南海冬季表层海流特征及分析

本文介绍了南海冬季盛行西南漂流，整个南海为一反时针环流，主要流系有广东沿岸流，沿岸流外方有东北向的南海暖流，暖流外侧与南海暖流反向的为黑潮南分支，由于受南海地形影响，构成了南海自身的环流系统，南海位于季风区，又十分利于漂流的发展。     

南海暖流——广东外海一支冬季逆风流动的海流

关于南海(包括18°N 以北的南海北部)表面流及环流系统,国内外已有许多研究。例如,自五十年代以来,Dale(1956)曾对南海的漂流进行了广泛的研究,并提出了逐月表面海流图。Wyrtki(1957)也对东南亚海域的表面环流作过全面的分析,还绘出了隔月的表面海流图。其后,Wyrtki(1961)又在他著称的 Naga 报告中,进一步对这一海域的表面环流和环流的动力学作了比较深入的研究。近年来,Kwan Ming Chin(1970),Williamson(1970),Watts(1971a,1971b,1973)等引用六十年代及七十年代初     

南海北部的温盐热结构——Ⅲ.南海北部盐度时空分布特征

分析讨论了南海北部盐度空间分布特征及其季节变化,得到一些有意义的结果。     

南海北部冬季海面温度实时分布特征的若干解译

应用气象卫星红外云图,可以对无云(或少云)覆盖的海区,实时了解大范围海水表面温度水平分布^[1].如果结合海上资料,则可以得到现场精度1℃的海水表面温度的水平分布,本文试图对日本“向日葵”气象同步卫星1981年1月12-18日的“麦卡托”红外云图照片,通过日本“Phosdac1200型数字彩色图象分析仪”,将黑自卫片进行假彩色等密度分割使其提高分辨力,结合有关文献资料,分析南海北部冬季海水表面温度实时水平分布的若干特征.这些云图照片是由我所气象实验室利用国产的甚高分辨力卫星云图按收装置接收和提供的,工作频率选在热红外通道(10.5-12.5微米).     

南海北部冬季和夏季逆风流机制初探Ⅱ.季风逆风流产生机制

分析讨论了季风风应力、大陆坡地形及底摩擦在产生季风逆风流的必要条件和间接逆风流诊断判据中的作用；应用季风逆风流必要条件和间接逆风流诊断判据，解释冬季风和夏季风逆风流是如何产生的。结果表明：季风风应力是产生季风逆风流的主导因素；冬季风风应力、大陆坡地形及底摩擦三者联合作用导致表层海水在大陆坡上产生辐合生成高水位带和高动力高度带，在大陆被北侧产生NE向的冬季逆风流，南侧产生SW向顺风流；夏季风风应力、大陆坡地形及底摩擦三者联合作用导致表层海水在大陆坡上产生辐散生成低水位带和低动力高度带，在大陆被北侧产生SW向的夏季逆风流，南侧产生NE向的顺风流；冬季风盛行期间，风致经巴士海峡流入南海的黑潮水，将加速冬季逆风流的形成，加大冬季逆风流的强度；夏季风盛行期间，风应力的作用使巴上海峡以东的黑潮水不能进入南海，即使别的原因令巴上海峡以东的黑潮水流入南海，但高温、高盐的黑潮水对夏季逆风流具有阻扼作用。     

南海冬季海浪的时空变率特征

The spatial and temporal variation characteristics of the waves in the South China Sea(SCS) in the boreal winter during the period of 1979/1980–2011/2012 have been investigated based on the European Centre for Medium-range Weather Forecasts interim(ERA-Interim) reanalysis dataset. The results show that the leading mode of significant wave height anomalies(SWHA) in the SCS exhibits significant interannual variation and a decadal shift around the mid-1990 s, and features a basin-wide pattern in the entire SCS with a center located in the west of the Luzon Strait. The decadal change from a weak regime to a strong regime is mainly associated with the enhancement of winter monsoon modulated by the Pacific decadal oscillation(PDO). The interannual variation of the SWHA has a significant negative correlation with the El Ni?o Southern Oscillation(ENSO) in the same season and the preceding autumn. For a better understanding of the physical mechanism between the SCS ocean waves and ENSO, further investigation is made by analyzing atmospheric circulation. The impact of the ENSO on the SWHA over the SCS is bridged by the East Asian winter monsoon and Pacific-East Asian teleconnection in the lower troposphere. During the El Ni?o(La Ni?a), the anomalous Philippine Sea anticyclone(cyclone) dominates over the Western North Pacific, helps to weaken(enhance) East Asian winter monsoon and then emerges the negative(positive) SWHA in the SCS.     

