南海表層鹽度季節(jié)變化機(jī)制分析

傅圓圓 楊 超 張坤蘭＊ 張浩男 姚 遠(yuǎn) 譚法啟

（國家海洋局秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，河北 秦皇島066002）

0 引言

海洋鹽度變化不僅在水循環(huán)中起著重要的作用，也是影響水循環(huán)潛在過程的重要指示[1]，長時間尺度的鹽變化可以反映氣候和水循環(huán)的變化[2]。

西太平洋通過呂宋海峽在各個層次上存在顯著的水交換，伴隨著熱量和鹽度影響南海溫各層次上存在顯著的水交換，伴隨著熱量和鹽度交換，影響南海溫鹽的變異以及動力學(xué)交換[3]。曾麗麗等[4]人在文章中指出南海上層鹽度對夏季降雨的響應(yīng)有滯后性。郭敬等人基于客觀分析和同化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)南?；旌蠈欲}度季節(jié)變化的主要影響因素是降雨和水平流，其數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)南?；旌蠈欲}度季節(jié)變化的主要影響因素是降雨和水平流，其中南海北部混合層鹽度主要受到蒸發(fā)降雨的影響，其次是水平平流[5]。

基于模式和客觀分析數(shù)據(jù)研究南海表層鹽度的季節(jié)變化以及局部變化，探討南海表層鹽度的變化特征，分析其季節(jié)變化的機(jī)制。

1 數(shù)據(jù)來源

本文還采用了Met office的EN4和Ishii客觀分析鹽度數(shù)據(jù)。EN4融合了世界海洋數(shù)據(jù)庫（簡稱WOD09）、全球溫度和鹽剖面計劃（簡稱GTSPP）、地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實時觀測序列（簡稱Argo）的鹽度廓線數(shù)據(jù)，該的鹽度廓線數(shù)據(jù)，該集主要包括了1900——2016年全球海洋溫鹽月平均資料，水分辨率是1°×1°，垂向分為42層[6]。本文選取1993年1月~2012年12月。

本文采用的Ishii溫鹽數(shù)據(jù)集的時間長度為1945年1月~2012年12月。它主要基于WOD和WOA溫鹽資料以及海表面溫度、ARGO浮標(biāo)數(shù)據(jù)，該集還經(jīng)過了XBT深度訂正[7]。本文選取1993年1月~2012年12月。

本文降水資料還采用了TRMM雷達(dá)降雨資料，TRMM計劃由美國宇航局和日本宇航局聯(lián)合發(fā)起，衛(wèi)星于1997年11月28日成功發(fā)射本研究采用TRMM3B42衛(wèi)星雷達(dá)降雨產(chǎn)品，該數(shù)據(jù)的空間網(wǎng)格分辨率為0.125°×0.125°。時間步長為3 h。本文選取1998年1月~2012年12月。

蒸發(fā)數(shù)據(jù)是歐洲中期天氣預(yù)報中心（簡稱ECMWF）提供的逐日蒸發(fā)數(shù)據(jù)，水平分辨率1°×1°，本文采用了月平均數(shù)據(jù)。

本文采用了日本OFES月平均的表層鹽度數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)分析

2．1 南海表層鹽度季節(jié)變化

南海表層鹽度的季節(jié)變化明顯，比較明顯的高值區(qū)位于南海北部呂宋海峽以西海域，這與黑潮入侵、蒸發(fā)攪拌以及次表層高鹽水夾卷到表層等有關(guān)，其中冬季黑潮入侵最強(qiáng)，表層鹽度最高，夏季黑潮入侵最弱和降雨較強(qiáng)，表層鹽度達(dá)到最低值[8]。而南海南部以及北部灣區(qū)域鹽度較低，鹽度的變化主要與徑流以及降水有關(guān)。呂宋島以西的表層鹽度，在夏季達(dá)到全年最小值，這與地形效應(yīng)引起的強(qiáng)降雨有關(guān)[9]。十月份開始該區(qū)域受到?？寺槲挠绊?，上升流把混合層底的高鹽水帶到混合層，表層鹽度升高，表層低鹽水消失。南海表層鹽度的變化主要受到凈淡水通量、水平平流以及混合層深度變化引起的夾卷效應(yīng)影響，其中淡水強(qiáng)迫和平流對南海表鹽的影響較大。

