南海西北部陆架位于南海北部陆架区域边缘, 包括珠江口以西的粤西近海和海南岛东部海域, 地形复杂, 近岸水体运动活跃, 流场复杂(冯士筰等, 1999)。海区地处热带, 受东亚季风影响, 夏季盛行西南风, 冬季盛行东北风, 水文和环流特性受季节影响明显(王蓉等, 2011; 谢玲玲等, 2012)。作为南海环流的一部分, 西北部陆架环流对物质和能量的输送均有重要作用。同时, 该海域是我国重要的渔业养殖区及军事要塞。因此, 研究南海西北部陆架的水文和环流特征有重要的理论意义和应用价值。

根据前人的研究, 南海西北陆架海区表层水体的温度和盐度呈现显著的季节性分布特征:冬季, 南海西北部近表层水体温度(sea surface temperature, SST)等值线与海岸线大致平行, 水温由西北向东南方向增大, 海区低温带主要分布在大陆沿岸; 近表层水体盐度等值线的分布也大致与岸线平行, 且离岸越远梯度越小; 春季, 因太阳辐射作用加强, 气温总体回升, 整个海区表层的平均温度比冬季稍高, 分布特征与冬季相似; 夏季, 太阳辐射作用进一步增强, 表层海水升温, 南北温差小, 因受季节性沿岸上升流影响, 近岸出现低盐区域, 盐度等值线与岸线平行且近岸密集; 秋季, 西南季风由北向南快速消退减弱, 东北季风逐步形成, 表层水温分布变得复杂(杨海军等, 1998; 王凡等, 2001; 吴日升等, 2002)。

由于季风的影响, 南海西北部陆架流场也存在显著的季节性变化。早期海洋调查认为, 珠江口以西粤西海区的沿岸流夏季向东, 冬季转向西(管秉贤等, 1964)。随着研究进行, 南海西北部陆架又发现了新的环流特征:伍佰瑜(1990)描绘了粤西近海的环流模式, 夏季, 沿岸水做离岸运动, 同时也向西运动, 外海表层和次表层水做近岸运动形成上升流; 冬季, 近岸流减弱并且由于东北季风将外海的表层水加强, 整个海域为外海表层水, 并且从东北向西南流动; 许金电等(2013)认为, 粤西沿岸流流向受季风影响较弱, 除在强夏季风盛行期间, 全年基本向西流动; 其中琼州海峡东部上升流低温区较为明显, 而粤西近岸表层温度较高, 低温范围和低温特征不明显(Li, 1993; 苏纪兰等, 2005)。

谢玲玲等(2012)总结了粤西环流的季节变化, 发现仅有少数研究给出了定量认识:冬季, 粤西沿岸流流幅较窄, 约60—70km, 流速约15—25cm/s; 夏季, 在气旋式环流带动下, 沿岸流流幅增宽到约200km, 流速约20—30cm/s。吴日升等(2002)基于1998年冬季海流观测数据得到南海西北部陆架区上层流速最高可达150cm/s。

综上, 前人研究给出了南海西北部陆架环流的定性认识, 定量观测多集中在粤西沿岸, 对整个陆架的三维流场和水体通量的研究较少。此外, 前人观测多在春夏之际, 冬季的实测数据较少。基于中国科学院南海海洋研究所“实验3”号科学考察船于2012年冬季在南海西北部海区进行的海洋调查, 本文对南海西北部陆架海区冬季的水文特征和流场结构进行了分析, 并对流量、温盐通量等进行了估算。

1 数据与方法 1.1 现场观测

本文所用的温盐和流速数据来源于“实验3号”科学考察船于2012年12月13—20日在南海西北部陆架的调查观测, 调查海区地形和站位如图 1所示。航次对跨陆架方向的7个断面和沿陆架方向的5个断面、共计36个站位进行了温盐深和流场的现场观测。

