呂宋海峽水交換的時空變化特征及其影響機理研究

1、呂宋海峽水交換的時空變化特征及其影響機理研究氣候變化已經(jīng)成為當今時代具有決定性意義的問題。 海洋在氣候系統(tǒng)中起著 至關(guān)重要的作用。西北太平洋與南海的水交換 , 對我國及其它國家沿海區(qū)域的氣候環(huán)境變化、 生態(tài)和經(jīng)濟等具有重要意義 , 成為當前研究的熱點問題。呂宋海峽是西北太平洋 與南海水交換的唯一深水通道 , 呂宋海峽成為研究的熱點區(qū)域。揭示季風區(qū)海洋季節(jié)、 年際的變率和氣候態(tài)的變化趨勢是世界氣候研究計劃 (WCRP的核心計劃的重要科學問題之一。關(guān)于呂宋海峽水交換的研究,主要集中在較短時間段內(nèi) , 上層水通量及其影響機理研究等方面。本研究以呂宋海峽作為研究區(qū)域，選取120° E斷面對呂

2、宋海峽各層水交換 溫、鹽、流的時空變化進行研究，討論了季風、海面高度、ENSO?因素對呂宋海 峽各層水交換的影響作用 , 具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下 :(1) 基于流速、溫度和鹽度 等數(shù)據(jù),通過EOF空間分析、相關(guān)分析,并計算各層年平均1-12月的凈水通量、 凈熱通量、凈鹽通量等 , 討論呂宋海峽水交換縱向各層水交換的流場、溫度和鹽 度分布的變化 , 探討凈水通量、凈熱通量和凈鹽通量及其結(jié)構(gòu)的月際、 季節(jié)變化。 21.5 ° N以南的300 m以深和21.5 ° N以北的1000 m以淺海域,常年存在著南海 水東向流入太平洋。上層、深層和整個斷面的凈水通量、凈熱通量和凈鹽通量

3、, 幾乎均為由太平 洋西向流入南海 , 均為冬季最大 , 春季和秋季次之 , 夏季最小。中層, 除10-12 月外, 全年其它各月均為由南海東向流入太平洋 ,春季最大,夏季和秋季次之 ,冬季最小。(2) 通過分析呂宋海峽水交換結(jié)構(gòu) , 發(fā)現(xiàn)呂宋海峽凈水通量和凈鹽通量的縱 向結(jié)構(gòu)變化較為一致 ,均呈現(xiàn)三種類型。 1-5 月和 8-11 月,呈上層和深層由太平 洋西向流入南海 , 中層由南海東向流入太平洋的“三明治”結(jié)構(gòu)。6-7 月,呈上層由太平洋西向流入南海 , 中層和深層由南海東向流入太平洋 的兩層結(jié)構(gòu)。 12月, 呈各層均為由太平洋西向流入南海的單層結(jié)構(gòu)。年平均凈水通量、凈鹽通量均呈“三明治

4、”結(jié)構(gòu)。全年整體來看 , 以“三明 治”結(jié)構(gòu)為主 ,還出現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu)和單層結(jié)構(gòu) , 各月凈水通量、凈鹽通量結(jié)構(gòu)的變化 并不完全一致。呂宋海峽水交換凈熱通量的縱向結(jié)構(gòu) ,呈現(xiàn)四種不同類型。在1-5 月和 9月, 斷面凈熱通量呈上層和深層由太平洋西向流入南海 , 中層由南海東向流入太平洋 的“三明治”結(jié)構(gòu)。6月,各層凈熱通量均為由南海東向流入太平洋 ,也為單層結(jié)構(gòu)。7-8 月,呈上 層由太平洋西向流入南海 , 中層和深層由南海東向流入太平洋的兩層結(jié)構(gòu)。10-12 月,各層凈熱通量均為由太平洋西向流入南海 , 呈單層結(jié)構(gòu)。 年平均凈 熱通量呈“三明治”結(jié)構(gòu)。全年整體來看 ,呂宋海峽凈熱通量以 “三明治

5、”結(jié)構(gòu)為主 , 還出現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu)和 兩種類型的單層結(jié)構(gòu) ,各月凈熱通量結(jié)構(gòu)的變化并不完全一致。 各層 12月的凈水 通量、凈熱通量、凈鹽通量均是由太平洋西向流入南海。全年各月來看 , 凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均以“三明治”結(jié)構(gòu)為主 , 但各月凈水通量結(jié)構(gòu)、凈熱通量結(jié)構(gòu)、凈鹽通量結(jié)構(gòu) , 以及各通量結(jié)構(gòu)之間的變 化并不完全一致。 (3) 基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù) , 通過一元線性回歸分析和曲 線擬合等方法 ,并計算 1993-2006年各月凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等,分析 得出 1993-2006 年各月的長期變化特征和變化率 ; 采用小波分解和消噪濾波等方 法, 討論了各層凈水通量、

