白令海峽

白令海夏季水文結構年際變化特征研究

左菲;李丙瑞;吳成祥;JiaWang;李院生

【摘要】Badonconductivity–temperature–depth(CTD)dataobtained

bytheChineNationalArcticRe-archExpeditions(2008,2010,2012,

and2014),incombinationwithsharedhistoricaldata,thewatermass,

upper-oceanheatcontent,netheatfluxchange,windfield,andalevel

pressurewereanalyzedtoinvesti-gatetheinterannualvariabilityofthe

oundthat

thewatersoftheBeringSeacouldbedividedintofourmass:Bering

UpperWater(BUW),BeringMiddleWater(BIW),BeringDeepWater(BDW),

andBeringShelfWater(BSW).Variationsoftemperatureandsalinitywere

2012,theasurface

temperature(SST)wasbelownormal,whereasinJuly2014,strongpositive

bnormalphe-nomenaresultedbecau

stigatedthereasonsfortheSST

anomalyinJuly2014andfoundthatthemechanismwascompletely

herSSTofshelfwaterswasmainly

caudbyhighercumulativenetheatflux,whereasinthebasin,itwasdue

antthatthea

surfacewindstresscurlwanhanced,whichcaudcontinuouswarm

advection,andstrongEkmanpumping,functionthatledtowarmingofthe

upperwater.%基于2008、2010、2012和2014年我國北極科學考察期間在白

令海獲取的水文觀測數據,結合歷史共享資料,通過對白令海水團、上層海洋熱含量、

凈熱通量變化、風場及海平面氣壓分布情況等的分析,探討了白令海水文結構的年

際變化特征及其原因.研究發現,白令海夏季的水團包括白令海上層水團(BUW)、中

層水團(BIW)、深層水團(BDW)和白令海陸架水團(BSW).白令海溫鹽分布差異最大、

年際變化最劇烈的情況主要集中在上層水團.對比4年水團分布情況,最明顯的變化

是2012年7月調查區上層海水溫度偏低,2014年7月上層海水溫度偏高.這種異

常變化在熱含量方面表現為:2012年7月調查區各個測站上的熱含量異常低,而

2014年7月測站上的熱含量都高于平均水平.著重研究了2014年7月海溫偏高的

原因,認為是由于陸架和海盆區分別有兩種不同的形成機制造成:陸架區累積凈熱通

量偏高,海水吸收熱量升溫;海盆區在異常強大而持久的海面氣壓(SLP)高壓系統下,

海面負的風應力旋度得到加強,從而引起持續的暖平流輸送及強烈的Ekman抽吸作

用,最終導致了上層海水偏暖.

【期刊名稱】《極地研究》

【年(卷),期】2017(029)001

【總頁數】13頁(P111-123)

