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中国海水文及环流

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中国海由渤海、黄海、东海和南海组成。地处东亚季风区,位于北太平洋西边界流—黑潮的西侧。中国海水文及环流具有明显的季节变化特点。

中国海的调查研究始于50年代末期,80年代末期开始比较活跃。1958~1959年的全国海洋普查对中国海的水文物理研究有深远的影响,1980~1995年间的各种调查研究活动又使人们对中国海水文及环流的认识推进了一大步,其中中美长江口和毗邻陆架海域水文调查、中日合作黑潮调查、南海综合调查和南海东北部水文调查等都取得较大进展。

渤海、黄海 早期的调查发现,冬季的各水文要素呈垂直均匀状态;夏季形成跃层,跃层以下是冬季遗留下来的中央冷水,分别称渤中冷水和黄海冷水团。80年代的研究提出,冷水团边缘为潮锋。

研究认为,渤海海峡的海流为北进南出,海流进入渤海后形成两个反向环流,北区为顺时针向,南区为逆时针向。最近还提出,渤海环流表现为一气旋状环流,至少在夏季是这样。

80年代初我国学者不同意黄海暖流起源于对马暖流,而认为,在黄海中部深槽,冬季的偏北风可以在表层以下形成一支朝北的流,即黄海暖流,而在两岸附近则产生朝南的沿岸流; 夏季的偏南风对黄海暖流的发展不利。来自东海的台湾暖流受地形影响对夏季的黄海暖流有所贡献,但总体说,这支流夏季很弱。很多学者对黄海冷水团垂向环流结构作了研究,90年代中期指出,其垂向环流呈双环结构,温跃层以上中心为上升流,边缘为下降流,温跃层以下的垂向环流结构与上层相反,且比较强。

东海 研究认为,东海存在着三种水团,即黑潮水、沿岸水和陆架水。黑潮水系高温高盐外海水,由表层水、次表层水、中层水和深层水四个水团组成,其中表层水和次表层水常侵入陆架。沿岸水是以长江为主的入海径流与陆架水混合形成的低盐水,冬季沿岸南下,夏季在风和台湾暖流的作用下形成指向东北的冲淡水舌。陆架水是介于黑潮水和沿岸水之间的水体。80年代末发现:冬季时东海高密水核心在陆架中部形成,春、夏季则残留在跃层以下,并沿等深线缓慢北移,对东海北部环流产生较大影响。60年代和80年代的调查和研究还发现,长江口以南的东海沿岸还存在较强的上升流,并指出,西南季风和台湾暖流对这些上升流是有利的。

黑潮终年在东海陆架边缘流向东北,厚约800~1000m,底层有逆流,中日合作黑潮调查和研究进一步证实了前人有关黑潮的认识。

对马暖流水源自黑潮水和陆架水的混合,90年代初的调查发现,锋面涡的发展可为九州以西提供部分暖水来源,但对黑潮水直接贡献给对马暖流的行为 (或称分支) 仍然没有令人信服的证据。

台湾暖流是位于东海沿岸流和黑潮之间的终年流向北的海流,并认为它是黑潮的分支。80年代中期前后,进一步明确提出了台湾暖流不仅存在上、下层结构,而且还可分内、外侧分支。至90年代,观测资料和动力学的分析全面揭示了它的形成有两个主要机制。其一是亚极地环流和副热带环流之间的压力场,另一是台湾东北黑潮入侵陆架。

台湾海峡是东海西部的强流区。自1958~1959年普查以来,研究所获得的认识有:除表层流向随季风而变,冬季偏南,夏季偏北,而底层流主体终年流往东北外,流况颇复杂。台湾西南沿岸,受到来自巴士海峡入侵的黑潮水的影响。海峡西部浙闽沿岸流于冬季南下,但在海峡西南部的表层以深,仍以流向东北的南海水为主,特别是在春夏季,南海暖流的延伸部分可以通过海峡西中部向北与台湾暖流相接,形成中国东南近海一支北上的陆架暖流。

南海 南海海域近于封闭,其水体具有独特的水文特征。南海水和西北太平洋两者的上层水及中层水经巴士海峡相互交换,深层水一般由太平洋流入南海。次表层水的盐度呈现南海低于西北太平洋水,中层水则刚好相反,而深层水的盐度在巴士海峡两侧基本相同。黑潮锋位于巴士海峡的中、上层水域。在广东外海的陆坡上存在沿岸锋,是南海表层水和沿岸水之间的过渡地带。

黑潮水入侵南海是该海区的一个重要水文现象。在巴士海峡西侧以及台湾岛的西南海域时常能观测到这种入侵迹象,但它是否标志着黑潮存在一个直接分支深入南海域进入台湾海峡,则是一个长期没有得到证实的问题。有的学者根据调查把在东沙群岛附近发现的一支西或西南向强流推测为黑潮的一个南海分支; 也有学者据动力计算得出黑潮从巴士海峡中、南部进入南海,而在北部又流出海峡返回西北太平洋,并且在巴士海峡西部形成反气旋弯曲流动,故提出 “黑潮南海流套”的假设。海流数值计算结果表明,在南海存在一个海盆尺度的气旋式环流,其若干流段如沿中南半岛 (越南) 沿岸发现的南向流; 沿菲律宾西岸北上的 “吕宋沿岸流”,以及出现在东沙群岛一带海域的西或西南向强流等已为海洋调查所证实。调查也发现,仅有少量黑潮水进入巴士海峡并局限在其附近南海海域,有时也有由黑潮锋分离出的中尺度涡进入南海。此外,有间歇性暖水自台湾海峡东侧北上,其水体接近南海水的性质。而在南海南部,主要由于地形效应,海流呈多涡结构。

南海表层流受季风控制,有“南海季风漂流” 之称。

在60年代初中国学者发现并命名的“南海暖流”,终年沿广东外海坡折带由南向北流动,已为很多的海洋调查和数值模拟结果所证实。这支终年存在的海流,与粤东沿岸上升流,台湾浅滩上升流以及澎湖岛屿附近的上升流等皆有密切的关系。但这支海流的动力成因,究竟是风还是副热带环流水位场起主导作用,或两者皆存,以及南海暖流是否北上经过台湾海峡进入东海等问题,还有待验证。

南海浩大,以致过去使用常规海洋调查所获得的资料不能满足全面认识南海的物理海洋学问题。80年代以来,随着现代化调查仪器、设备的投入使用,以及航空和遥感海洋探测技术应用,已经使得南海调查研究活动发生了质的变化。正在实施的1996~2000“南海季风试验”计划,将会使本世纪的南海物理海洋学调查和研究推向新的高度。

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