受季風(fēng)、地形等影響，南海地區(qū)的降雨具有顯著的季節(jié)變化。南海的邊界上分布許多狹長的山脈，如南海東部菲律賓群島上的山脈和西南部中南半島的安南山脈。受地形的影響，南海降雨在空間上呈不均勻分布。在南海西南部，冬季降雨強(qiáng)于夏季降雨，而呂宋島以西，夏季降雨強(qiáng)于冬季降雨。隨著夏季風(fēng)的爆發(fā)，降雨帶向北移動，當(dāng)夏季西南季風(fēng)和東邊界的山脈接觸時，富含水汽的空氣被抬升，使得呂宋島以西產(chǎn)生強(qiáng)對流和降雨，并持續(xù)到9月份。中南半島安南山脈東側(cè)的海區(qū)，降雨量顯著低于周邊海區(qū)，其處于山脈的背風(fēng)面降雨顯著減少[10]。秋末冬初，降雨帶南移，南海北部蒸發(fā)量較大。東北季風(fēng)遇到中南半島的安南山脈，南海西部沿岸降雨明顯增加，而呂宋島以西的海區(qū)，基本沒有降雨發(fā)生。冬季和春季，南海海盆的降雨稀少，只有加里曼丹島附近有少量降雨，而南海北部冬季的蒸發(fā)明顯。

圖2所示，冬季南海除南部外，大部分海域蒸發(fā)大于降水，這與鹽度的分布有很好的對應(yīng)關(guān)系（見圖1）。夏季在呂宋島以西，降雨強(qiáng)于蒸發(fā)，與該區(qū)的低鹽度對應(yīng)?？傮w來講，南海淡水通量的分布與表層鹽度的分布有較好的對應(yīng)關(guān)系，說明淡水通量對南海表層鹽度季節(jié)變化影響顯著。

圖1 南海表層鹽度的季節(jié)變化（單位：PSU）

圖2 凈淡水通量的季節(jié)變化（蒸發(fā)減降水，單位：m/month）

2.2 呂宋島以西表層鹽度季節(jié)變化及其機(jī)制分析

在呂宋島以西，表層鹽度5月達(dá)到最大。隨著5月份南海夏季風(fēng)爆發(fā)，受西南季風(fēng)和地形的影響，呂宋島以西5月份開始有0.4 mm/h的強(qiáng)降雨，鹽度在6月份開始降低，鹽度對淡水通量的響應(yīng)時間有一個月的滯后。隨著夏季降雨的增加，呂宋以西鹽度持續(xù)下降，8月份達(dá)到最小值，這說明了呂宋島以西夏季出現(xiàn)的低鹽水與強(qiáng)降雨有關(guān)。8月后，降水減弱而蒸發(fā)開始加強(qiáng)，表層鹽度在9月份開始增大。11月份至次年的4月份，蒸發(fā)大于降雨，呂宋島以西的表層鹽度持續(xù)升高。本文下一步將基于OFES數(shù)據(jù)對呂宋島以西的表層鹽度的季節(jié)變化的機(jī)制進(jìn)行診斷。

基于OFES數(shù)據(jù)對呂宋島以西的表層鹽度變化的診斷分析表明，水平平流和淡水強(qiáng)迫對表層鹽度有明顯的貢獻(xiàn)，其中淡水強(qiáng)迫占主導(dǎo)，垂向平流對此處表層鹽度的貢獻(xiàn)很?。ㄒ妶D3）。1~3月，呂宋島以西的表層鹽度增加，鹽度的增加主要與淡水通量有關(guān)，也就是與強(qiáng)的蒸發(fā)有關(guān)；四月份表層鹽度下降，鹽度的下降主要與水平平流有關(guān)；5~9月，表層鹽度一直在下降，這與此處5~9月份強(qiáng)降雨有關(guān)，其中5~7月，水平平流對鹽度的下降有貢獻(xiàn)。如圖4所示。10月到次年的1月，表層鹽度逐漸增加，而淡水強(qiáng)迫的貢獻(xiàn)較小。水平平流在8月到次年1月對表層鹽度有正的貢獻(xiàn)，說明10月到次年1月的表層鹽度升高與水平平流有關(guān)，水平平流主導(dǎo)表層鹽度的增加。綜上所述，2~9月，呂宋島以西的表層鹽度變化受淡水強(qiáng)迫主導(dǎo)；而在10月到次年1月，水平平流主導(dǎo)；次表層的鹽度對表層鹽度貢獻(xiàn)較小。如圖5所示。

圖3 呂宋島以西的表層鹽度月平均變化（單位：PSU）

圖4 呂宋島以西降雨和蒸發(fā)的月平均變化（單位：m/month）

圖5 呂宋島以西表層鹽度收支

3 結(jié)論

南海表層鹽度的季節(jié)變化明顯，高值區(qū)位于南海北部呂宋海峽以西，這與黑潮入侵、蒸發(fā)攪拌以及次表層高鹽水上升到表層等有關(guān)，其中冬季黑潮入侵最強(qiáng)，表層鹽度最高，夏季黑潮入侵最弱和降雨較強(qiáng)，表層鹽度達(dá)到最低值。呂宋島以西的表層鹽度，在夏季達(dá)到全年最小值，這是與地形效應(yīng)產(chǎn)生降雨有關(guān)。鹽度收支分析表明，呂宋島以西的表層鹽度在2~9月，淡水強(qiáng)迫占主導(dǎo)作用；而在10月到次年1月，水平平流主導(dǎo)；垂向平流對表層鹽度貢獻(xiàn)較小。