温度、盐度、深度由海鸟公司生产的SBE911 PlusCTD(Conductivity-Temperature-Depth)测得, 温度的测量精度为0.005℃, 分辨率为0.0001℃, 电导率的测量精度为0.0005s/m, 分辨率为0.00001s/m, 压力的精度为满量程的0.1%, 分辨率为满量程的0.004%。观测数据进行质量控制后垂向平均得到1m间隔的温盐剖面, 并由海水状态方程计算得到位势密度剖面。对位势密度剖面进行3m滑动平均后, 计算浮力频率(即Brunt-V is l 频率), 其中g为重力加速度, ρ为位势密度(冯士筰等, 1999)。

海水流速由RDI公司生产的38kHz-ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers)进行观测, 分辨率为0.001m/s, 精度为0.011m/s。仪器置于水下5m处, 层厚设置为16m, 时间间隔为6s。进行底跟踪校正后的ADCP观测流速为海水相对于测量船的流矢量, 扣除船运动矢量后得到海水绝对流矢量。由于首层观测在水面以下32m处, 近岸水深小于30m的站位无有效流速。本文将16m间隔的流速剖面线性插值到水深30, 50和100m层, 并进一步分解为沿陆架和跨陆架方向的流动, 其中沿陆架方向与纬向夹角为45°。

1.2 卫星遥感及再分析资料

本文对海表面温度的分析采用了英国气象局(UKMO)的卫星和实测资料融合数据OSTIA (http://ghrsst-pp.metoffice.com/pages/latest_analysis/ostia.html), 其空间分辨率为0.125°×0.125°, 时间间隔为1 d; 风场资料则引用了欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)的再分析数据(http://apps.ecmwf.int/datasets/), 空间分辨率为0.25°×0.25°, 时间间隔为1d。

在分析流速时, 本文采用了观测期间AVISO多卫星融合的海面绝对动力高度(Absolute Dynamic Topography, ADT)和绝对地转流速(Absolute Geostrophic velocity, AGeo, https://www.aviso.altimetry.fr/en/data.html)数据, 其空间分辨率为0.25°×0.25°, 时间间隔为1d。

2 结果 2.1 海表面温度和风场分布

受东亚季风控制, 南海西北陆架冬季盛行东北风。由图 2可以看出, 观测期间研究海区海表等温线大致与岸线平行, 温度由近岸向外海逐渐升高, 珠江口附近温度最低。调查期间风向主要为冬季盛行的东北季风, 风速基本在14m/s以下。15日开始东北风减弱并逐渐转为东南风, 期间海表温度略有下降; 25日恢复东北风, 海表温度略有回升。

2.2 温、盐特征 2.2.1 温盐层结水平分布

图 3为不同深度上位势温度、盐度、位势密度(下文提到的温度、密度均为位势温度、位势密度)以及浮力频率N²的水平分布。根据研究区域的水深和层结因素, 选取了5、30、50、100m四个深度。由图 3a可以看到, 调查海区的温度在水深50m以浅大体上由近岸往外海方向递增, 范围为22—27℃, 垂向上由于水体混合较均匀, 不同深度层温度变化不大; 100m层则正好相反, 由外海向近岸方向增大, 范围在18—24℃。珠江口以西受河流径流及西向流影响, 沿岸水温明显低于琼东海区。

盐度由近岸向外海逐渐增大, 珠江口附近由于冲淡水的影响盐度最低, 达30以下; 由图 3b可以看到, 粤西近岸和海南岛东北角站点5m, 30m层盐度较低, 应为河口冲淡水随海流扩散所致, 与以往研究中冬季粤西沿岸表层为西向流的结论一致; 除受径流影响的范围外, 研究海区水深50m以浅的水体盐度范围主要在33—34, 近岸较小外海较大, 而垂向变化不大; 100m层盐度基本在34以上, 也具有明显的近岸向外海增大的趋势。

