發(fā)布時間：2017-12-18 15:06

  本文關(guān)鍵詞：呂宋海峽水交換的時空變化特征及其影響機理研究

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【摘要】：氣候變化已經(jīng)成為當今時代具有決定性意義的問題。海洋在氣候系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。西北太平洋與南海的水交換,對我國及其它國家沿海區(qū)域的氣候環(huán)境變化、生態(tài)和經(jīng)濟等具有重要意義,成為當前研究的熱點問題。呂宋海峽是西北太平洋與南海水交換的唯一深水通道,呂宋海峽成為研究的熱點區(qū)域。揭示季風區(qū)海洋季節(jié)、年際的變率和氣候態(tài)的變化趨勢是世界氣候研究計劃(WCRP)的核心計劃的重要科學問題之一。關(guān)于呂宋海峽水交換的研究,主要集中在較短時間段內(nèi),上層水通量及其影響機理研究等方面。本研究以呂宋海峽作為研究區(qū)域,選取120°E斷面對呂宋海峽各層水交換溫、鹽、流的時空變化進行研究,討論了季風、海面高度、ENSO等因素對呂宋海峽各層水交換的影響作用,具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù),通過EOF空間分析、相關(guān)分析,并計算各層年平均1-12月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等,討論呂宋海峽水交換縱向各層水交換的流場、溫度和鹽度分布的變化,探討凈水通量、凈熱通量和凈鹽通量及其結(jié)構(gòu)的月際、季節(jié)變化。21.5°N以南的300 m以深和21.5°N以北的1000 m以淺海域,常年存在著南海水東向流入太平洋。上層、深層和整個斷面的凈水通量、凈熱通量和凈鹽通量,幾乎均為由太平洋西向流入南海,均為冬季最大,春季和秋季次之,夏季最小。中層,除10-12月外,全年其它各月均為由南海東向流入太平洋,春季最大,夏季和秋季次之,冬季最小。(2)通過分析呂宋海峽水交換結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)呂宋海峽凈水通量和凈鹽通量的縱向結(jié)構(gòu)變化較為一致,均呈現(xiàn)三種類型。1-5月和8-11月,呈上層和深層由太平洋西向流入南海,中層由南海東向流入太平洋的“三明治”結(jié)構(gòu)。6-7月,呈上層由太平洋西向流入南海,中層和深層由南海東向流入太平洋的兩層結(jié)構(gòu)。12月,呈各層均為由太平洋西向流入南海的單層結(jié)構(gòu)。年平均凈水通量、凈鹽通量均呈“三明治”結(jié)構(gòu)。全年整體來看,以“三明治”結(jié)構(gòu)為主,還出現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu)和單層結(jié)構(gòu),各月凈水通量、凈鹽通量結(jié)構(gòu)的變化并不完全一致。呂宋海峽水交換凈熱通量的縱向結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)四種不同類型。在1-5月和9月,斷面凈熱通量呈上層和深層由太平洋西向流入南海,中層由南海東向流入太平洋的“三明治”結(jié)構(gòu)。6月,各層凈熱通量均為由南海東向流入太平洋,也為單層結(jié)構(gòu)。7-8月,呈上層由太平洋西向流入南海,中層和深層由南海東向流入太平洋的兩層結(jié)構(gòu)。10-12月,各層凈熱通量均為由太平洋西向流入南海,呈單層結(jié)構(gòu)。年平均凈熱通量呈“三明治”結(jié)構(gòu)。全年整體來看,呂宋海峽凈熱通量以“三明治”結(jié)構(gòu)為主,還出現(xiàn)兩層結(jié)構(gòu)和兩種類型的單層結(jié)構(gòu),各月凈熱通量結(jié)構(gòu)的變化并不完全一致。各層12月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均是由太平洋西向流入南海。全年各月來看,凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均以“三明治”結(jié)構(gòu)為主,但各月凈水通量結(jié)構(gòu)、凈熱通量結(jié)構(gòu)、凈鹽通量結(jié)構(gòu),以及各通量結(jié)構(gòu)之間的變化并不完全一致。(3)基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù),通過一元線性回歸分析和曲線擬合等方法,并計算1993-2006年各月凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等,分析得出1993-2006年各月的長期變化特征和變化率;采用小波分解和消噪濾波等方法,討論了各層凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量的變化趨勢;利用小波變換分析法,分析得出具體的變化周期。