6、凈熱通量、凈鹽通量的變化趨勢 ; 利用小波變換分析法 分析得出具體的變化周期1993-2006 年各月凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量 , 在上層、深層和整個斷 面,均表現(xiàn)為以太平洋西向流入南海為主 ; 在中層,表現(xiàn)為以南海東向流入太平洋 為主。上層、中層和整個斷面的凈水通量 , 由南海東向流入太平洋呈減小趨勢 , 由太平洋西向流入南海呈增加趨勢 , 變化率數(shù)值分別為 0.0129sv/ 月、 0.008sv/ 月和 0.0003sv/ 月。深層與其它各層的變化趨勢相反 , 變化率數(shù)值為 0.02sv/ 月。上層、中層和 整個斷面的凈熱通量 , 由南海東向流入太平洋呈減小趨勢 , 由太平洋西向流入

7、南 海呈增加趨勢,變化率數(shù)值分別為0.0009pw/月、0.0003pw/月和0.0007pw/月。深層與其它各層的變化趨勢相反，變化率數(shù)值為0.0004pw/月。上層、中層 和整個斷面的凈鹽通量 , 由南海東向流入太平洋呈減小趨勢 , 由太平洋西向流入 南海呈增加趨勢 , 變化率數(shù)值分別為 0.456gg/s/ 月、 0.273gg/s/ 月、 0.011gg/s/ 月。深層與其它各層的變化趨勢相反 , 變化率數(shù)值為 0.718gg/s/ 月。(4) 1993-2006 年各月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量 , 在上層、深層和整個斷 面, 由太平洋西向流入南海 , 各年的峰值出現(xiàn)在各年的冬季

8、。在中層,由南海東向流入太平洋 ,各年的峰值出現(xiàn)在各年的夏季和春季。 各層 凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均表現(xiàn)出較強的季節(jié)變化 , 均存在 3個月的顯著 變化周期 , 上層和整個斷面的變化周期尤為顯著。(5) 基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù) , 通過一元線性回歸分析等方法 , 并計算 1993-2006 年各年的平均凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等。 1993-2006 年各年 的平均凈水通量 , 上層由太平洋西向流入南海 , 每年增加 0.155sv; 中層由南海東 向流入太平洋 , 每年減小 0.085sv; 深層和整個斷面由太平洋西向流入南海 , 每年 分別減少 0.251sv 和 0.011

9、sv 。1993-2006 年各年平均的凈熱通量 , 上層和整個斷面由太平洋西向流入南海 每年分別增加O.OIIpw、0.008pw。中層,在1993-2001年和2006年各年表現(xiàn)為 由南海東向流入太平洋 , 每年減小 0.003pw;2001-2005 年各年表現(xiàn)為由太平洋西 向流入南海 , 每年增加 0.003pw。深層,由太平洋西向流入南海 ,每年減小 0.006pw。 1993-2006年各年平均的 凈鹽通量 , 上層由太平洋西向流入南海 , 每年增加 5.463gg/s; 中層由南海東向流 入太平洋 , 每年減小 2.963gg/s; 深層和整個斷面由太平洋西向流入南海 , 每年分

10、 別減少 8.807gg/s 和 0.381gg/s。(6) 基于流速、溫度、鹽度、風場、海面高度和 enso 等數(shù)據(jù) , 通過相關(guān)分析 和空間分析等方法 ,分析得出上層、中層、深層和整個斷面 ,各層的 1993-2006 年各年平均 1-12 月、 1993-2006 年各年 1-12 月、 1993-2006 年各年平均的凈水 通量與凈熱通量、 凈水通量與凈鹽通量的相關(guān)性顯著。 但深層的 1993-2006年各 年 1-12 月、 1993-2006 年各年平均的凈水通量與凈熱通量的相關(guān)系數(shù)相對較小。季風與上層、 季風與整個斷面的凈水通量、 凈熱通量、 凈鹽通量的相關(guān)性較 強。季風與中層凈熱通量的相關(guān)性較強 ,但季風與中層凈水通量和凈鹽通量的相 關(guān)性不顯著。呂宋海峽海面高度場 , 較明顯的反映了 1-12 月各月上層水交換流場形態(tài)結(jié) 構(gòu)的空間變化。斷面上層的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量與 Ni?o3.4 區(qū) SST 指數(shù)的相關(guān)系數(shù),均表現(xiàn)為當滯后Ni?o3.4區(qū)SST指數(shù)4-8個月時,相關(guān)系數(shù)超過 了98%的