冬季研究海域水体位势密度受温度影响较大, 在50m以浅大体上为由近岸往外海方向递减, 范围为21—23kg/m³; 在100m深度层则由近岸向离岸方向上递增, 范围在23—25kg/m³。珠江口以西近岸浅水站位上, 受河口冲淡水影响, 位势密度较低, 仅为21.5kg/m³左右, 密度主要受盐度控制; 其他区域位势密度主要受温度影响, 粤西海区密度大于琼东海区。

浮力频率N²由位势密度的垂向梯度计算得出, 各深度层浮力频率水平分布如图 3d所示, 图中填色为log₁₀N²。由图中可以看到, 琼东和粤西海区近岸浅水站位层结均在水深5m层最大, N²值总体在10^-4.5/s²以上; 30m层琼东近岸站位层结略有减小, 珠江口以西近岸站位N²明显减小, 在10^-6—10^-5/s²。由于珠江口低温低盐的冲淡水随向西的沿岸流扩散, 粤西近岸上层水层结较强。结合后文对温度、密度、浮力频率垂向分布的分析(图 4—图 7)可以看到, 受风场、海表面热通量、冲淡水影响和水深限制, 南海西北陆架海域冬季混合层深度较大, 密跃层深度由粤西近岸的5—10m和琼东海区的20m左右向外海逐渐增大, 最大可达120m。因此在各层的浮力频率水平分布上可看到, 50m以浅N²由近岸向外海减小, 且近岸站位浮力频率随深度增大而减小, 深水站位N²则随深度增加逐渐增大, 并在100m层达到最大值, 最深站位N²可达10^-3/s²以上。

2.2.2 温、盐、层结垂向结构

为进一步分析水文特征的垂向结构, 本文在粤西和琼东海域分别选取1个跨陆架方向和1个沿陆架方向断面(共4个断面), 对温盐密和层结的垂向结构进行了分析。

(1) 粤西海区 粤西海区跨陆架方向选取了珠江口向东南离岸方向延伸的Y10断面, 沿陆架方向则选取了近岸的Y01断面(断面及站位信息见图 1)。

跨陆架方向Y10断面观测时间主要集中在2012年12月13—14日。图 4可以看出, 随离岸距离增大, 河口冲淡水的影响逐渐减弱, 温度和盐度同步增大, 温度范围为22—26℃, 盐度为33—35;在100m以浅, 除Y101站外, 其他站点处温、盐、密垂向梯度均不大; Y101站受径流影响较大, 表层水体呈现出低温低盐低密的特性, 次表层水体温盐密快速增加, 层结较强; 近岸Y101, Y102, Y103站表层水体水平温度梯度较大(图 4a, e), 可达0.06℃/km; 而离岸站位上层水体位势温度基本在24.5—25℃; Y107和Y108两个深水站位在100m左右深度上表现出典型的密度跃层特性; Y107站25—75 m深度处等温线明显上凸(图 4e), 站位附近海底地形是阶梯状下降, 且梯度较大, 结合图 9流速分布猜测此处是由于近岸冷水向离岸方向输送过程中遇坡折地形抬升所致。

与较强的盐度和密度梯度相对应, 近岸Y101站在10—15m深度上层结较强, 可达10^-4/s²以上, 深水Y107, Y108站N²极值出现在100m, 接近10^-3/s²(图 4d), 受温度影响较大; 其他站位80m以浅N²变化小, 垂向混合均匀, N²范围在10^-4.5—10^-4/s²。