【關鍵詞】白令海;水團;溫度;鹽度;凈熱通量;風應力旋度;海平面氣壓

【作者】左菲;李丙瑞;吳成祥;JiaWang;李院生

【作者單位】上海海洋大學,上海201306;中國極地研究中心,上海200136;中國極

地研究中心,上海200136;上海海洋大學,上海201306;中國極地研究中心,上海

200136;InternationalArcticRearchCenter,UniversityofAlaskaFairbanks,

Fairbanks,AK99775,USA;中國極地研究中心,上海200136

【正文語種】中文

0引言

白令海(BeringSea)是被阿拉斯加半島、阿留申群島、堪察加半島、西伯利亞和阿

拉斯加圍成的半徑為1500km的一片區域。南北方向約51N—66N,東西方向

約163E—157W,是北太平洋北端的最大邊緣海,面積約2.304106km2,海水體

積有3.7106km3。白令海是連接太平洋和北冰洋的唯一水上通道,在地球氣候系

統演變過程中有著相當重要的作用[1]。

白令海按水深分為面積幾乎相等的兩部分:陸架區(水深<200m)和深海海盆區(水

深>200m)。陸架區主要分布在海域的西北和東北部,稱之為白令海陸架。深海海

盆即阿留申海盆,位于白令海的西南部,大部分區域海底深度達到3800—3900m。

白令海西部有兩個重要的海嶺:希爾紹夫海嶺及鮑爾斯海嶺。這兩個海嶺將白令海

西部分為三個海盆,分別為阿留申海盆、鮑爾斯海盆和堪察加海盆(圖1)。白令海主

要由上層水、中層水和深層水組成[2-3]。王曉宇等[4]利用1982—2008年間

CTD數據,對白令海和陸架底層的冷水團進行研究,以–1℃、2℃和4℃溫度等值線

為界將白令海陸架區水體分為4類:陸架冷水團(BSW_C)、白令海陸坡流水(BSCW)、

混合變形水(MW)和陸架表層暖水(BSW_S)。

對于白令海環流體系的認識,前人已經做了不少工作。Stabeno等[5]在總結以往研

究成果的基礎上提出:白令海海盆上層環流為氣旋式環流,入流主要來自阿拉斯加流,

出流分為兩支,向北的一支為勞倫斯海流,經白令海峽流入北冰洋;另一支與阿納德爾

海流(來自阿納德爾灣)相匯合,成為強大的堪察加海流,沿西伯利亞東岸南下。在白

令海海盆與陸架之間的陸坡處,各個季節都存在自東南向西北的海流,稱為“陸坡

流”[6]。高郭平等[7]利用中國首次北極科學考察白令海調查資料計算了白令海東

部陸坡區58N—60N范圍內海流的流幅、流速和流量,得出白令海東陸坡區陸坡

流由東南向西北變化,流速由東南向西北逐漸增加,流幅由東南向西北不斷增寬,流量

由東南向西北也不斷增加。

Bond等[8]分析了白令海的風應力場,認為海區的多年平均風應力旋度為正,絕大部

分區域的平均風應力旋度在0.110–6Nm–3,但在海區西北角存在負值。白令海

的風場情況取決于西伯利亞和波弗特高壓以及阿留申低壓的時變強度和位置變化,

北太平洋阿留申低壓的氣旋式風應力旋度迫使亞北極西部和阿拉斯加灣形成氣旋

[9-11]。Danielson等[12]通過模型評估風應力對北太平洋和北極的影響,得出白令

海峽傳輸異常主要取決于阿留申低壓的經度位置,這個位置的變化對年際尺度天氣

異常有相反的作用。萬彪等[13]通過研究白令海海盆上層環流年際變化特征及其與

阿留申低壓的相關性,發現阿留申低壓強度是影響白令海海盆上層環流變化的重要

因子,強的阿留申低壓使海區的風應力旋度增加,從而加強了白令海海盆的氣旋式環

