南海聲速主躍層的時空分布

趙世梅

[摘 要]聲速躍層對水下通信和潛艇的隱蔽及進攻具有極重要的積極作用。本文利用SODA資料，定量、直觀地分析和討論整個南海范圍內(nèi)聲速躍層的分類及時空變化特征。發(fā)現(xiàn)：冬季主躍層無躍區(qū)全年最多，主要分布在近海淺水區(qū)，躍層范圍為一年中最小，躍層深度超過70m的躍層范圍為全年最廣，分布較均勻。春季主躍層深度是一年中全場平均值最淺的季節(jié)，在近岸和陸架海區(qū)，主躍層厚度一般不超過10m。夏季主躍層范圍全年最大，深度較淺，40m躍層深度等值線可以作為分界線，其東南部和西北部呈現(xiàn)相反的變化，厚度基本都在50m以上，為全年最厚。秋季主躍層范圍介于春季和夏季之間，深度比春季深，強度比春季強。

[關(guān)鍵詞]南海聲速主躍層、發(fā)生概率、深度分布、時空變化

中圖分類號：P733.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0355-02

1 前言

南海面積約350萬平方公里，海底地勢西北高，中部和東南低。從南海周邊向中央，依次分布著大陸架，島架，大陸坡，島坡以及深海盆地。復雜的海底地貌，使得南海環(huán)流和躍層分布有特殊性。

隨著衛(wèi)星高度計資料廣泛使用，溫度、密度、鹽度等海洋躍層的空間分布特征、季節(jié)變化規(guī)律及影響機制不斷被揭示[2～3]，然而對南海海域聲速躍層結(jié)構(gòu)和季節(jié)變化規(guī)律研究較少。本文試圖利用SODA資料，定量、直觀地分析和討論整個南海范圍內(nèi)聲速躍層的分類及時空變化特征。

2 數(shù)據(jù)和方法

SODA數(shù)據(jù)在研究海洋聲場結(jié)構(gòu)方面具有非常好的優(yōu)越性[2]，資料水平方向上分辨率為0.5°×0.5°，垂直方向上分辨率為不等間距，從下向上共40層。資料的覆蓋時段為1958年1月至2007年12月，共50年（600個月）。

海水聲速是溫度，鹽度，海水壓強的函數(shù)。本文首先用GrADS軟件提取SODA資料中溫度、鹽度數(shù)據(jù)，然后應用Saunders， P.M.（1981）經(jīng)驗公式計算出南海區(qū)域格點的海水壓強，將海水深度h轉(zhuǎn)換為海水壓強P，然后結(jié)合Chen-Millero[3]公式計算每個月南海區(qū)域格點的聲速序列，并取年平均最后得到50年氣候平均的聲速序列資料。

本文首先計算了南海海區(qū)（98.75°～122.25°E，-1.25°～24.25°N）聲速躍層逐月頻率分布。根據(jù)南海海區(qū)的氣候、聲速剖面的年侯變化特征[2]，對躍層上界深度、厚度、強度等躍層的三項示性特征的時空變化規(guī)律進行探索、分析。由于春秋季節(jié)，三種類型躍層的厚度和強度變化不明顯，故略去春秋季節(jié)三種類型躍層的厚度和強度的空間分布圖。

3 聲速主躍層的時空變化

由1958-2007年50年南海主躍層四個季節(jié)代表月份的發(fā)生概率分布圖（圖略）分析發(fā)現(xiàn)，全年18°N以南，108°E以東的南海海域主躍層發(fā)生的概率在90%以上，沒有呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征。但是18°N以北的北路坡，南海南部的巽他陸架和加里曼丹島北部島架卻存在明顯的季節(jié)性變化。冬季，南海北陸架，巽他陸架海域躍層出現(xiàn)概率均在30%以下。

春季，主躍層出現(xiàn)概率大于80%的區(qū)域開始向北向西延伸，到5月北陸坡海域完全在80%以上。春季南海太陽輻射增強，海水開始升溫，隨著表層溫度的升高，海水層化逐漸形成，但由于4月份東北季風明顯減退，西南季風尚未完全建立，南海海域風速為一年中最小，風力產(chǎn)生的海水混合[8]也最弱，混合層水在西北陸架區(qū)堆積的現(xiàn)象遠不如冬季顯著。

夏季，受潮混合作用，垂直混合均勻，主躍層出現(xiàn)概率達到最高，分布范圍最廣，幾乎遍布整個海域，概率低于90%的區(qū)域主要集中在巽他陸架淺水區(qū)，概率低于20%的區(qū)域主要位于泰國灣、湄公河出?？诟浇年懠芎图永锫u以西的淺灘區(qū)。由圖1第三幅圖（夏季）可見，在南海中部，躍層的深度較淺，主要因為海域的海表風應力在6月份減小至0.1 N/m2，并且伴隨上層海水溫度升高， 西南季風相比冬季風風速較小，形成較穩(wěn)定的海水層結(jié)，不利于垂向混合的發(fā)展。在呂宋島西北海域始終存在一高值區(qū)，基本與反氣旋渦相對應。在躍層深度40m等值線南側(cè)存在明顯的躍層深度高值區(qū)（超過60m），此高值區(qū)基本與南沙反氣旋相對應，這是由于夏季南海南部受西南季風驅(qū)動，出現(xiàn)反氣旋式環(huán)流，南海西邊界流向北，與冬季相比呈現(xiàn)明顯的季節(jié)反轉(zhuǎn)。

秋季，概率小于60%的區(qū)域從湄公河沿海區(qū)域向巽他陸架南部延伸，在泰國灣與湄公河沿岸的海域出現(xiàn)無主躍區(qū)。秋季，南海海域太陽日輻射量逐漸減少，海水吸熱量日趨減少，這期間是南海的臺風季節(jié)，水溫開始下降，風浪擾動加速了表層熱量向深層傳導。表層海水因水溫下降密度增大而下沉，混合層日漸加厚，等溫層逐漸向深處延伸[7]。由圖1第四幅圖（秋季）可見，存在一條北部寬、南部窄貫穿南海海盆呈NE—SW走向的上界躍層深度值的分界線[6]， 高值區(qū)位于分界線的東南側(cè)， 低值區(qū)在其西北側(cè)。

4 結(jié)論

通過對南海海域聲速躍層發(fā)生概率及季節(jié)變化的分析，初步得到以下結(jié)論：

1）冬季主躍層無躍區(qū)全年最多，主要分布在近海淺水區(qū)，躍層范圍為一年中最小，躍層深度超過70m的躍層范圍為全年最廣，分布較均勻。

2）春季主躍層深度是一年中全場平均值最淺的季節(jié)，在近岸和陸架海區(qū)，主躍層厚度一般不超過10m。

3）夏季主躍層范圍全年最大，深度較淺，40m躍層深度等值線可以作為分界線，其東南部和西北部呈現(xiàn)相反的變化，厚度基本都在50m以上，為全年最厚，主躍層強度在大部分海區(qū)加強，與全年其他季節(jié)相比，強度值達到最大。

4）秋季主躍層范圍與夏季相比，范圍明顯縮小，但較春季大，深度的低值區(qū)開始出現(xiàn)，深度比春季深，躍層強度比春季強。

參考文獻

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