粤西近岸沿陆架方向Y01断面受珠江口冲淡水影响明显, 温、盐、密均由珠江口向西增大, 温度在21—23.5℃, 盐度在31—33.5, 密度在21.3— 23kg/m³。但该断面中Y301B和Y201站离岸较远, 温度和盐度均较高, 因此断面垂向结构中温、盐、密东西向分布均出现先增大后减小的趋势。冬季珠江口冲淡水在盛行的东北季风的影响下随粤西表层沿岸流向西运动并随沿岸气旋式陆架环流向西向南扩散, 与之相对应, 离岸较近的Y301, Y301A站上层盐度较低, 且随深度增加有所增大(图 5b), Y301站在7—15m深度上存在温度随深度增加的逆温层(图 5a), 可能是由于上层广州湾流出的冷水和下层向岸流动的温度较高的外海水体共同作用所致。由于水深较浅, 该断面垂向混合较均匀, 温、盐、密垂向梯度较小, 层结较弱, 而水平梯度均较大。N²极大值出现在Y301的10m深度上, 接近10^-3/s², 10m以下层结减小且变化范围不大, 在10^-4.5—10^-4/s²。

(2) 琼东海区 琼东海区跨陆架和沿陆架方向分别选取了S02断面和近岸的S04断面(断面及站位信息见图 1)。

跨陆架方向的S02断面深度范围为50—160m, 随着离岸距离增大温度略有增加, 温度和盐度水平梯度均较小。该断面60m以浅水体混合较均匀, 温度范围为24—26℃, 盐度为33—33.5; 60m以深温度和盐度垂向梯度较大, 温度范围在19—26.5℃, 盐度在33.4—34.5(图 6a, b, e, f)。受温盐控制, 位势密度在60m以浅垂向变化较小, 60m以深随深度增加迅速增大, 范围在22—25.5kg/m³(图 6c, g)。与之对应, S02断面层结在60—120m深度范围内较强, 可达10^-3/s²。

沿陆架方向的S04断面位势温度范围为24— 26.5℃, 盐度范围33—33.4。该断面S1和S10站离岸较近, 深度较小, 垂向混合较均匀, 垂向温度梯度较小; 两近岸站位盐度较小, 基本随深度增大而增大。S5站离岸较远深度较大, 表层温度较高, 温度垂向梯度较大; 盐度随深度先略有增大后减小, 垂向梯度很小。该断面位势密度随深度增大而增大, 范围为21.8—22.5kg/m³。参照图 7e, f可知, S1相较于S10为低温高盐站位, 两站密度受温度和盐度共同影响, S5站密度则主要由温度控制。该断面温、盐、密水平方向梯度均较大, 其中S1站密度最大, 向西南逐渐减小。对比图 6和图 7可以看到盐陆架方向断面S02温、盐、密水平梯度均小于跨陆架方向S02断面。由图 7d和7h可见S1、S5、S10站位浮力频率最大分别位于10m、40m、20m深度处, N²达10^-3.5/s²; 表层和近海底附近混合较均匀, 层结范围在10^-5.5—10^-4/s²。

2.3 流场 2.3.1 地转流

为分析实测海流受风场转向、层结分布等因素的影响情况, 本文借助AVISO数据对南海西北陆架海区的背景流场做了分析。观测期间研究海域绝对动力高度(Absolute Dynamic Topography, ADT)及海表地转流场分布如图 8所示。南海北部陆架海区海面动力高度呈带状分布, 与海底地形大体一致, 总体趋势为西北高, 东南低; 最大值出现在21°N, 118°E, 中心海面动力高度达到1.4m, 围绕中心形成局地反气旋式环流, 流速达0.4m/s; 珠江口至海南岛东北角间的区域ADT也存在明显大值, 中心达1.3m, 对应的局地反气旋式环流流速达0.3m/s; 其西北侧广州湾附近ADT则有明显减小。东北季风转向期间(15—20日)琼东和粤西海区ADT梯度略有减小, 地转流流速减小, 但流场仍多为东北-西南向流动, 流速在0.2m/s左右。

2.3.2 流场的水平结构与垂向变化

为进一步研究南海西北陆架海区冬季流场结构, 本文利用ADCP实测流场对海面以下30、50、100m深度层的水平流速进行了分析(图 9a), 受仪器限制, 观测流速均在海面30m以下。