流,而較弱的阿留申低壓作用則相反。

Reed等[14]對1996年白令海東南陸架區的表面熱通量和表層熱含量研究得出,該

區域的凈海熱通量和熱含量變化都控制在2%以內,這一結果表明這一區域的熱輸送

和熱擴散都較小。Bond等[15]對2013—2014年冬季東北太平洋異常變暖的原因

和影響進行研究,發現溫度正異常主要歸因于異常高的海平面氣壓,作者發現2013

年10月至2014年1月東北太平洋海平面氣壓為該區域自1980年以來最大觀測

值,從而引起海洋向大氣釋放熱量減少,海洋上層冷平流減弱,導致2014年太平洋東

北部海水的異常偏暖。本文利用2008、2010、2012和2014年我國北極科學考

察期間在白令海獲取的調查數據,分析了其夏季水文結構的年際變化特征,發現了尤

其在2014年7月白令海上層海水異常偏暖,結合歷史共享資料,我們針對該現象進

行了深入分析研究,以期為后續相關研究提供參考。

1資料和方法

1.1資料來源

本文采用的海洋觀測數據(包括我國北極科學考察航次在白令海區域觀測的CTD數

據),美國海洋資料中心(NODC)提供的WOA13(WorldOceanAtlas2013)氣候態

溫鹽數據以及美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)提供的NCEP-II再分析數據。本

文選用2008、2010、2012及2014年NCEP-Ⅱ資料場中的感熱、潛熱、長波輻

射、短波輻射和凈熱通量的7月平均場。WOA13和NCEP-Ⅱ再分析月平均數據

可分別通過相關網站

(/OC5/woa13;/psd/dat

a/gridded/)獲取。

觀測海微軟賬戶 域位于白令海西南部的海盆地區至陸架邊緣,文章所選取的測站為西南東北

向的斷面,靠近國際日期變更線。該斷面西南起自希爾紹夫海嶺南側的阿留申群島,

沿著阿留申海盆西側3500m等深線向東北方向延伸進入圣勞倫斯島南側的東北

陸架區。這條斷面有利于研究阿留申海盆和陸坡、陸架區的水文特征結構。2008、

2010、2012及2014年測得的斷面CTD數據日期相近,大致在7月中下旬,分別為

2008年7月18—24日、2010年7月10—15日、2012年7月10—16

日,2014年7月18—25日。4年測站的空間分布也大致相似,在這里為方便描述,

文中命名為B斷面,并將2008、2010、2012及2014年選取的B斷面分別命名為

B1、B2、B3以及B4斷面。具體分布情況見圖1。

1.2熱含量的計算方法

本文對白令海上層海洋熱含量的計算采用如下公式:

圖1中國2008—2014年北極科學考察白令海站位分布圖onsof

stationssurveyedbyCHINAREinBeringSeaduring2008—2014

式中,r為海水密度,Cp(=3900Jkg–1℃–1)為海水定壓比熱容。對深度進行積

分,DT=T?T0,T為現場溫度,T0取2℃,計算得到的熱含量DH是面積為1m2的水

柱所蘊含的熱量,得到的熱含量能夠反映上層海洋能量收支情況[16]。如果求各個

站位海表到水深z深度上的單位面積水柱所含熱量,r、Cp取常數,那么公式(1)可簡

化如下:

又因為本文采用的CTD數據是深度小魚的簡筆畫 間隔為等間距形式,所以公式(2)可以做如下簡化:

其中,?H單位是Jm–2。

1.3凈熱通量計算方法

熱量交換包括太陽總輻射、海面長波輻射、海面反射短波輻射、潛熱通量和感熱通

量交換等。海表凈熱通量(QN)由下式表示:

