黄海断面夏季温盐年际平均分布的主要影响因素.断面温盐垂直层结年际变化为准平衡态周期年际变化.北黄海断面冷水团月平均温度和面积为准平衡态周期年际变化,断面温度第三模态、断面冬季表层平均温度是断面冷水团月强度年际变化的主要影响因素,7月PDO指数是非线性影响因素.北黄海断面冷水团月平均盐度为显著线性低盐趋势周期年际变化,断面盐度的第一至三模态以及渤海断面夏季盐度分量的线性和非线性作用是冷水团月平均盐度年际变化的主要影响因素.北黄海断面夏季冷水团中平均温度、盐度的长期变化趋势是不同的,不存在长期稳定的比例关系.     

黄海pH值场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月温度、盐度、溶解氧含量和pH值大面调查资料以及黄海大气CO2浓度观测月平均值资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海pH值场季节循环时空模态与机制.黄海pH值场季节循环主要有两种时空模态:上层(表层至20 m)pH值场第一、二模态空间分量为南北型分布,海气CO2交换、生物活性组分光合与呼吸作用以及表层pH值模态位相向深层垂直传播是主要影响因素;下层(30 m至底层)pH值场第一、二模态空间分量为东西型分布,沉积物需氧、生物碎屑分解耗氧等是主要影响因素.pH值模态空间分量垂直分布为两层结构,pH值模态时间分量中周期分量不是主要分量,并且季节周期循环稳定性较弱,容易受到年际变化分量的影响产生季节循环变异.pH值场季节循环模态在表、中、底层存在不同的季节变化扰动源,表层扰动源中,海气CO2交换作用和表观耗氧量物理-生物效应的非线性作用分别是主要、次要影响因素;中层扰动源中,中层表观耗氧量物理-生物效应过程以及相邻上下层pH值扰动传入是主要影响因素;底层扰动源中,底层表观耗氧量物理-生物效应过程是主要影响因素,沉积物需氧、底层温度、盐度是次要影响因素.在平均季节分布中,海气CO2交换作用产生的黄海表层pH值场季节扰动占优势,季节变化位相自表层传播至底层需1个月.黄海表、中、底层pH值扰动源的分层效应,在年际变化中比季节循环变化中的表现更为显著.     

南黄海夏季低氧、贫氧长期时空演变与机制

根据1977—2016年历年8月南黄海断面标准层调查资料,采用时空分析等方法,研究了南黄海断面8月份低氧、贫氧长期时空演变与机制。溶解氧(DO)含量与表观耗氧量(AOU)年际变化分别有4种主要时空模态,溶解氧含量第一模态与表观耗氧量第一、二模态是断面海域显著线性低氧、贫氧趋势的主要影响分量,溶解氧第二~四模态与表观耗氧量第三、四模态为准平衡态长期变化。南黄海夏季低氧、贫氧变化的主要机制是生物活性组分(BAC)耗氧过程增多和增强,低氧和贫氧准平衡态长期变化的主要机制是生物活性组分、饱和溶解氧与海流输送的增减氧效应处于准平衡态状态。黄海冷水团中平均溶解氧含量、表观耗氧量存在显著线性低氧、贫氧趋势。南黄海夏季表层海气氧通量强度显著线性减弱,并且呈现“氧源”、“氧汇”相间变化。黄海夏季风生环流、海气氧通量强度逐渐减弱为黄海夏季低氧、贫氧发展提供了物理条件。目前黄海溶解氧含量、表观耗氧量场季节循环时空分布已经发生显著改变。     

渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.     

黄海月平均风、气压、气温场季节与年际变化时空模态

根据1973年至2016年黄海沿岸风、平均海平面气压与气温观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,研究了黄海月平均风应力、风速、平均海平面气压、气温场季节与年际变化时空模态.月平均风应力、风速场主要有4种时空模态,风应力模态空间分量分布与风速模态不完全相同,风应力、风速模态季节周期分量多数为不稳定,风应力、风速场强度年际变化显著线性减弱,对黄海环流以及物理、化学要素场季节与年际变化有显著影响.月平均气压、气温场季节循环与年际变化主要有2种时空模态,气压、气温模态季节周期分量的位相均为准稳定季节变化;振幅为不稳定季节变化.气压模态为准平衡态年际变化,大尺度气压系统季节与年际变化是黄海气压场模态的主要影响因素.气温模态为显著线性升温趋势年际变化,海气、陆气热交换作用对黄海气温场模态季节与年际变化有显著影响.     

