南黄海溶解氧的平面分布及其季节变化

根据中韩“黄海水循环及物质通量合作研究”项目1996～1997年现场调查获得的资料,首次对南黄海整个海域溶解氧的平面分布特征及其季节变化规律进行了探讨.对一些主要海洋过程如黄海暖流、台湾暖流、沿岸流、长江冲淡水、黄海冷水团及浮游植物的光合作用等对南黄海溶解氧含量分布的影响进行了讨论.     

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.     

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。     

黄海暖流水的调查研究

在东海东北部,济州岛以南,有一支沿西北方向进入南黄海的流动,海洋学上统称黄海暖流。从水团结构分析,也称之为南黄海高盐水①②或南黄海暖流水、黄海暖流水。 黄海暖流水是渤、黄、东海唯一的外海水源,具有高温高盐和低溶解氧含量特征,其消长变化对渤、黄、东海的海洋环流,包括水团、流系和涡旋等的分布及其变异具有重要影响。本文对国内、外关于黄海暖流水的调查研究进行了扼要总结,重点概述了作者等近年来关于黄     

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.     

南黄海暖流水附近冷水块的分析研究

在南黄海东南部，呈现高温、高盐特征的南黄海暖流水(以下简称暖流水)终年入侵。冬半年，暖流水自济州岛东南沿西北方向大量涌入南黄海，并盘踞其大部海区，因此，该海域水文要素场(温度、盐度、密度)等值线的分布大多呈舌形。但在济州岛西北，朝鲜半岛西南海域外的水文状况则呈现低温、高盐特征。夏半年，黄海冷水团与南黄海沿岸流强盛，暖流水势力锐减，南黄海温、盐度等值线的分布不再大片地呈现明显舌形，舌状分布仅出现在34°N以南，124°E以东海区。此时，在暖流水附近，济州海峡西北部，朝鲜半岛西南海岸外，经常出现一个具有高盐特性的冷水块。此冷水块的出现与南黄海暖流水的变异有关，并且存在时间较长，因此，其温、盐性质构成了南黄海水文特征的一部分。本文试图分析研究这一冷水块的基本水文特征并对其成因提出初步看法。 本文主要引用1976-1979年在南黄海海域调查的部分观测资料以及朝鲜1934-1938年的近海观测资料。     

南黄海环流的若干特征

主要根据近几年来中韩黄海水循环动力学合作调查结果,结合有关历史资料,对南黄海环流的若干特征进行了分析。所得主要认识为:(1)南黄海环流存在明显的季节变异。冬、夏季环流的基本形态有着较大的差别。(2)黄海暖流的路径和强度均有一定的年际变化。分析显示,1997年冬季,暖流路径明显偏于槽的西侧;而1986年冬,暖流的主流路径则沿槽北上。(3)黄海暖流并非对马暖流的直接分支。黄海暖流水是对马暖流水和陆架水混合而成。而且,它主要是在济州岛西侧海域,从锋区中衍生出来的。(4)夏季黄海表、底层环流大致皆是由一大的道时针向流系构成。但在其表层海盐尺度的气旋式环流内部还存在小的气旋和反气旋流环。分析亦表明,不论表层或底层,皆无高盐暖水从济州岛邻近海域进入黄海东部的明显迹象。     

1996年春季南黄海水文特征和水团分析

利用中韩“黄海水循环动力学及物质输运”合作研究项目第一航次1996初春所获得的CTD资料描述了南黄海初春温、盐和密度的水平和垂直分布特征,分析了水团结构,并揭示了春季在34°～36°N,121°45'～124°E的南黄海西部水域的中层冷水现象。分析结果表明初春黄海暖流上表层开始向济州岛方向退缩,黄海底层冷水团首先在青岛外海形成。     

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。     

南黄海暖流水的温、盐度分布特征

在南黄海的东南部，有一支较强的高温、高盐水入侵，这一水体通常称为黄海暖流，也有人称之为南黄海高盐水。从环流和水团的结构来看，这一水体来源于济州岛东南的对马暖流，我们则称之为南黄海暖流水。本文试图从水团分析角度研究这一水体的温、盐度分布基本特征。 南黄海暖流水自对马暖流分出后，沿西北方向侵入南黄海，对黄海、渤海、东海的海洋环境有着重大的影响。也更因其高温特征，携带大量热量，对我国沿海地区和朝鲜半岛的气候也有一定的影响。所以，它很早就引起了国内外海洋学界的重视。我国曾于六十年代初期对黄海暖流作过研究，但研究海区仅局限于124°E以西海域。 本文引用的海洋观测资料包括中国和南朝鲜在1976-1979年间在南黄海及其东部邻近海区的(双月)调查资料(共计141个测站)。研究海区向东扩至128°E 。     

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。     

盐度的分布及变化特征

海水盐度是海水的基本要素之一,其时空分布常是海洋科学研究的重要依据。黄海和东海是位于北太平洋西部的边缘海,与太平洋有着良好的水交换,太平洋高盐水通过黑潮及其分支——台湾暖流、对马暖流以及黄海暖流流入东海和黄海,影响本调查海区(特别是本区东南部)。与此相对应,在本区的西北部则受到由苏北沿岸流和长江冲淡水等所形成的沿岸低盐流系的影响。这两种不同性质流系的相互作用和变化,在很大程度上决定着海区盐度的分布与变化特征。     

