中国近海区域海洋学:第五章 中国近海的水团和环流

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第五章 中国近海的水团和环流
1 中国近海水团 2 中国近海环流
教学要求
• 掌握T-S点聚的水团分析方法 • 了解各海区主要水团与特征、浅海水团变性 • 了解环流定义与影响因子 • 掌握各海区环流季节变化特征 • 了解环流与水交换、污染物输运的关系。
第一节 中国近海水团
➢概论 ➢沿岸水系 ➢外海水系 ➢混合水系
水团的扩展可以反映流系 水团还可以指示生物分布,对渔业有指导意义
1.1 概论
中国海主要水团 沿岸水系:径流与海水混合,低盐为主要特征,地理 位置命名
混合水系:二者混合变性产生
外海水系:黑潮水,东海黑潮,菲律宾海入侵,琉球 岛链入侵
T-S点聚图
1.1 概论
夏季代表性水团的TS图
渤黄东海TS图特征
TS曲线反S形,夏季表层汇聚 性差 夏季四层:表层、次表层、中 层、深层 冬季三层:上层、中层、深层 (风混合) 入侵并影响混合水系的主要是 表层和次表层
1.3 外海水系
东海黑潮表层水: 100m左右,冬季200m 高温、高pH、低P、低Si、高透明度、高水色 夏季28-29degC;34.00-34.50 冬季18-24.5degC;34.50-34.80(与次表层混 合增盐) 存在指示种
第二节 中国近海环流
➢环流 ➢沿岸流系 ➢外海流系
2.1 环流
Space and time scales of physical oceanographic processes.
2.1 环流
海流
海流,通常指范围较大、相对稳定的水平和垂直方 向的非周期性流动。
环流,一个海区内各种海水组成的“总循环”模式
水型与水系
1.1 概论
水型:温盐均匀,T-S点聚图上可以用单点表示的 水体 水系:由某一总体所分离出的一部分海水,并假 定同其本身固有的特性相一致
水型-水团-水系
沿岸水系|外海水系
混合与环流,水团与锋面
1.1 概论
浪、潮、流、风、湍流带来海水混合 混合较强的区域发展形成水团 水团在环流作用下移动,与周围水体混合变性 水团与水团之间发展出锋面
2.3 外海流系
黑潮流幅
春夏宽,秋季最窄 流速>=1kn定义下,典型流幅 30n mile,变化范围17-45n mile
2.3 外海流系
黑潮流速
2.3 外海流系
典型值:0.4-0.8m/s 流轴:1.8m/s 历史极大值:3m/s
流轴区,流速大,稳定 左侧陆架区,流速小,流向散乱 右侧逆流区,0.3m/s,60n mile
渤海沿岸流 辽东沿岸流(传统观点,变向,夏季西岸, 其余东岸) 渤莱沿岸流:终年向东
黄海沿岸流 黄海北岸沿岸流:鸭绿江口向渤海海峡 黄海西岸沿岸流:山东半岛北岸-成山角40~50m等深线南下-可越过长江浅滩侵入东 海,终年向南,冬强夏弱 黄海东岸沿岸流:冬季偏南,夏季偏北
2.2 沿岸流系
东海沿岸流 沪浙闽沿岸流(长江冲淡水转向) 九州西岸沿岸流
1.3 外海水系
来源都是黑潮,以东海黑潮为主,也有沿吕宋 海峡和琉球群岛的入侵 源地: 表层受当地气候条件影响,季节变化大 次表层,夏威夷以西海域,冬季蒸发增盐形成, 以高盐为主要特征(34.75) 中层:太平洋亚北极西部海域,冬季对流混合, 低盐 深层水:其他大洋,水交换弱,性质保守
1.3 外海水系
发源于东海东北部,九州以西, 经朝鲜海峡进入日本海
大体分为三段: 源地段,流速弱,流轴不稳定 成长段,过济州岛后,流速逐 渐增强,流轴分成两支 强流段,沿朝鲜海峡东西两个 水道进入日本海
(孙湘平,1995)
对马暖流流量
1.8-3.5Sv 夏强冬弱
2.3 外海流系
对马暖流 流速结构