式中,QSN和QBN分別為進入海面的太陽短波輻射和海面向外長波輻射,LE和HS

為海面潛熱通量和感熱通量,當QBN,LE和HS為正時,表示海洋損失熱量,QN和

QSN為正時,表示海洋得到熱量。參閱Reed[17-18]和Budyko[19]得到各熱通量

分量表達式。

2白令海夏季水文結構特征分析

2.1白令海7月水團結構分析

利用表層至底層的溫鹽數據,作者將觀測的溫鹽資料畫成T-S圖(圖2),反映白令海4

個年份觀測水體結構的整體情況,從中可以看出B斷面的水團主要可以分為4類。

1.白令海上層水團(BSW,0.7℃

水細分為兩種類型:白令海夏季表層水團(BSSW)、白令海冬季殘留水團(BWW)。

夏季表層水團(BSSW,3.5℃

層海水吸收大量的太陽輻射,海面水溫顯著上升、垂向混合減小,表層水溫在5℃以

上。受到融冰、陸地徑流等因素的影響,溫鹽性質差異較明顯,在T-S圖中分布較為

分散。對比這4年7月份的調查數據發現,這一水團的溫度年際變化較大,特別在

2014年7月調查期間,表層水溫最高達11℃。

冬季殘留水團(BWW,0.7℃

面,是上一年冬季水的殘余,因此稱作冬季殘留水。與夏季表層水一樣,該層水團的年

際變化較大,其中2014年7月的冬季殘留水溫度,比其他調查年份同期高1℃左右。

2.白令海中層水團(BIW,2.5℃

間的過渡水團,溫度較上層水略微偏高。鹽度隨深度增加略有增加,這一水團的年際

變化不明顯。

3.白令海深層水團(BDW,1.6℃

增加下降,直至海底處降到1.7℃左右,鹽度高于34.2,隨深度增加變化不大。該水團

與相鄰的太平洋水特征較為接近,水團性質相當穩定少變。

圖22008—2014年各年份7月白令海水體T-S圖Fig.2.T-SdiagramforBering

Sea,Julyof2008—2014.a)2008;b)2010;c)2012;d)2014

4.陸架混合水團(BSW,?1.71℃

深較淺,溫度鹽度更低。溫度低于0℃,為整個海區溫度最低的水團。鹽度<33,主要

是由沿岸沖淡水與外海水混合而成。這一水團嚴格來說也屬于白令海上層水團,只

是溫鹽更低,而且較為突出,因此單獨列出。

對比4幅T-S圖,顯然圖2c、圖2d上層水分布較為特別。圖2c中夏季表層水尤

其偏淡,最低鹽度為29.5左右,200m以上水溫也偏低,雖然圖2b中上層水溫度與

圖2c十分相似,但未出現鹽度偏淡的情況;圖2d的200m以淺海水則表現為偏高

溫高鹽的狀態,溫度最高達到11℃,而圖2a中上層海水溫度也有所偏高,但并未出現

如圖2d中鹽度>31.2的偏咸情況。

為進一步研究白令海夏季各類水體的溫鹽分布形態,作者繪制了4條斷面圖。圖3

是4個斷面的溫度剖面圖,30m以淺是均勻分布的高溫層,也就是夏季表層暖水,溫

度隨深度增加而降低。61N以南的海盆30—250m為低溫低鹽的冬季殘留水,但

是B4斷面的冬季殘留水只到180m,在這一水層內存在一個垂直剖面上的溫度極

小值。而61N以北的30m至底層陸架上則是陸架混合水,溫度比西南海盆冬季

殘留水還要冷。250—400m深度為白令海中層水,溫度隨深度加深而稍微有所上

升,與相鄰上下水層相比要高。400m以深分布著溫度低于3.5℃的白令海深層水,

該層水的溫鹽情況最為穩定。從圖4的B斷面鹽度剖面圖中不難發現,白令海調查

區鹽度分布為從表層往下逐漸增加的,并且400m左右以淺的等鹽線向陸架處傾斜,

呈現南高北低的分布形態。

圖32008—2014年各年份B斷面7月溫度分布圖butionsof

temperatureinSectionBoftheBeringSea,Julyof2008—

2014.a)2008;b)2010;c)2012;d)2014

為了與多年平均進行比較,作者將B斷面的實際觀測數據與WOA13(2005—2012

年7月氣候態)溫鹽數據相減得出各年份7月的溫鹽變化值。由于B斷面的溫鹽年

際變化多發生在上層(200m)海洋,因此在這里只截取250m以淺的溫鹽圖進行對

比。

通過對比圖5、圖6可發現,溫度斷面圖(圖5)中,B1、B2和B4斷面海盆處50m

以淺的夏季表層水以及120—220m的冬季水層分布出現一個暖核。暖核的位置

和強度在不同年份有所差異:B1斷面暖核出現在海盆處54N—56N,表層處中心

溫度在3℃以上;B2斷面的暖核位于56N—58N,中心溫度>1℃;B4斷面夏季表層

水整層溫度表現皆高于平均水平,冬季殘留水暖核位置與B2斷面相當,但是范圍比

B1、B2斷面要大得多,1℃以上的強度占據了54.5N—59N,約合500km,深度也

從50m延伸至220m。此外,B2斷面B3斷面上層海洋幾乎都是偏冷的,最大負中

心出現在54N和陸坡陸架區的50m以淺(

都可以明顯的看到溫度偏低,但中心溫度都不超過?5℃。與之相反的是,B4斷面表

層陸架區溫度卻偏高很多(>5℃,中心位于62N)。

圖42008—2014年各年份B斷面7月鹽度分布圖butionsof

salinityinSectionBoftheBeringSea,Julyof2008—

2014.a)2008;b)2010;c)2012;d)2014

圖5參照WOA13對比所得2008—2014各年份B斷面7月溫度距平圖

ceantemperatureanomaliesrelativetoWOA13inSectionB

oftheBeringSea,Julyof2008—2014.a)2008;b)2010;c)2012;d)2014

鹽度斷面圖(圖6)中,對比4條斷面,不難發現與溫度斷面存在一個對應關系:即在冬

季殘留水120—220m深度范圍內出現溫度偏高的地方,在鹽度斷面上表現為偏高;