粤西海区水深30m层近岸主要为西南流向, 较深站位则主要为南向流, 流速在0.15—0.40m/s。结合地转流(图 8)与风矢量(图 2)可以看到, 30m层流向与地转流和风场吻合较好; 50m层流向向右偏转, 近岸站位流速略有减小, 深水站位流速与30m层相当, 大小为0.07—0.32m/s; 100m层流向略比30m层略右偏, 流速为0.18—0.30m/s, 部分深水站位流速比30m层增大。将流矢量作沿陆架和跨陆架方向的分解(图 9b, c), 可以看出粤西海区海流以向西的沿岸流占主, 跨陆架方向浅水站位离岸流较小, 100m以深站位流速与沿岸流相当。

琼东海区水深100m以浅站位流速受风场和地形影响较明显, 深水站位则受地转流影响较大。近岸站位30m层流向与风向一致, 流速可达0.4m/s, 随深度增加流向整体右偏且略有减小, 大小为0.03— 0.39m/s。100m以深站位在30m层流向基本与风向一致, 流速比近岸站位略小; 50m层流速略有减小, 流速发生左偏; 100m层流速整体比30m层略大, 流向偏转不规律。根据前文分析, 琼东海区深水站位100m层位于密跃层, 可能受到內波影响且距海底较远, 受底摩擦影响较小, 因而流速与30m层相当或略大。对比图 8a—c可以看到, 深水站位特别是200m以深站位100m层流向与地转流流向基本一致。结合观测海区的风场(图 2)和背景流场(图 8), 可以看到ADCP实测流主要由地转流和风速共同作用, 50m以浅受风的影响更大, 100m层特别是深水站位地转流的作用更大。

将流速进行沿陆架和跨陆架方向分解, 可以清晰地看到琼东海区各层沿陆架方向均为西南向流(图 9b), 与风向一致, 最大流速达0.4m/s; 分析各站位跨陆架方向流速分量(文中未展示), 发现近岸区域60m以浅多为离岸流动, 外海区域多为向岸运动, 在100m等深线附近形成辐聚。对比温度的水平分布(图 2, 3a)和垂向结构(图 4e, 6e)可以看到由于水体辐聚而形成的较明显的温度锋面; 跨陆架方向流速明显小于沿陆架方向, 最大流速为0.3m/s。

图 10选取了琼东离岸区沿陆架方向的S05断面对流速的垂向结构进行了分析。其中, 图 10a为跨陆架方向流速分量, 箭头向左表示向岸流动; 图 10b为沿陆架方向流速分量, 箭头向左表示向西南流动。由图中可以看出, 琼东海区离岸较远深度较大的陆架区次表层和深层水体基本做向岸运动同时沿风场方向向西南流动, 沿岸和垂直岸流速分量均小于0.25m/s, 随深度增大略有减小。最北侧的Y407站中层为较弱的离岸流, 同时最南侧S14站深层沿岸流速发生反向, 对比图 9a可以看出两站位流速转向可能是由于漂流流速随深度右偏的Ekman螺旋导致。

2.4 水体输运和热盐通量

为进一步分析南海西北陆架海区冬季的水体和热盐输运特征, 本文利用实测流速和温盐资料, 对粤西和琼东海区跨陆架和沿陆架方向上的水体体积、盐量、热量通量分别进行了估算。粤西和琼东海区分别选取了观测较密集的跨陆架方向的Y10和S02断面(沿陆架方向的输运), 和沿陆架方向的近岸Y01和S04断面(跨陆架方向输运)。

各断面通量分别采用了流速、水体携带的盐量、热量沿断面分别做水平和垂向积分的方法进行估算(李国刚等, 2013):

式中, l为所取断面长度, z为水深, C_p为定压比热, ρ为海水密度, θ为位温, V为垂直于断面的流速分量(向南为正)。由于流速观测数据限制, 本文所估算的各通量值均为断面30m以深的通量。跨断面水体和热盐输运总量和单位面积通量大小如图 11所示, 各断面旁所标数字上侧为输运总量, 下侧为单位面积通量; 箭头方向为输运方向, 长短与跨该断面的输运总量大小成正比。

