東中國(guó)海熱通量及熱收支變化研究.pdf

1、東中國(guó)海位于北太平洋西側(cè),擁有世界上最寬廣的陸架海域之一。黑潮作為北太平洋重要的西邊界流,沿東中國(guó)海陸架外緣和陸坡之間向北流動(dòng),對(duì)中國(guó)近海的溫鹽和環(huán)流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要的影響。在東中國(guó)海環(huán)流系統(tǒng)中,黑潮、臺(tái)灣暖流、對(duì)馬暖流及黃海暖流等共同組成東中國(guó)海的外海流系,構(gòu)成海水進(jìn)出東中國(guó)海的主要通道。深入研究這樣一個(gè)復(fù)雜的海洋系統(tǒng)中海氣之間相互作用的特征和機(jī)制以及大洋對(duì)陸架邊緣海的影響,將更好的理解黑潮在東中國(guó)海物理環(huán)境場(chǎng)變化中的作用,有助于我們認(rèn)識(shí)

2、大尺度海洋環(huán)流及海氣相互作用,具有重要的科學(xué)意義。本文在回顧前人研究的基礎(chǔ)上,從熱通量和熱收支的角度對(duì)黑潮及中國(guó)東部陸架邊緣海進(jìn)行研究。利用已有的客觀分析海氣熱通量數(shù)據(jù)和海洋同化資料,揭示東中國(guó)海海表面熱通量的季節(jié)變化規(guī)律,通過分析季節(jié)時(shí)間尺度上海表面溫度變化與海表面熱通量的關(guān)系,研究黑潮平流項(xiàng)在海表面溫度和海表面熱通量變化中的控制機(jī)制,揭示黑潮在西北太平洋陸架邊緣海海氣耦合系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用?；陂L(zhǎng)時(shí)間序列的海表面熱通量資料以及海洋再分

3、析資料,分析東中國(guó)海海域潛熱通量的長(zhǎng)期變化特征,并探討與局地和太平洋海域影響因素的關(guān)系。從黑潮對(duì)東中國(guó)海熱通量和熱收支的角度探討東海陸架邊緣海與黑潮的相互作用,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)中國(guó)東部陸架海環(huán)流,溫度和鹽度結(jié)構(gòu)以及熱量收支情況,確定黑潮向陸架熱量通量輸運(yùn)及變化的成因及動(dòng)力過程,探討東中國(guó)海熱含量在年際時(shí)間尺度上變化特征及影響因素。為了理解東中國(guó)海海表面熱通量和海表面溫度的季節(jié)變化特征及變化機(jī)制,利用來自客觀分析海氣熱通量產(chǎn)品(OAFlux)和

4、國(guó)際衛(wèi)星云氣候計(jì)劃(ISCCP)的海表面凈熱通量資料,分析了西北太平洋陸架邊緣海海氣熱通量的季節(jié)變化,及其在海表面溫度季節(jié)變化中的作用。海表面凈熱通量的季節(jié)變化由潛熱通量的季節(jié)變化決定?？紤]凈熱通量和海表面溫度的關(guān)系,東中國(guó)海可以被分為兩個(gè)區(qū)域:在黑潮以外近岸海區(qū),海表面溫度的變化由海表面凈熱通量所強(qiáng)迫;而在黑潮及其延伸體海區(qū),熱通量是對(duì)由平流引起的海表面溫度變化的響應(yīng)。海氣比濕差是聯(lián)系海表面熱通量和海表面溫度的關(guān)鍵變量,并解釋了沿黑潮

5、海域的最大失熱。黑潮的熱量輸運(yùn)使得沿黑潮及其延伸體失熱時(shí)間更長(zhǎng)。海洋熱含量的正異常值與在黑潮流域的最大失熱相對(duì)應(yīng)。研究認(rèn)為海洋熱平流項(xiàng)決定了熱含量的基本變化,進(jìn)而決定了海表面凈熱通量的基本變化。在年際以上時(shí)間尺度上,利用1958-2008年OAFlux潛熱通量資料,分析了東中國(guó)海海域潛熱通量的長(zhǎng)期變化特征,并探討了與局地和太平洋海域影響因素的關(guān)系。結(jié)果表明:近50年東中國(guó)海潛熱通量顯著增加,沿黑潮主軸增幅最大。通過分析阿留申低壓區(qū)(30

6、°N-60°N,160°E-140°W)風(fēng)場(chǎng)的變化,發(fā)現(xiàn)其風(fēng)應(yīng)力旋度與東中國(guó)海潛熱通量變化的主要影響因素海氣比濕差存在顯著的正相關(guān),表明可能是北太平洋風(fēng)應(yīng)力旋度的變化而不是東中國(guó)海域風(fēng)場(chǎng)的變化導(dǎo)致了潛熱的長(zhǎng)期增加。超前和滯后相關(guān)分析表明,東中國(guó)潛熱通量的變化比北太平洋風(fēng)應(yīng)力旋度的變化存在4年左右的延遲,可能是副熱帶環(huán)流對(duì)風(fēng)場(chǎng)變化調(diào)整所需的時(shí)間。在海表面熱通量研究的基礎(chǔ)上,利用在東中國(guó)海局部加密的全球海洋模式,我們研究了東中國(guó)海的熱量收支

7、情況。模式結(jié)果表明穿過臺(tái)灣海峽,對(duì)馬海峽以及臺(tái)灣和日本之間200米等深線的時(shí)間平均的溫度通量分別為0.20PW,0.21PW和0.05PW。進(jìn)入東中國(guó)海的剩余熱通量為0.04PW,這與時(shí)間平均的海表面失熱相平衡。穿過200米等深線的渦動(dòng)溫度通量為0.005PW,占總溫度通量的11.2％。黑潮向岸的溫度通量主要有兩個(gè)來源,黑潮在臺(tái)灣以東的入侵和九州島西南的入侵。由風(fēng)應(yīng)力引起的東中國(guó)海中的Ekman溫度通量與黑潮向岸的溫度通量表現(xiàn)出相同的季