而溫度偏低處則表現為鹽度偏低。但是B3斷面表層鹽度在54N以南海盆處及

60N以北陸坡處分別出現?2.5左右的鹽度偏低情況,另外三個斷面鹽度與WOA

相比差距都很小(?1—0.5),主要表現在陸坡及陸架處。

圖6參照WOA13對比所得2008—2014年各年份B斷面夏季鹽度距平圖

ceansalinityanomaliesrelativetoWOA13inSectionBofthe

BeringSea,Julyof2008—2014

結合調查期間白令海的SST歷史共享數據以及上述分析,可以判斷,2008、2010年

7月白令海調查區域的溫鹽分布情況比較接近正常年份,2012和2014年則表現得

不太尋常。2012年7月白令海上層水主要表現為溫度、鹽度偏低,在表層海盆

54N以南及陸坡61N左右各出現一個低溫低鹽中心;而2014年7月白令海調查

區上層海洋溫度較平均態都是偏高的,暖核中心在表層陸架62.5N處,鹽度與平均

態相比差距不大。

2.2白令海7月熱含量分析

圖7是2008、2010、2012及2014年7月白令海B斷面各個站位200m以上

熱含量的分布情況,以各個測站的緯度由南向北為橫坐標軸,熱含量為縱坐標軸,因海

盆深度可達4000m,陸架淺的地方只有幾十米,因此將其分別進行比較。由圖7a

可見,海盆上各個站位200m以上熱含量范圍是2.4—5.8GJm–2,并且呈現南高

北低的分布形態。與WOA13數據計算所得的熱含量對比可見,大多數站偏離平均

態熱含量的數值在1GJm–2以內,圍繞WOA13數據上下浮動。海盆區

52.5N—60.3N的熱含量在3.5GJm–2以上,但是在陸坡區60.3N—60.7N

處(圖7b),除了2010年和2014年測站熱含量仍然保持在高達4.5GJm–2以上,

其他年份熱含量都與WOA趨于一致,呈現劇烈下滑狀態。最明顯的變化出現在

2012年和2014年:2012年7月,除了55.257N處測站高出WOA13少許,其余各

個測站上的熱含量幾乎都低于WOA13氣候態熱含量值;而2014年恰恰相反,每個

測站的熱含量數值都高于WOA13氣候態熱含量值,其中56N—59N測站熱含量

比平均態熱含量多出1GJm–2以上。說明2012年7月白令海調查區200m上

層海洋熱含量為負距平,2014年7月白令海上層海洋調查區熱含量為正距平,這一

點與白令海上層海洋水溫分布在2012年7月偏低、2014年7月偏高的情況一致。

2.3白令海凈熱通量分析

一般來說,引起局地SST變化的原因主要包括海表凈熱通量、水平平流、垂直混合

等[20]。這里先對白令海7月凈熱通量進行分析,由于調查期在夏季,白令海整個海

區都是獲得熱量的,該海域絕大多數地區的凈熱通量在160—240Wm–2。2008、

2012和2014年7月白令海調查區測站附近的凈熱通量都低于210Wm–2,大多

在180—200Wm–2;而在2010年7月,除了最南最北兩測站以外,其他測站皆處

于210—230Wm–2的大值區。可見2010年7月白令海測站獲得的凈熱量明

顯高于2008、2012和2014年7月凈熱通量,然而由上文分析得出:2012年調查

期間白令海上層海洋溫度偏低,2014年白令海上層海洋海溫偏高,并未出現2010年

調查區上層海洋偏暖的跡象。

圖72008、2010、2012和2014年7月白令海B斷面各個測站調查區熱含量與

同期WOA13對比ntentforeachstationrelativetoWOA13in

SectionBoftheBeringSea,Julyof2008,2010,2012and

2014.a)Basin;b)Shelf

由此,作者考慮到海水的溫度還會受到前面幾個月的累積熱通量影響,所以計算了5

月到各年份白令海航行觀測結束日(2008年7月24日、2010年7月15日、