冬季中国海涡旋和逆风海流的数值实验

用一个正压太平洋区域模式做了些数值实验，考察了黑潮、海底地形和岛屿对中国海海流，特别是对南海暖流的影响。计算结果表明：在南海暖流和一些涡旋的形成机制当中，中国海的大陆架地形起着主要的作用。黑潮在巴士海峡的分支或入侵对南海暖流有着重要的影响，但并不是南海暖流得以形成的根本原因。另外，关于冬季南海暖流的驱动机制和水的来源问题，根据数值试验得到的一些结果也做了一些初步分析。     

南海北部海流观测结果及其谱分析

为了掌握南海北部海区的海流及潮流情况,利用2000年8-11月在南海北部海区75天的ADCP定点流速观测资料,对海流的观测结果、海流前进矢量图、海流的日平均流速、海流随时间和深度的变化情况、正压流速的矢量旋转谱和斜压流速的二维矢量频率波数谱以及正压潮流进行了分析研究。结果表明,此处海流主要为逆时针方向旋转,并且K1和M2为主要分量。这说明南海北部海区的海流及潮流变化比较复杂,需要大范围的长期观测才能更好她掌握其特征与变化规律。     

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。     

南海及其周缘中新生代火山活动时空特征与南海的形成模式

根据南海海区、华南和中南半岛的地面露头、钻井、拖网及地球物理资料,分析了南海地区火山活动的时空分布特点。在南海陆缘和周边陆区中生代末期花岗岩分布非常广泛。新生代火山岩活动规模较小,主要是海底扩张之后在洋盆扩张脊、北部陆缘的陆洋边界附近、雷琼地区和中南半岛南部的玄武岩。在南海北部陆缘的深部地震调查中发现,在地壳下部存在小规模的高速异常体,结合浅部的晚第三纪一第四纪火山活动,认为该高速体形成于南海扩张之后。这些特征表明,在南海的拉张过程中岩浆供应不丰富,在陆缘未形成大规模的侵入和喷出岩。南海陆缘属于岩浆匮乏型被动大陆边缘。南海海区残留多个刚性断裂陆块,反映了裂谷拉张过程中脆性破裂。根据这些特征,南海形成难以用印藏碰撞引起的软流圈物质上涌导致岩石圈破裂这样的模式来解释。     

东海营养盐结构的时空分布及其对浮游植物的限制

本文根据2013年东海海域(120°—128°E、25°—33°N)春、夏、秋、冬的4个航次调查资料,分析了营养盐结构的时空分布并探讨其对浮游植物生长限制的情况。结果表明:(1)东海DIN(无机氮)/P(磷)、Si(硅)/DIN及Si/P比值受各种水团及浮游植物生长周期的影响较为明显,长江冲淡水与沿岸水的交汇作用控制着全航次DIN/P比值,基本呈近岸高、远海低的分布规律,而Si/DIN比值的分布则相反。春、夏季Si/P高值区主要分布在近岸,而秋、冬季则开始由中部海域向远海扩展。(2)研究海域浮游植物的生长主要受到N和P的限制,126°E以西的近岸及中部海域以P限制为主,而126°E以东的黑潮区受N限制;在季节变化上又以夏季受到营养盐的限制最明显。(3)与2001—2010年同期历史资料相比,2013年夏季航次受P限制站位数量比过往10年有所增加,限制范围由28°—32°N、123°E以西的长江口及浙北沿岸海域扩展到了126°E以西的东海中部及近岸水域;受N限制站位基本集中在126°—127°E以东黑潮区海域,但空间范围比十年前增大。     

南海北部冬季和夏季浮游哲水蚤类群落

根据2004年2月10日-3月6日(冬季)和8月26日-9月6日(夏季)在南海北部的两个航次中用浮游动物大网垂直拖网采集的浮游动物样品,对该海域的浮游桡足类群落进行分析。结果表明,共发现哲水蚤类70种,冬季航次62种,夏季航次62种,种类的季节变化不大。在海洋站位,每个站位出现的哲水蚤类为4-41种,近岸的站位出现的种数少,向远海逐渐增多。哲水蚤总丰度冬季为10-353个/m3,夏季为13-205个/m3,从近岸到远海减少。哲水蚤生物量干重冬季为0.80-33.39mg/m3,夏季为0.64-5.81mg/m3,从近岸到远海减少。种类多样性指数采用香农-威弗指数,冬季为0.80-4.39,夏季为2.12-4.66,在近岸较低,远海较大。优势度大于2%的种被认为是优势种。冬季的优势种为:中华哲水蚤(Calanus sinicus)、小拟哲水蚤(Paracalanus parvus)、狭额真哲水蚤(Subeucalanus subtenuis)、弓角基齿水蚤(Clausocalanus arcuicornis)、长尾基齿水蚤(Clausocalanus furcatus)、达氏波水蚤(Cosmocalanus darwini)。夏季的优势种(类)为:微刺哲水蚤(Canthocalanus pauper)、小哲水蚤(Nannocalanus minor)、狭额真哲水蚤、亚强真哲水蚤(Subeucalanus subcrassus)、小拟哲水蚤、锥形宽水蚤(Temora turbinata)、柱形宽水蚤(T.stylifera)、异尾宽水蚤(T.discaudata)。这些种在各个站位占总丰度的15%-92%(平均为48%)。优势度大于5%的种有中华哲水蚤、小拟哲水蚤、狭额真哲水蚤、锥形宽水蚤、异尾宽水蚤,各种的丰度(除狭额真哲水蚤外)从近岸向远海降低。在远海深水的站位,出现了热带暖水种乳点水蚤属的腹突乳点水蚤(Pleuromamma abdominalis)、瘦乳点水蚤(P.gracilis)和粗乳点水蚤(P.robusta)。哲水蚤目种丰富度、桡足类丰度、多样性指数、优势种丰度从近岸到远海的变化趋势,反映了桡足类群落从近岸到远海的演替。     

