东海障碍层特征及形成机制的初步研究
本文在回顾已有对大洋和边缘海障碍层研究工作的基础上，认为东海特殊的地形以及复杂的径流环境，使得该海域跃层现象非常显著，有利于障碍层的产生。将收集到的大量海上调查的历史数据通过有效的质量控制后应用于研究，首次揭示了东海内障碍层的存在，讨论了东海障碍层的季节和年际变化特征。结合卫星遥感数据分析了长江冲淡水、降雨、黑潮、台湾暖流、风场和净热通量的变化对于东海夏季障碍层分布的影响。利用改进的高分辨率POM模式成功的模拟了东海障碍层的分布状况，通过改变模式中外强迫场的方法讨论了各种外强迫对于东海障碍层分布的影响，分析了东海障碍层的形成机制，讨论了东海障碍层的存在对于海洋层结稳定度、海洋声场和生态场要素的影响。本文的研究得到的主要创新性成果如下：
1.揭示了东海内障碍层的存在，讨论了东海障碍层的季节和年际变化特征。不同的观测年份，东海夏季都存在障碍层，且障碍层总是存在于长江冲淡水的延伸体区、长江冲淡水的盐度锋区以及长江冲淡水与台湾暖流和黑潮水的混合区。在长江冲淡水延伸体的大部分区域，障碍层厚度是比较薄的；而在长江冲淡水与台湾暖流和黑潮水的混合区，障碍层的厚度是整个东海里面最厚的。由于长江冲淡水的年际差异，使得不同年份障碍层的深度和厚度都有区别。作为东海具有代表性的海洋观测断面，PN断面障碍层所在的位置和深度存在明显的季节变化。夏季，PN断面上的障碍层深度最浅；秋季，PN断面上的障碍层厚度最厚；冬季，PN断面上障碍层深度最深。平流影响机制是决定PN断面上障碍层季节变化的主要机制。
2.采用改进的高分辨率的PoM模式成功的模拟了东海障碍层的气候态分布状况。模式模拟的夏季东海大面的和每个季节沿PN断面的障碍层分布情况与观测资料所得结果基本吻合。发现障碍层的季节变化与大气强迫场以及水团之间相互作用的改变有很大的关系。通过模式验证了温度差异较小但盐度差异显著的不同水团相遇(平流作用)是东海内障碍层形成的主导机制。模式结果显示东海大面四个季节都有障碍层存在，陆架海区与深水区障碍层的季节变化特征不同。东海陆架海区的障碍层主要出现的夏、秋两季，冬季衰减，春季消失，是典型的夏季现象；而在东海的深水区，从夏季开始，障碍层逐渐增多，到冬季障碍层的分布范围最广，而到春季又逐渐减少。
3.结合观测资料和模式结果，讨论了各种外强迫对于东海障碍层分布的影响，分析了东海障碍层的形成和变化机制。东海障碍层在很大程度上受到长江径流量大小的影响。长江径流量大，障碍层很厚并且空间分布范围很广；长江径流量小，障碍层的厚度很薄，并呈不连续的片状分布。潮通过改变浅海区上升流和沿路坡的爬升海水，显著的影响着障碍层的分布特征。夏季风主要是通过改变长江冲淡水的扩展方向以及沿岸上升流的强弱来对东海障碍层的分布产生影响。冬季风通过混合作用影响温度层结的稳定性，改变温度定义的混合层的深度，同时通过影响表层海流的强度，改变了东海内海水的盐度分布，从而影响了障碍层的分布和厚度。
4.讨论了东海障碍层的存在对于海洋层结稳定度、海洋声场和生态场要素的影响。障碍层的出现使得其下方水体的层结相对比较稳定，减小了水体的混合，从而使得已形成的温度和盐度跃层得以维持，这也是障碍层出现后得以维持的原因。在障碍层上方存在高声速值，从表层向下声速呈负梯度的垂直分布；在其下存在着负声速跃层。障碍层的存在在一定程度上发挥了水下声道的作用。障碍层存在的海区，有利于其表层叶绿素浓度增大；其下方出现相对于同一水深溶解氧的高值区，而在其上方则随季节的变化存在差异，夏季，其上方的溶解氧含量会出现小值，而秋季、冬季和春季，其上方的溶解氧含量会出现大值；在有障碍层存在的区域，NO3-的浓度较小，障碍层厚度越厚的地方NO3-的浓度越小。
边缘海障碍层;径流环境;卫星遥感数据;黑潮;台湾暖流;东海障碍层;长江冲淡水
中国海洋大学
博士
物理海洋学
吴德星;林霄沛
2009
中文
P731.27
142
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）