粤西跨陆架方向的Y10断面面积较大, 跨断面(沿陆架方向)的输运总量也较大, 其中水体通量达5.77Sv, 盐通量1.97×10¹¹kg/s, 热通量4.85×10¹⁴W, 海流携带水体、热量、盐量沿岸向西南输运; 而根据Y01断面的估算, 粤西近岸海区离岸方向的水体、热盐通量均较小, 比沿岸方向小2个量级; 琼东海区沿岸向西南方向水体总输运量(S02断面)高于粤西海区, 达6.13Sv, 热量和盐量总输运量约为粤西海区的1/3;沿S04断面估算的琼东近海离岸方向的水体、热盐输运均比同海区沿岸方向低一个量级以上。由于各断面长度、站位深度均不相同, 本文为更好的比较两个海区的输运量, 进一步估算了各断面单位面积的水体和热盐通量。从单位面积输运量来看, 跨S02断面的各通量为四个断面中最高的, 水体通量为0.91× 10^-6Sv/m², 盐通量7.34×10³kg/(s∙m²), 热通量2.26× 10⁷W/m²。单位面积上的水体通量即为垂直于该断面的平均流速, 与琼东海区较大的深层沿岸流速对应。从图 11可以看出, 单位面积上粤西海区沿陆架和跨陆架方向各通量均小于琼东海区。本文所选取断面上琼东海区沿陆架和跨陆架方向平均流速均大于粤西海区, 因此单位面积水体通量明显大于粤西海区; 琼东海区所选断面较短且更靠近岸边, 平均温度和盐度均小于粤西海区, 但盐量和热量通量明显受水体通量影响更大, 因此单位面积上沿陆架和跨陆架方向热盐通量均大于粤西海区; 相同海区内沿陆架方向各个通量均大于跨陆架方向的量值, 结合图 9可知两个海区深层流速以沿陆架方向流动占主导地位。

3 讨论 3.1 海流对温盐特性的影响

综合分析2012年冬季粤西和琼东陆架海区典型断面的温盐密水平分布和垂向结构(图 3—图 7), 可以看到近岸沿陆架方向的温、盐、密水平梯度均大于跨陆架方向。根据前文对流速和水体通量的分析可以看到, 观测期间两个海区沿陆架方向的流速分量和水体通量均大于跨陆架方向, 近岸水文特征的分布受流速影响较大。粤西海区西向沿岸流携带珠江口的低温低盐水向西扩散, 导致温、盐由珠江口向西至Y301B站同步增大(图 5a, 5b), 而广州湾湾口外各深度上位温和盐度均较小, 温盐由Y301B站向最西侧的Y301站减小, 因此粤西近岸沿陆架方向上温盐水平梯度均较大, 位势密度受盐度影响较大, 水平方向上也由东向西呈现先增大后减小的分布特征。跨陆架方向上, 由于较强的沿岸流携带较高纬度的低温水向西南运动和较深站位深层向岸流携带外海冷水向岸补充, 典型断面上位温水平梯度较小, 而珠江口冲淡水向东南扩散受到沿岸流阻碍, 位势密度主要受温度影响, 对应的跨陆架方向盐度和位势密度水平梯度也较小。

琼东海区跨陆架方向上, 表层受东北季风影响, 向岸的Ekman输运携带外海水向岸运动, 深层则为离岸流占主, 导致水平方向上位温梯度较小, 跨陆架方向上盐度差异较小(图 6f), 位势密度主要受温度控制, 因此水平方向位势密度梯度也较小。沿陆架方向上, 由于较强的西南向沿岸流携带较高纬度的低温水向南运动, 导致沿岸方向位温水平跨度较大, 相应地位温和主要受温度控制的位势密度水平梯度较大。