渤海温盐场季节循环时空参数模型

根据1978年1月-1981年11月渤海温盐场逐月调查资料,采用旋转经验正交函数（REOF）、最大熵谱分析、调和分析等方法,构建渤海表底层温盐场季节循环时空参数模型。表底层温度场主要有两种季节循环时空模态,第一模态是对潮流混合局地水体热容量扩散作用和太阳辐射季节变化的响应;第二模态是对东南-西北季风风向转变产生风海流-补偿流形态变化引起水体水平-垂直热量输送差异和东南-西北季风风向转变的响应。表底层盐度场存在3种变化形式：线性趋势、季节循环和年度跃变。黄河口月径流量逐年减少是盐度线性趋势和跃变升高的主要原因。表底层盐度场主要有2种季节循环时空模态,第一模态是对黄河、辽河月径流量季节变化的响应;第二模态是对月降水量和河流月径流量季节变化的响应。     

渤海溶解氧和表观耗氧量季节循环时空模态与机制

根据1978年1月—1981年11月渤海温盐、溶解氧场逐月调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析、调和分析等方法,研究了渤海表底层溶解氧和表观耗氧量场季节循环时空模态与机制。渤海表底层溶解氧(DO)场主要有2种时空模态:表、底层DO场第一模态季节变化主要由表、底层温度、盐度场第一模态控制;表、底层DO场第二模态季节变化主要由表、底层温度场第二模态控制。渤海表、底层表观耗氧量(AOU)场季节变化主要有2种时空模态:季节循环时间为增氧非对称型的表、底层AOU第一模态;季节循环时间为耗氧非对称型的表、底层AOU第二模态。渤海表层存在连续7个月的自然贫氧和富氧海域,底层存在连续8、9个月的自然贫氧和富氧海域。在增耗氧强盛期,生物生耗氧为主,饱和增减氧次之。在增耗氧衰弱-增强期,饱和增减氧为主,生物生耗氧次之。渤海环流、浮游生物分布、黄河口入海月径流量、海水饱和溶解氧等季节变化是驱动AOU模态季节变化的主要因素。渤海存在较强的季节性生物生耗氧过程。     

南黄海冬季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据南黄海36°N断面1977-2013年历年2月表底层温度、盐度观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法分析了断面温盐年际变化时空模态和机制。断面表底层温度时空模态有二种:鲁南近海型和南黄海槽型,模态时间分量主要有准周期变化和线性趋势变化,表底层温度鲁南近岸型模态有显著线性升高趋势,表底层温度南黄海槽型模态准平衡变化。温度模态年际变化是对局地气温、风应力、黄海暖流、太平洋年代际振荡指数位相和ENSO事件的响应。断面表底层盐度时空模态有二种:鲁南近海型和南黄海槽型,模态时间分量主要有准周期变化和线性趋势变化,表层盐度南黄海槽型模态有显著线性降低趋势,表底层盐度鲁南近海型模态准平衡变化。表底层盐度模态是对辽南水、渤南沿岸水和黄海暖流水盐度年际变化的响应。     

黄海冷水团演变过程及其与邻近水团关系的分析

黄海冷水团是出现在黄海的一种独特的水文现象.文中利用覆盖整个黄海的GDEM三维水温资料,结合近期一些大型调查所获得的有关观测研究结果,首先较系统地分析了黄海冷水团的形成和演变过程,并对冷水团3个冷中心的季节演变提出了一些与前不同的认识.同时,通过对黄海冷水团形成、发展和消亡与该海域温跃层演变关系的分析,进一步揭示了黄海冷水团演变的机理.然后,探讨了黄海冷水团演变过程中与青岛和仁川东南海域冷水团以及东海北部底层冷水的关系.分析表明,在黄海冷水团发展的鼎盛时期,青岛冷水团和仁川东南海域冷水团以及东海北部底层冷水皆包络其中.     