A、C断面双核,最大流速 0.30-0.35m/s,流核深度 100m左右,流幅20次表层水: 100-400m 高盐 入侵东海路径:黑潮、琉球水道 黑潮次表层水的涌升:主要在夏半年;路径, 一条在彭佳屿与钓鱼岛之间,一条在100m等深 线附近;大部分在赤尾屿附近的坡折带回归黑 潮主干,少数入侵到浙江近海
1.3 外海水系
路径:一条在彭佳屿与钓鱼岛之间,一条在 100m等深线附近;大部分在赤尾屿附近的坡折 带回归黑潮主干,少数入侵到浙江近海
2.1 环流
南海环流
2.1 环流
Dale(1956) 船舶漂流
南海环流
2.1 环流
Wyrtki(1961)
南海中尺度涡
2.1 环流
23.0等密面上的深度分布 1994.08-09,反气旋,150km
南海中尺度涡
2.1 环流
南海环流
风生环流,冬夏季反向 西向强化 中尺度涡
2.1 环流
2.2 沿岸流系
2.1 环流
机制: ✓地转流(压强梯度力与柯氏力)
➢梯度流(有密度差) ➢倾斜流(无密度差) ✓漂流(垂向湍摩擦与柯氏力) ➢表层与底层,深水与浅水 ✓惯性流(惯性“力”与柯氏力)
成因: ✓风生海流 ✓热盐环流流 ✓补偿流
性质: ✓寒流、暖流 ✓上升流、下降 流
2.1 环流
海流的成因和影响因素: ✓风场(动量通量) ✓太阳辐射、径流、蒸发、降水(浮力通量) ✓边界(陆地边界、底边界)和形态(形状、水平尺度、 垂直尺度) 两种观点: ✓拉格朗日 ✓欧拉 流矢: ✓方向:风来流去 ✓大小:m/s,kt
渤海环流
2.1 环流
赵保仁,1995
整体特征:海峡北进南出,海域内受季风和地形影 响
渤海环流
2.1 环流
黄海暖流余脉进入后分两支 辽东湾:北支,西进东出,顺时针 渤海湾:南支,中间进两侧出,双环结构 莱州湾:不稳定,顺时针流环 除黄河口外都较弱,0.03-0.15m/s
南海环流
季风 黑潮(是否进入南海) 南海北岸和西岸的河川径流 复杂地形
1.4 混合水系
性质介于沿岸水系和外海水系之间 季节变化 TS图聚集程度
1.4 混合水系
渤海
渤海水团 黄海水团与渤海沿岸水混合 夏季两个闭合冷中心
黄海
黄海水团 进入黄海陆架的外海水与沿岸水混合 冬季混合均匀,夏季黄海冷水团 黄海冷水团成因及年际变化?
1.4 混合水系
东海
黄东海混合水团 外海水系与黄海水团混合 长江口-济州岛 次高盐、温度季节变化显著
1.1 概论
外海水系反S状 沿岸水低盐侧,有明显季节变化 中部为混合水
南海TS图特征
菲律宾海水入侵后变性 反S型分布
1.1 概论
1.1 概论
1.1 概论
1.2 沿岸水系
低盐为主要特征,保守性差 温度季节变化大,盐度水平梯度大 受陆地影响大,径流控制 夏季薄层,冬季深厚
1.2 沿岸水系
渤海
辽东湾沿岸水:辽河,冬季偏东岸,夏季偏西 岸(季风影响) 渤莱沿岸水:黄河,冬季沿海岸出渤海海峡至 成山角附近,夏季向海湾中央扩展
1.4 混合水系
东海
东海表层水团
台湾暖流水:表层高温高盐,深层低温高盐, 盐度冬季33.75-34.40,夏季33.00-34.00;源地, 黑潮表层水和台湾海峡水
对马暖流水:沿岸混合水和东海黑潮变性水的 混合
1.4 混合水系
南海
南海北部陆架混合水 广东沿岸水与南海表层、次表层水混合产生 北部湾混合水 北部湾冷水团 巽他陆架混合水 爪哇海低盐水入侵后与陆架水混合,高温 加里曼丹近岸混合水 苏禄海海水入侵后与陆架水很合
E、F断面单核,最大流速 0.30-0.40m/s,流核深度 50m左右,流幅40-55km
K断面最大流速0.500.70m/s,流核直达海底, 流幅30-40km
M断面最大流速0.500.80m/s,流核直达海底, 流幅40-60km
A断面 F断面
KW
2.3 外海流系
C断面
E断面
ME
什么是水团?
