白令海及楚科奇海夏季水文结构年际变化特征研究

摘要

北极是地球的冷源，在全球气候系统中起着重要的调节作用。北极气候在过去30多年正在发生快速变化，影响着全球尤其是北半球的环境和气候。我国自1999年实施首次北极科学考察以来，已完成了4个航次的北极科考，获取大批有价值的科考数据。作为历年北极科考重点海域的白令海与楚科奇海在地球气候系统演变过程中有着相当重要的作用。本文以白令海和楚科奇海的夏季水文结构年际变化为重点展开研究，主要解决了以下问题： 一是基于2008年、2010年、2012年和2014年我国北极科学考察期间在白令海获取的水文观测数据，通过对白令海B断面温盐、水团、上层海洋的热含量分布进行分析，探讨了白令海水文结构的年际变化特征。结果表明，（1）白令海夏季的水团包括白令海上层水团（BUW），中层水团（BIW）、深层水团（BDW）和白令海陆架水团（BSW）。（2）白令海温盐分布差异最大、年际变化最剧烈的主要集中在上层水团。（3）对比四年水团分布情况，最明显的变化是2012年7月调查区上层水温度偏低，2014年7月上层海水温度偏高，该年白令海冬季残留水较其他年份浅50—70m。（4）这种异常变化在热含量方面表现为，2012年7月调查区各个测站上的热含量异常低，而2014年7月测站上的热含量都高于平均水平。 二是结合历史共享资料，分析了白令海2008年、2010年、2012年及2014年7月净热通量变化、风场及海平面气压分布等天气特征,着重研究了2014年7月海温偏高原因。结果表明，（1）夏季白令海整个海区都是获得热量的，大部分区域的净热通量在160~240 W·m-2之间。（2）2014年7月白令海表层温度偏高在陆架和海盆区分别为两种不同的形成机制。陆架区主要是因为累积净热通量偏高，海水吸收热量升温造成；5~7月累积热通量的偏高造成了2014年7月白令海陆架区海表温度偏高。热通量的变化对白令海海盆夏季水温异常变化的贡献不大，但是对陆架区有显著的影响。（3）白令海2014年7月海盆区海温偏暖是由于异常强且持久的海平面高压以及负的风应力旋度风场的共同作用。2014年5~7月,白令海海盆区异常强的海平面高压一方面使得其西侧的测站持续以偏南风主导，将南方的暖水输送到该区，加上累积净热通量的共同作用加热表层海水；另一方面，使负的风应力旋度加强，即白令海上层海洋的反气旋式环流增强，表层暖水通过Ekman抽吸辐合下沉加热下层海水，造成该区冬季残留水偏暖。 三是基于2008年、2010年、2012年和2014年我国北极科学考察期间在楚科奇海获取的水文观测数据，分析了楚科奇海C、R及SR断面温盐分布与年际变化。结果表明，（1）C断面温盐最突出的特征是：西部低温高盐，东部高温低盐。其中最南的C1断面在167.5°W附近有显著的温盐锋面；北边的C2断面与南部断面相比，整体温度降低；层化显著，在断面西侧有温度低于0℃的冷水。再向北C3断面，温盐层化显著，底层出现温度低于-1℃的高盐水体。（2）R断面的考察时间早过SR断面1个月左右，比较温盐变化，发现回程观测到的表层水温大于去程观测的温度1℃左右；盐度差异比温度差别更大，回程观测结果显示表层有淡盐水从表层向深层扩散，深层水盐度整体下降约1.5psu。 四是系统分析了2008年、2010年、2012年及2014年北极科考调查区楚科奇海的表层温盐分布、水团年际变化。结果表明，（1）楚科奇海表层海水温度自南向北逐渐减小，东岸即阿拉斯加沿岸海域Hope角温度要大于中部1~2℃，盐度低于附近其他区域盐度。（2）楚科奇海夏季水团包括阿拉斯加沿岸水（ACW）、太平洋冬季水（PWW）、季节性冰融水（SMW）、大西洋水（AW）和楚科奇海夏季水（CSW）五种水体。其中，本文以-1.6℃为界将PWW细分为：新太平洋冬季水（NPWW）和冬季残留水（RPWW）；以-1.0℃为界将SMW细分为：早期季节性冰融水（ESMW）接近冰点和晚期季节性冰融水（LSMW）。（3）楚科奇海表层温盐存在明显的时空变化。在太平洋水沿楚科奇海东部向北运动的过程中，表层水受融冰的影响，盐度逐步降低，ACW与CSW相互作用，ACW范围增大。PWW在2012年范围最大，2014年调查期未观测到PWW水团。

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1引言

1.1 白令海、楚科奇海概况及研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究意义

1.5 本文拟解决的科学问题和研究内容

2 研究区域和方法

2.1 白令海研究区域

2.2 楚科奇海研究区域

2.3 质量控制与数据处理

3 白令海夏季水文结构特征分析

3.1 白令海B断面水团结构分析

3.2 白令海7月热含量分析

3.3 白令海净夏季热通量分析

3.4 白令海夏季天气特征分析

3.5 小结

4 楚科奇夏季水文特征结构分析

4.1 断面温盐分布与年际变化

4.2 表层温盐分布与年际变化

4.3 水团分布与年际变化

4.4 小结

5.结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

附录

致谢