黄海冷水域生源要素的变化特征及相互关系

根据“中韩黄海水循环及物质通量合作研究”项目的现场调查资料,对黄海冷水域生源要素的分布变化特征及其相互关系进行了探讨。结果表明,黄海冷水团存在期间,上层水体中的营养盐由于浮游植物的摄取而几乎被耗尽,但在密度跃层以下因有机物分解使营养盐再生而逐步累积。溶解氧、pH和叶绿素a的层化现象亦十分明显,并在中层(20～30m)形成最大值层。生源要素断面分布中等值线的起伏趋势或马鞍形形态表明,黄海冷水团中的垂直环流存在将底层冷水向上扩散的趋势。此外,对影响生源要素的含量、分布及其季节变化的因素,以及生源要素之间的相互关系进行了分析探讨。     

夏季南黄海深层冷水团内部的水文结构

在整个黄海水域，夏季存在着范围广阔的深层冷水块。习惯上根据地域分布的不同，把地处北黄海的冷水块叫“北黄海冷水团”，地处南黄海的叫“南黄海冷水团”这两冷水块连成一体通称“黄海冷水团”。赫崇本是我国最早分析黄海冷水团的基本属性和消长变化的学者之一；而后，管秉贤分析了黄海冷水团的水温变化和环流结构，并进一步确认黄海冷水团是冬季保留下来的。近几年来我国学者对黄海冷水团的成因和水文、环流结构又有不少新的研究。例如，袁业立提的热生模式较好地讨论了北黄海冷水团中心区域的热结构和环流结构；Guo Binghuo(郭炳火)根据南黄海冷水团分裂成两个低温中心，指出：围绕南黄海冷水团存在着大小两个气旋式冷水团环流。万国铭等1)依据经典的水团分析技术指出：南黄海冷水团仅分布于123°E以西的狭小区域，而123°E以东的广阔水域则为黄海暖流底层水所占据。赵保仁提出潮混合对黄海冷水团的边界起着重要的控制作用。以上几种观点，对进一步分析黄海的水团和环流结构都有着启发意义。 本文的主要目的，是依据1984年7月中美联合调查所获得的水文资料(站位见图1)和部分历史资料来阐明南黄海冷水团内部的复杂结构。分析结果表明，夏季南黄海深层冷水团内部，仍然存在着春季保留下来的具有高温高盐性质的黄海暖流水系的扩张现象。这一扩张现象似可理解为与黄海暖流同源但已被切断联系的黄海暖流残迹在黄海冷水团内部继续前进的反映。因此，夏季黄海冷水团可进一步划分为具有高温高盐性质的“黄海暖流水”和具有低温低盐性质的“黄海本地冷水”两个次级水团。在这两种水团之间，存在着明显的锋面和显著的混合现象，在锋面处还可以观测到由双扩散产生的两水团之间的相互侵入现象。     

渤、黄、东海夏季环流的三维斜压模型

基于拉格朗日时均观点描述环流，建立起潮流与准定常流共同占优势系统中的陆浅海环流模型，并诊断计算了夏季渤、黄、东海的三维环流图。模拟结果较好地再现了渤、黄、东海主要流系的特征。对照冬季结果，对渤、黄、东海环流的季节变化做了阐述。从环流垂向分量的分布图上，可发现渐闽近海、长江口外存在较明显的上升流区。另外，对夏季渤、黄、东海的热盐环流和潮致余流分别进行了模拟，发现它们均能在黄海构成一逆时针向的五流系统，这对形成和维持夏季黄海冷水团的存在有重要作用。热盐环流的模拟结果表明，黄海冷水团环流含有“热成流”的成分；通过Lagrange余流的计算发现环绕黄河冷水团的环流还含有“潮成流”的成分。     