南海冬季环流数值模拟

用已成功地模拟了大尺度环流和黑潮的三维、斜压以及具自由海水表面的数值模式,模拟了冬季南海流场、温度场和海面高度场。所用网格为0．25°×0．25°,垂直方向分为6层;除巴土海峡和台湾海峡外,其它边界假设为封闭;巴士海峡和台湾海峡的边界值用已模拟的大尺度环流值。模拟结果基本上反映了南海冬季环流的特征。从模拟结果可知,黑潮从巴士海峡南部进入南海后,其大部分又从对21°以北返回大洋。巴士海峡西侧的气旋型环流似乎具有相对的独立性;当然,涡旋东侧在巴士海峡的N向流可能与黑潮水混合,而且从这支流中分离出－小支流继续向北,汇入到“南海暖流”中。黑潮水虽然大部分返回太平洋,但是巴士海峡西侧的气旋型环流是由巴士海峡处的黑潮诱发的,南海海底地形对南海环流的形态（特别是对“南海暖流”的形成）有很大的影响。     

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。     

渤海气溶胶时空分布研究

利用2003—2008年在渤海所测的212组气溶胶数据,研究了气溶胶光学厚度(AOT)、浑浊度系数(β)和ngstrm指数α的时空分布规律,并初步探讨了气溶胶特征参数之间的关系。结果表明,在时间分布方面,渤海气溶胶光学厚度、浓度和粒径尺度在一天中的变化比较小,中午AOT较大,10点左右AOT较小。从6月份到9月份,AOT、β和α的范围和均值均呈下降趋势;3月份AOT、β和α均明显小于六、8、9月份的对应值。离岸25km之内的大部分地区,AOT随离岸距离的增大而减小;但25km以外,气溶胶变化没有规律。比较而言,气溶胶AOT和β变化比较一致。浑浊度系数(浓度因子)β比ngstrm指数(尺度因子)α对气溶胶光学厚度AOT的影响更明显,AOT和β的关系可采用一阶线性回归方程表示。     

南海北部海底地质灾害因素

海底地质灾害对海洋工程造成的损失是巨大的,它制约着海洋资源的开发。根据大量的地球物理和工程地质调查资料,分析了南海北部海底地质灾害的类型、成因及其分布特征。     

冬季和夏季南海北部浮游纤毛虫的分布特点

本文报道2009年冬季和夏季南海北部浮游纤毛虫丰度和生物量的水平分布和垂直分布特点。冬季和夏季纤毛虫的平均丰度分别为(486±484)ind/L和(809±1008)ind/L;平均生物量分别为(2.84±3.26)μg C/L和(1.96±3.80)μg C/L。冬季和夏季纤毛虫丰度和生物量的水平分布特点一致,呈现由近岸向远岸降低的趋势,珠江口外断面的水体平均纤毛虫丰度和生物量均明显高于海南岛东部断面,该趋势在夏季表现得更为突出。冬季和夏季纤毛虫丰度和生物量的垂直分布特点不同,冬季纤毛虫丰度和生物量在水体的次表层较高;夏季纤毛虫丰度和生物量总体上在表层或中层出现高值。夏季在珠江口外断面远岸150m水深处有一个纤毛虫丰度和生物量的高值区,这个现象在以往的研究中没有发现过。冬季砂壳纤毛虫很少检出,夏季共鉴定出砂壳纤毛虫14属22种,冬季和夏季砂壳纤毛虫丰度占纤毛虫丰度的比例分别为1.7%和22.6%。     

南海北部冬季水温垂直结构的重要特征

在论证广东外海冬季存在着一支逆风流动的海流——“南海暖流”时,我们曾经指出:南海北部在北回归线附近,冬季在100—200米层上出现了一个温度负梯度带,它与北太平洋西部相同纬度和层次上所出、现的次表层热锋——“副热带辐聚”,具有同样的热结构。并指出,正如次表层热锋与副热带逆流的关系一样,这种负梯度带的存在与南海暖流也是密不可分的。