東中國海熱通量及熱收支變化研究.pdf

1、東中國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,沿東中國海陸架外緣和陸坡之間向北流動,對中國近海的溫鹽和環(huán)流結構產(chǎn)生重要的影響。在東中國海環(huán)流系統(tǒng)中,黑潮、臺灣暖流、對馬暖流及黃海暖流等共同組成東中國海的外海流系,構成海水進出東中國海的主要通道。深入研究這樣一個復雜的海洋系統(tǒng)中海氣之間相互作用的特征和機制以及大洋對陸架邊緣海的影響,將更好的理解黑潮在東中國海物理環(huán)境場變化中的作用,有助于我們認識

2、大尺度海洋環(huán)流及海氣相互作用,具有重要的科學意義。本文在回顧前人研究的基礎上,從熱通量和熱收支的角度對黑潮及中國東部陸架邊緣海進行研究。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,揭示東中國海海表面熱通量的季節(jié)變化規(guī)律,通過分析季節(jié)時間尺度上海表面溫度變化與海表面熱通量的關系,研究黑潮平流項在海表面溫度和海表面熱通量變化中的控制機制,揭示黑潮在西北太平洋陸架邊緣海海氣耦合系統(tǒng)中的關鍵作用?；陂L時間序列的海表面熱通量資料以及海洋再分

3、析資料,分析東中國海海域潛熱通量的長期變化特征,并探討與局地和太平洋海域影響因素的關系。從黑潮對東中國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,進一步認識中國東部陸架海環(huán)流,溫度和鹽度結構以及熱量收支情況,確定黑潮向陸架熱量通量輸運及變化的成因及動力過程,探討東中國海熱含量在年際時間尺度上變化特征及影響因素。為了理解東中國海海表面熱通量和海表面溫度的季節(jié)變化特征及變化機制,利用來自客觀分析海氣熱通量產(chǎn)品(OAFlux)和

4、國際衛(wèi)星云氣候計劃(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系,東中國?？梢员环譃閮蓚€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迫;而在黑潮及其延伸體海區(qū),熱通量是對由平流引起的海表面溫度變化的響應。海氣比濕差是聯(lián)系海表面熱通量和海表面溫度的關鍵變量,并解釋了沿黑潮

5、海域的最大失熱。黑潮的熱量輸運使得沿黑潮及其延伸體失熱時間更長。海洋熱含量的正異常值與在黑潮流域的最大失熱相對應。研究認為海洋熱平流項決定了熱含量的基本變化,進而決定了海表面凈熱通量的基本變化。在年際以上時間尺度上,利用1958-2008年OAFlux潛熱通量資料,分析了東中國海海域潛熱通量的長期變化特征,并探討了與局地和太平洋海域影響因素的關系。結果表明:近50年東中國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)風場的變化,發(fā)現(xiàn)其風應力旋度與東中國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,表明可能是北太平洋風應力旋度的變化而不是東中國海域風場的變化導致了潛熱的長期增加。超前和滯后相關分析表明,東中國潛熱通量的變化比北太平洋風應力旋度的變化存在4年左右的延遲,可能是副熱帶環(huán)流對風場變化調(diào)整所需的時間。在海表面熱通量研究的基礎上,利用在東中國海局部加密的全球海洋模式,我們研究了東中國海的熱量收支

7、情況。模式結果表明穿過臺灣海峽,對馬海峽以及臺灣和日本之間200米等深線的時間平均的溫度通量分別為0.20PW,0.21PW和0.05PW。進入東中國海的剩余熱通量為0.04PW,這與時間平均的海表面失熱相平衡。穿過200米等深線的渦動溫度通量為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來源,黑潮在臺灣以東的入侵和九州島西南的入侵。由風應力引起的東中國海中的Ekman溫度通量與黑潮向岸的溫度通量表現(xiàn)出相同的季