南黄海物理-生物地球化学过程的时空异质性及内在关联和机制

研究多重物理过程控制下陆架边缘海生物地球化学过程的时空异质性及其生态响应,对于深入认识海洋生态系统具有重要的意义。基于相关历史观测资料和卫星遥感海表温度,本文综合分析了南黄海物理-生物地球化学过程的时空变化和空间异质性特征,探讨了该海域内部典型地理单元之间的内在关联和机制。结果显示,冷季沿岸流南向输送和暖季锋面上升流垂向输运的季节性交替是影响石岛外海与海州湾外侧海域生物地球化学和初级生产的重要物理过程。夏季苏北沿岸水的东北向扩展可形成浒苔离岸/跨区域输送的动力驱动。暖季水体层化显著影响着南黄海中部冷水团海域的生物地球化学过程,春至秋季冷水团海域底层水体中的营养盐逐渐累积,形成了营养盐的重要贮库;层化季节黄海冷水团边界锋区上升流系统的存在使得南黄海叶绿素a和初级生产力高值区位置同海表低温涌升流区总体相一致。冷季南黄海西部南下的冷水与中部北向入侵的暖水共同导致了“S”型锋面的形成;暖季黄海冷水团边界锋区的上升流系统是连接层化海域和近岸区的纽带,可实现对冷水团内部营养盐的提取,从而将冷水团内部和边界区的生物地球化学过程形成有机连接,并在成山角-石岛外海、海州湾外侧、苏北浅滩东部形成三个典型的物理-生物地球化学相互作用区。本研究细化和整合了南黄海区域海洋学研究,揭示了该海域物理-生物地球化学过程的空间异质性特征和不同地理单元之间的关联性及机制,获得了对南黄海水文-生物地球化学-生态过程的综合、系统认知。     

黄海潮生陆架锋的分布

潮汐的搅拌作用,即潮混合,常常在中纬度陆架浅海中形成一种重要的水文现象——浅水陆架锋,亦称潮汐锋。黄海是一个半封闭的中纬度陆架浅海,水温的季节变化非常显著。黄海的潮能消耗又非常可观。据此,作者指出:夏季黄海的层化现象与潮混合有关;年复一年,黄海冷水团边界基本稳定,并且在冷水团边界附近海面总是存在着一些冷水分布,这类现象也是由潮混合形成的;由于近岸冷水的形成,在黄海冷水团边界附近海面还存在着浅水陆     

青岛冷水团强度的变化特征

青岛冷水团盘踞于山东半岛东南部近海的深底层。它是南黄海西部海域中的一个突出而重要的水文现象。青岛冷水团的存在和变动不仅使南黄海西部的环流结构和水文状况趋于复杂，而且还影响山东近海渔场春汛渔期的早晚和鱼群的集散程度(郑东等，1983；张元奎等，1989)。 目前，对青岛冷水团的温、盐特性及其成因早已有研究(郑东等，1983；张启龙等，1996；Zhang et al.，2002)，但有关青岛冷水团的长期变化特征尚未见报道。作者在已有研究结果基础上，利用1959~1995年间的水温资料，对青岛冷水团强度的变化特征进行分析，以期加深对青岛冷水团的认识以及为该海域海洋水产资源的合理开发利用提供科学依据。     

黄、东海地理环境与环流系统分析——长江口及济州岛邻近海域综合调查研究报告(第二章)

简要介绍了黄海和东海的地理环境概况,着重分析调查海域的环流系统。有如下一些初步看法与结论。 台湾暖流的前缘混合水,可从长江冲淡水底层穿越而影响到苏北沿岸,直到32°N以北的浅水区域。对马暖流西侧的水体是东海混合水,而其东侧为黑潮分支。黄海暖流的流向在不同季节具有规律的摆动。黄海底层冷水团属于季节性水团,其强盛及消衰与温跃层的形成及消亡紧密相关。黄海底层冷水团与中部底层冷水并非每年彼此独立,它们的共同特征甚至比其差异更明显。夏季东海冷水不能借助爬升侵入黄海底层冷水团内部。在济州岛南部区域,中层的逆温、逆盐现象,是由黄海密度环流的扩散效应与东海冷水沿黄海底层冷水团边界的爬升这两个原因而形成的。