2012年7月16日、2014年7月25日)的累積凈熱通量,圖8四圖是2008、

2010、2012和2014年5月到觀測結束日的累積凈熱通量分布圖,從中可以看

到,2008和2014年因為觀測時間比2010和2012年晚,相應的海面所吸收的累積

熱通量也就高些。海盆處累積吸收熱量最多的是2008年(中心達到1.5GJm–2),

其次是2014年(1.3—1.4GJm–2),最低的是2012年(1.2GJm–2左右)。然而,

在60.5N以北的陸架區測站處,2008、2010、2012年的累積凈熱通量都表現為

不同程度的低值(<1.1GJm–2),尤其是2012年海盆及陸架區較其他年份都最低

(低值中心僅為0.8GJm–2左右)。但不同尋常的是,2014年白令海陸架區的累積

凈熱通量高達1.4GJm–2,中心位于62N附近,這一位置與上文提到的2014年

陸架區海洋表層溫度偏高中心相吻合,表明了該年陸架區的累積熱通量明顯高于

2008、2010及2012年調查期,持續加熱表層海水造成其溫度偏高。但在海盆區,

比較4年累積熱通量,最高的是2008年,因此2014年海盆區的上層海水溫度偏高

現象無法用累積凈熱通量的多少予以解釋。

2.4白令海天氣特征分析

通過上文的分析可知,白令海2014年7月上層海洋的溫度異常不完全是凈熱通量

變化導致的,由此作者對其天氣特征進行了研究。風應力是大尺度海洋運動特別是

上層海洋運動的主要驅動外力,因此從白令海的風場著手。在北半球,根據Ekman

原理,當低層風場為正的風應力旋度時,海洋發生輻散;當低層風場為負的風應力旋度

時,海洋發生輻合。

圖9四圖是2008、2010、2012和2014年白令海7月10m風應力和風應力旋

度分布圖。可見,白令海7月海表風應力旋度在1.510–7Nm–3之間變化。雖

然圖9a、b、d白令海西南海盆處測站皆呈反氣旋式風場,但圖9a和圖9b的風應

力旋度僅在?0.810–7—?0.510–7Nm–3,與圖9d相比其范圍和強度都要弱

得多。從圖9d可以清楚地看到,白令海存在兩個風應力旋度為負值的反氣旋式環流,

一個在西南海盆測站處,中心在56.3N,173.7E,強度達到?1.510–7Nm–3;另

一個在阿拉斯加半島以南,強度要相對弱些。通過分別計算5—7月的月平均風應力

和風應力旋度可知:5月份,2008、2010和2012年基本上是以偏北風為主,然而

2014年卻是由南風主導,并且為反氣旋式環流;6月份,2008、2010和2012年由偏

北風轉為偏南風,2014年觀測區則依舊保持偏南風和反氣旋式環流。也就是

說,2014年白令海調查區的偏南風和反氣旋式環流機制從5月一直持續到7月,偏

南風的存在源源不斷地將南方的暖水輸送進入白令海海盆,加上太陽輻射的共同作

用加熱該區表層海水,又通過反氣旋式環流,使得夏季表層暖水輻聚下沉,造成冬季殘

留水偏暖。而圖9c,57N以南海盆處及61N以北陸架區測站的風應力旋度都為

正值:海盆處的風應力旋度>110–7Nm–3,中心在54N、171E左右;陸架處

的風應力旋度則小很多,不到0.510–7Nm–3。

圖82008—2014年各年7月份白令海累積凈熱通量分布圖(站位用黑色三角形表

示)etheatfluxoftheBeringSea,Julyof2008—2014(the

locationofeachstationisshownasablack

triangle).a)2008;b)2010;c)2012;d)2014

圖92008—2014年各年份白令海7月海表風場分布(站位用黑色三角形表

示)butionsofasurfacewindcurlfieldoftheBeringSea,Julyof

2008—2014(thelocationofeachstationisshownasablack

triangle).a)2008;b)2010;c)2012;d)2014

