南海表層鹽度季節變化機制分析

傅圓圓 楊 超 張坤蘭＊ 張浩男 姚 遠 譚法啟

（國家海洋局秦皇島海洋環境監測中心站，河北 秦皇島066002）

0 引言

海洋鹽度變化不僅在水循環中起著重要的作用，也是影響水循環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有滯后性。郭敬等人基于客觀分析和同化數據發現南海混合層鹽度季節變化的主要影響因素是降雨和水平流，其數據發現南海混合層鹽度季節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降雨的影響，其次是水平平流[5]。

基于模式和客觀分析數據研究南海表層鹽度的季節變化以及局部變化，探討南海表層鹽度的變化特征，分析其季節變化的機制。

1 數據來源

本文還采用了Met office的EN4和Ishii客觀分析鹽度數據。EN4融合了世界海洋數據庫（簡稱WOD09）、全球溫度和鹽剖面計劃（簡稱GTSPP）、地轉海洋學實時觀測序列（簡稱Argo）的鹽度廓線數據，該的鹽度廓線數據，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溫鹽數據集的時間長度為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浮標數據，該集還經過了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雷達降雨資料，TRMM計劃由美國宇航局和日本宇航局聯合發起，衛星于1997年11月28日成功發射本研究采用TRMM3B42衛星雷達降雨產品，該數據的空間網格分辨率為0.125°×0.125°。時間步長為3 h。本文選取1998年1月~2012年12月。

蒸發數據是歐洲中期天氣預報中心（簡稱ECMWF）提供的逐日蒸發數據，水平分辨率1°×1°，本文采用了月平均數據。

本文采用了日本OFES月平均的表層鹽度數據。

2 數據分析

2．1 南海表層鹽度季節變化

南海表層鹽度的季節變化明顯，比較明顯的高值區位于南海北部呂宋海峽以西海域，這與黑潮入侵、蒸發攪拌以及次表層高鹽水夾卷到表層等有關，其中冬季黑潮入侵最強，表層鹽度最高，夏季黑潮入侵最弱和降雨較強，表層鹽度達到最低值[8]。而南海南部以及北部灣區域鹽度較低，鹽度的變化主要與徑流以及降水有關。呂宋島以西的表層鹽度，在夏季達到全年最小值，這與地形效應引起的強降雨有關[9]。十月份開始該區域受到埃克曼抽吸的影響，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影響，其中淡水強迫和平流對南海表鹽的影響較大。

受季風、地形等影響，南海地區的降雨具有顯著的季節變化。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，冬季降雨強于夏季降雨，而呂宋島以西，夏季降雨強于冬季降雨。隨著夏季風的爆發，降雨帶向北移動，當夏季西南季風和東邊界的山脈接觸時，富含水汽的空氣被抬升，使得呂宋島以西產生強對流和降雨，并持續到9月份。中南半島安南山脈東側的海區，降雨量顯著低于周邊海區，其處于山脈的背風面降雨顯著減少[10]。秋末冬初，降雨帶南移，南海北部蒸發量較大。東北季風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，基本沒有降雨發生。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明顯。

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

圖1 南海表層鹽度的季節變化（單位：PSU）

圖2 凈淡水通量的季節變化（蒸發減降水，單位：m/month）

2.2 呂宋島以西表層鹽度季節變化及其機制分析

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

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

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