3.2 地转流和潮流对实测流速的影响

根据前人对粤西和琼东海区冬季调查总结, 该区域流速为15—25cm/s, 表层流速最高可达150cm/s (吴日升等, 2002)。本文通过对2012年冬季30m以深的流速观测发现, 研究区域冬季实测流速为3— 40cm/s, 与前人观测结果较一致。ADCP实测流速中, 可能受到地转流、潮流、风应力导致的Ekman输运、底摩擦等的影响。近岸浅水站位中各层流向基本与风向一致, 受地转流的影响较小, 大部分深水站位中水深50m层流向相对于30m层明显右偏, 表现出Ekman螺旋的特性, 风应力的影响主要表现在50m以浅的水层和近岸浅水站位。底摩擦的作用则主要表现在深水站位近海底水层流速迅速衰减为0(图 10)以及100m等深线附近站位100m层流向相对于50m层流向明显左偏等。

对比地转流流速(图 10)和实测流速(图 11a), 可以看到地转流对流速的贡献主要表现在深水站位, 岸线和地形变化较大的浅水站位地转流流向与实测流向并不一致甚至相反。如粤西海区50m以浅区域, 与动力高度分布对应, 地转流流速接近1m/s且多为东北流向, 而实测流速小于0.5m/s且流向为西南, 因此粤西近岸流速和流向主要受风应力影响。

本文所分析的实测流速中并未剔除潮流的影响。根据前人研究, 南海北部海域中珠江口附近潮汐类型为不规则半日潮, 其他区域为不规则日潮(杨万康等, 2013)。观测海区内流速在0.03—0.40m/s, 根据尹逊福等(2002)对全年最大涨落潮的潮流统计, 发现12月份最大涨落潮流速最小, 分别为0.11m/s和0.16m/s, 大致为东西方向。而根据杨万康等(2013)的数值分析结果, 南海北部海域涨落潮流速最大在0.14m/s, 方向多为东-西。本文对2012年12月南海西北陆架区域的实测流速中, 上层流速在0.40m/s左右, 方向多为西南向流, 可认为潮流对实测流速的影响较小。走航中观测均沿跨陆架方向, 各断面的观测时间多为0.5—1d且涨潮流速与落潮流速基本相当, 观测区域不规则日潮的东西向往复潮流对水体以及热盐输运的估计影响不大。

4 结论

基于2012年12月南海西北部陆架海区的CTD和ADCP观测, 本文分析了粤西和琼东海区冬季三维温、盐结构和流场特征, 给出了水体和热盐输送的定量分析, 得出如下主要结论:

(1) 观测期间调查海区水深50m以浅温度由近岸向外海方向递增, 100m层则相反, 琼东海区位温总体高于粤西海区; 盐度也由近岸向外海方向递增, 但水平梯度不大, 珠江口以西的粤西近岸受河口冲淡水影响盐度较低且梯度较大; 除粤西沿岸表层为低温低盐, 且盐度和温度随深度增加而增大外, 其余区

域温度随深度增大而减小, 盐度、密度同步增大; 冬季海水混合层较深, 密度跃层深度较大且层结较强, 外海区域密度跃层可达100m, 浮力频率均在10^-2/s以上。

(2) 受东北季风的影响, 水体大致沿等深线向西南流动, 流速在0.03—0.40m/s; 琼东海区以100m等深线为界, 近岸水体为做离岸运动, 外海则为向岸运动, 在100m等深线附近形成温度锋面; 垂向上随着深度的加深, 流速略有减小。

(3) 单位面积上, 粤西海区水体、盐量、热量通量均小于琼东海区, 沿陆架方向各通量均大于同海区内跨陆架方向的通量。通过各断面的单位面积水体通量平均值为0.41×10^-6Sv/m², 盐量通量平均值4.14×10³kg/(s∙m²), 热通量平均值1.25×10⁷W/m²。

致谢 特别感谢“实验3”号考察船船长和全体船员的全力支持。