圖10四圖是2008、2010、2012和2014年各年份白令海7月海平面氣壓場異

常情況。顯然,圖10a調查區氣壓整體異常偏低,只在56N以南海盆區氣壓偏高1

hPa左右。英語自我介紹小學生 圖10b中海盆處為不到4hPa的高壓異常,陸架上測站的氣壓值接近正

常水平。圖10c海盆及陸坡陸架測站的海平面氣壓都為負異常,尤其是陸架區測站

氣壓異常達到?3hPa。圖10d反映了2014年7月白令海海盆存在一個中心在阿

留申群島附近異常高壓系統(1019hPa),較2012年的異常高氣壓更甚,高壓中心在

海盆區測站東側,強度高出平均水平6hPa,并且5、6兩個月海平面氣壓異常都為

正值。高壓系統即為反氣旋,而在北半球反氣旋西側為偏南風,這便成為2014年

5—7月海盆處持續的偏南風的形成機制。簡單地說,正是異常的高壓系統才使負的

風應力旋度得以維系,反氣旋式環流因此得到加強,再通過Ekman抽吸作用表層暖

水輻聚下沉,從而出現2014年7月白令海海盆處上層海洋異常偏暖的現象。

3結果與討論

基于2008、2010、2012和2014年中國北極科學考察期間在白令海獲取的水文

觀測數據,結合歷史共享資料,分析研究了白令海水團分布結構、上層海洋的年際變

化特征及其成因。得到主要結果如下。

圖10各年份白令海7月海平面氣壓異常分布(站位用黑色三角形表

示)butionsofmeanalevelpressureanomaliesoftheBering

Sea,Julyof2008—2014(thelocationofeachstationisshownasablack

triangle)

1.白令海夏季的水團包括白令海上層水團(BUW)、中層水團(BIW)、深層水團

(BDW)和白令海陸架水團(BSW)。上層水團深度為200m以淺,包括夏季表層水團

(BSSW)和冬季殘留水(BWW)。與WOA氣候態對比發現,溫度異常主要發生在上

層水團,2012年7月白令海上層水調查區異常偏低,2014年7月則異常偏暖,冬季

殘留水厚度最薄,深度比其他年份羅布麻的功效與作用 淺50—70m。

2.對白令海調查區各個測站上熱含量情況分析得出,其熱含量(0.6—5.8GJm–2)

分布南高北低。與多年平均值對比發現:2012年白令海調查區的熱含量較WOA13

偏低,2014年7月調查區的熱含量偏高。

3.夏季白令海整個海區都是獲得熱量的,該海域絕大多數地區的凈熱通量在160—

240Wm–2。5—7月觀測結束累積的凈熱通量為2008年白令海海盆區獲得熱

量最多,然而該年海盆區SST的升溫卻不如2014年,但是2014年7月陸架區的累

積熱通量最大,SST升溫也相應地為四年最高,因此本文認為是累積熱通量的偏高造

成了2014年7月白令海陸架區海表溫度偏高。可以認為,熱通量的變化對白令海

海盆夏季水溫異常變化的貢獻不大,但是對陸架區有顯著的影響。

4.海表風場的變化是大氣影響海洋環流的重要途徑,海平面氣壓強度是影響白令海

上層環流的重要因子。在2014年5—7月海盆區異常強的海平面高壓,一方面使其

西側的測站持續以偏南風主導,通過平流作用將南方的暖水源源不斷地輸送到該區,

加上太陽輻射的共同作用使得表層海水偏暖;另一方面,使負的風應力旋度得到增強,

從而加強了白令海上層海洋的反氣旋式環流,表層暖水通過Ekman抽吸輻合下沉加

熱下層海水,造成該區冬季殘留水偏暖。因此本文認為,風應力旋度是引起白令海海

盆夏季上層海洋環流變化的直接因子,海平面氣壓則通過影響風應力旋度來改變海

洋環流,成為白令海夏季上層海洋環流變化的間接因子,兩者共同作用,對白令海海盆

夏季海表溫度造成重要影響。

致謝感謝中國海洋大學王曉宇、鐘文理博士在本研究過程中給予的幫助。

參考文獻

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