1.1 概论
在世界大洋中某一特定区域(源地)内形成的较 大水体,它具有独特的理化特征和生物特征;这 些特征几乎是长期恒定的、连续的分布,并作为 水团这一综合整体的组成部分,随水团而集体移 动(大洋水团)
源地和形成机制相近,具有相对均匀的物理、化 学和生物特性及大体一致的变化趋势,而与周围 海水存在明显差异的宏大水体。(近海水团)
流轴位置可用100m或 200m处等温线梯度最大值 连线表征
吐噶喇海峡转向进入太平 洋
分4段讨论
2.3 外海流系
黑潮流轴
B段摆动最大,C段最稳定, A、D两段有一定季节变化
A段:方向稳定,流轴夏季 偏东,冬季偏西,季风
B段:存在反气旋式小弯曲, 冬半年大于夏半年
C段:流轴与等深线一致
D段:秋冬季节也有向东北 的小弯曲
赤尾屿 钓鱼岛 彭佳屿
1.3 外海水系
1.3 外海水系
东海黑潮中层水: 400-800m 低温低盐、低DO、低pH 陆架坡折处有涌升 东海黑潮深层水: 800-2000m 盐度高于中层水 地形原因与大洋水交换弱
1.3 外海水系
南海的外海水系 性质与对应层次的东海黑潮水相似 次表层水也存在向岸涌升
2.1 环流
流轴位 置方向
水平和垂 直扩展
描述:
✓强度:流速、流量
✓流向
✓流轴 ✓流幅
空间分布
✓流核
研究意义: ✓气候 ✓生态 ✓经济、军事
2.1 环流
中国海环流的影响因子: ✓季风 ✓径流 ✓黑潮 ✓潮流非线性 ✓海区轮廓、形状与地形
2.1 环流
渤、黄、东海的海流模式与环流模式
【宇田道隆(1934)】
对马暖流
东海东北部 九州以西 朝鲜海峡 日本海分三支 津轻海峡、宗谷海 峡
对马暖流东海段
2.3 外海流系
(崔琰琳等,2006)
对马暖流
2.3 外海流系
黑潮起源说 台湾东北海域北上变性说 台湾暖流说 东海南部混合水说 多源说
冬季黑潮变性 夏季台湾暖流与黑潮水混合
苏纪兰,2005
对马暖流流轴
2.3 外海流系
2.3 外海流系
Sverdrup把从台湾南端开始到日本太平洋沿岸 35°N附近的这一段流动称为黑潮,从35°N向东 到160°E附近的流动称为黑潮续流;160°E以东 为北太平洋流。三者合称黑潮流系
2.3 外海流系
黑潮流轴
苏澳-与那国岛之间水道进 入东海
100-1000m等深线大陆坡 NE向
厚度800-1000m
南海沿岸流 广东沿岸流:冬季西南,夏季东北,分粤东 粤西 北部湾沿岸流:沿西岸北岸南下 中南半岛沿岸流……
2.2 沿岸流系
沿岸流特点 低盐为主要特点 大部分流速较慢,一般不超过0.5kt 受径流和季风影响,季节变化明显 径流强的地方密度流为主,流向较稳定;径 流弱的地方风海流为主,流向多有季节变化
2.3 外海流系
外海流系指黑潮及其分支? 西边界流 北赤道流北上分支 源地:台湾东南和吕宋海峡以东 特征:流速强、流量大、流幅窄、高温
高盐 广义:黑潮源地、黑潮主体、黑潮续流 狭义:黑潮主体,指我国台湾近海至日
本铫子附近。分为两段:苏澳-与那 国至吐噶喇海峡为东海黑潮;吐噶喇 海峡至铫子附近为日本以南黑潮
复习
沿岸水系和外海水系的主要特征?
低盐为主要特征,保守性差 温度季节变化大,盐度水平梯度大 受陆地影响大,径流控制 夏季薄层,冬季深厚
来源都是黑潮,以东海黑潮为主,也有沿吕宋海峡和琉球群岛 的入侵 表层受当地气候条件影响,季节变化大 次表层,夏威夷以西海域,冬季蒸发增盐形成,以高盐为主要 特征(34.75) 中层:太平洋亚北极西部海域,冬季对流混合,低盐 深层水:其他大洋,水交换弱,性质保守
黑潮流速结构
2.3 外海流系
主要流核在大陆坡折带附 近,流轴位置随深度增加 向东倾斜
外侧黑潮逆流
最大流速深度多在表层或 次表层,有季节变化
深厚系统
黑潮流速结构 多核结构
2.3 外海流系
黑潮流量
2.3 外海流系
多年平均,PN断面25.5Sv
秋季流量小,其余季节差距 不大
明显的年际变化,5.5年,8 年周期
2.1 环流
中国东南近海 冬季逆风海流
【管秉贤(1994,2002)】
2.1 环流
【近藤正人(1985)】
2.1 环流
外海流系非黑潮直接 分支 黄海暖流只存在于冬 季 台湾暖流来源分两支
【苏纪兰(2001)】
2.1 环流
流速观测的困难 动力高度、水团分析 卫星追踪浮标(如Argos)和长期坐底观测(如 ADCP)
1.2 沿岸水系
黄海
辽南-西朝鲜湾沿岸水:鸭绿江、大洋河、大同 江,冬季偏东岸,夏季偏西岸 江华湾沿岸水:汉江,冬季可南下,夏季堆积 在江华湾 苏北沿岸水:灌溉总渠,冬季贴岸南下,夏季 指向东北,南部被长江冲淡水顶托。水深浅潮 流强,深厚体系
1.2 沿岸水系
东海
长江冲淡水:长江、钱塘江,夏季转向 沪浙闽沿岸水:瓯江、闽江,冬季与长江冲淡 水混合 广东沿岸水:珠江,夏季被上升流截成两部分
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