1993-2006年各月凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量,在上層、深層和整個斷面,均表現(xiàn)為以太平洋西向流入南海為主;在中層,表現(xiàn)為以南海東向流入太平洋為主。上層、中層和整個斷面的凈水通量,由南海東向流入太平洋呈減小趨勢,由太平洋西向流入南海呈增加趨勢,變化率數(shù)值分別為0.0129sv/月、0.008sv/月和0.0003sv/月。深層與其它各層的變化趨勢相反,變化率數(shù)值為0.02sv/月。上層、中層和整個斷面的凈熱通量,由南海東向流入太平洋呈減小趨勢,由太平洋西向流入南海呈增加趨勢,變化率數(shù)值分別為0.0009pw/月、0.0003pw/月和0.0007pw/月。深層與其它各層的變化趨勢相反,變化率數(shù)值為0.0004pw/月。上層、中層和整個斷面的凈鹽通量,由南海東向流入太平洋呈減小趨勢,由太平洋西向流入南海呈增加趨勢,變化率數(shù)值分別為0.456gg/s/月、0.273gg/s/月、0.011gg/s/月。深層與其它各層的變化趨勢相反,變化率數(shù)值為0.718gg/s/月。(4)1993-2006年各月的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量,在上層、深層和整個斷面,由太平洋西向流入南海,各年的峰值出現(xiàn)在各年的冬季。在中層,由南海東向流入太平洋,各年的峰值出現(xiàn)在各年的夏季和春季。各層凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均表現(xiàn)出較強的季節(jié)變化,均存在3個月的顯著變化周期,上層和整個斷面的變化周期尤為顯著。(5)基于流速、溫度和鹽度等數(shù)據(jù),通過一元線性回歸分析等方法,并計算1993-2006年各年的平均凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量等。1993-2006年各年的平均凈水通量,上層由太平洋西向流入南海,每年增加0.155sv;中層由南海東向流入太平洋,每年減小0.085sv;深層和整個斷面由太平洋西向流入南海,每年分別減少0.251sv和0.011sv。1993-2006年各年平均的凈熱通量,上層和整個斷面由太平洋西向流入南海,每年分別增加0.011pw、0.008pw。中層,在1993-2001年和2006年各年表現(xiàn)為由南海東向流入太平洋,每年減小0.003pw;2001-2005年各年表現(xiàn)為由太平洋西向流入南海,每年增加0.003pw。深層,由太平洋西向流入南海,每年減小0.006pw。1993-2006年各年平均的凈鹽通量,上層由太平洋西向流入南海,每年增加5.463gg/s;中層由南海東向流入太平洋,每年減小2.963gg/s;深層和整個斷面由太平洋西向流入南海,每年分別減少8.807gg/s和0.381gg/s。(6)基于流速、溫度、鹽度、風場、海面高度和enso等數(shù)據(jù),通過相關(guān)分析和空間分析等方法,分析得出上層、中層、深層和整個斷面,各層的1993-2006年各年平均1-12月、1993-2006年各年1-12月、1993-2006年各年平均的凈水通量與凈熱通量、凈水通量與凈鹽通量的相關(guān)性顯著。但深層的1993-2006年各年1-12月、1993-2006年各年平均的凈水通量與凈熱通量的相關(guān)系數(shù)相對較小。季風與上層、季風與整個斷面的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量的相關(guān)性較強。季風與中層凈熱通量的相關(guān)性較強,但季風與中層凈水通量和凈鹽通量的相關(guān)性不顯著。呂宋海峽海面高度場,較明顯的反映了1-12月各月上層水交換流場形態(tài)結(jié)構(gòu)的空間變化。斷面上層的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量與Ni?o3.4區(qū)SST指數(shù)的相關(guān)系數(shù),均表現(xiàn)為當滯后Ni?o3.4區(qū)SST指數(shù)4-8個月時,相關(guān)系數(shù)超過了98%的置信水平檢驗,其中滯后6個月時的相關(guān)系數(shù)最高,相關(guān)系數(shù)分別為0.277、0.264、0.277,與ENSO均為正相關(guān)。呂宋海峽上層凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量均表現(xiàn)為滯后ENSO約半年左右。中層、深層和整個斷面的凈水通量、凈熱通量、凈鹽通量與Ni?o3.4區(qū)SST指數(shù)的相關(guān)系數(shù),均未超過98%的置信水平檢驗。
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P731.2

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