东中国海拉格朗日环流数值模拟Ⅱ.环流模拟

依据自适应数值模型，模拟了东中国海冬、夏季三维斜压Lagrange环流。模拟发现：台湾暖流的上层水来自台湾海峡入流和台湾东北黑潮的表层水；50m以下的深底层水主要由台湾东北黑潮的次表层水入侵陆架生成。冬季对马暖流外海一侧主要由黑潮水构成，而其近陆一侧由台湾暖流和陆架混合水构成，西朝鲜沿岸流在济州海峡汇入对马暖流；夏季它还包含转向后的长江冲淡水。冬季黄海暖流并非对马暖流的直接分支，黄海暖流水是对马暖流水和陆架水混合而成，这与传统观点相悖，而与中韩黄海水循环动力学合作调查结果一致。黄海暖流东西两侧分别为2支向南流动的滑岸流。夏季黄海环流构成基本封闭的逆时针环流。冬季渤海环流主要有一逆时针大环流，但辽东湾的环流是顺时针向的。渤海环流冬强夏弱，水流在渤海海峡北进南出。     

黄海、东海夏季环流的数值模拟

基于ECOM -si,建立了一个垂向取σ坐标、水平取球面坐标的三维高分辨率湍流闭合的黄海、东海海洋环流数值模式 .考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力 ,应用该模式较成功地模拟出了夏季黄海、东海环流 (黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海冷水团环流和沿岸流 ) ,摸拟结果与以往实际观测和研究结果较为一致 ,表明所建立的模式能较成功地应用于该海区环流的研究     

第二节 盐度的分布及变化特征

海水盐度是海水的基本要素之一，其时空分布常是海洋科学研究的重要依据。黄海和东海是位于北太平洋西部的边缘海，与太平洋有着良好的水交换，太平洋高盐水通过黑潮及其分支——台湾暖流、对马暖流以及黄海暖流流入东海和黄海，影响本调查海区(特别是本区东南部)。与此相对应，在本区的西北部则受到由苏北沿岸流和长江冲淡水等所形成的沿岸低盐流系的影响。这两种不同性质流系的相互作用和变化，在很大程度上决定着海区盐度的分布与变化特征。     

黄、东海环流的数值研究Ⅲ——正压环流的数值模拟

依据黄、东海环流的的动力学模型 ,运用“流速分解法”对黄、东海正压环流进行了数值模拟。计算结果表明冬季黄海正压环流主要受风应力影响 ,基本形态为黄海暖流由济州岛西南进入南黄海中部 ,其东西两侧分别为两支向南流动的沿岸流 ;夏季主要受到潮致体力的影响 ,为一逆时针涡旋。东海环流主要是边界力作用驱动的结果 ,东海黑潮、台湾暖流和对马暖流较稳定。冬季风应力对东海环流表层流场有消弱作用 ,在夏季则有一定增强作用。     

冬季黄海暖流水的起源

以1986年1月中美南黄海联合考察所得的温盐资料为基础,分析了冬季黄海暖流水的起源,主要结果有:(1)冬季黄海暖流水主要是由对马暖流水和东海混合水通过侧向混合而形成的,但黄海混合水和朝鲜西岸沿岸水也不同程度地参与了混合;(2)在对马暖流水向南黄海扩展的过程中,尽管平流扩展的方式不能被忽视,但在济州岛附近海域,水平涡旋扩散却起着主要作用;(3)对马暖流水与东海混合水一起,主要由下层进入南黄海,这是由于在济州岛西南海区的上层存在着强烈锋面(这里是混合增密区).     

初春南黄海水文特征及环流状况的分析

根据1996年初春中韩黄海水循环动力学合作调查所获资料,分析了南黄海水文特征及其环流状况,并获得了以下几点主要认识:(1)初春南黄海的温、盐分布特征及环流基本形态,与以往所揭示的冬季状况基本相似.然而,本次调查发现,在30m以浅,黄海中部暖水舌轴线比冬季的明显偏东;且出现一范围较小的孤立的相对高温高盐区.在垂向,一种中层冷水和表层逆温跃层现象出现在黄海局部区域.(2)直接测流的结果,不仅部分地印证了由温、盐场所显示的环流基本形态,而且较好地揭示了流场中发生的一些新现象,其中尤其是绕济州岛的流动.(3)黄海暖流水是对马暖流水和陆架水混合而成.而且,它主要是在济州岛西侧水域,从锋带中衍生出来的.     

渤海三维风生-热盐-潮致Lagrange余流数值计算

笔者基于一种三维斜压浅海Lagrange余流的弱非线性理论,湍粘性系数的处理引进了Richardson数,利用流速分解法,把作为强迫力的潮汐、风和热盐统一在一个模型中,考虑了黄海暖流余脉和黄河径流的影响,诊断计算并获得了渤海三维风生-热盐-潮致Lagrange余环流.同时,给出了潮致Lagrange余环流、风生环流和热盐环流,并且做了比较和分析.对渤海Lagrange余环流的三个主要涡旋形成机制进行了初步的探讨.最后,用实测资料对计算结果进行了检验,显示了结果的合理性.     

东海和南黄海冬季环流的斜压模式

基于文献[1]所给出的环流模型,引进黑潮边界力和长江径流,获得了东海和南黄海冬季三维环流结构.计算结果较好地再现了主要流系的基本特征;对台湾暖流、对马暖流和黄海暖流的路径及起源进行了分析;给出的环流垂直分量揭示了在浙江和福建沿岸冬季都存在明显的上升流区,并指出了上升流区的位置和强度.