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  • 南海国产剖面浮标运行及观测结果浅析
  • 作者:中国Argo实时资料中心   来源:中国Argo实时资料中心   发表时间:2017-04-11 09:02:34   点击:
  •        2016年9月至11月期间,国家科技基础性工作专项—“西太平洋Argo实时海洋调查”重点项目分别搭载由中国科学院南海海洋研究所“实验1”号科学调查船执行的国家自然科学基金委南海中部海盆综合调查计划航次,以及由国家海洋局南海分局“向阳红14”号科学调查船执行的另一调查航次,在南海中部海盆区域布放了10个国产HM2000型剖面浮标,正式启动了由我国主导的南海Argo区域海洋观测网建设。至今,这批浮标在海上已经业务运行了至少4个月时间,现在它们的工作状态怎样?已经获得了多少条有效观测剖面?这些剖面资料的质量又是如何?负责该项目的科研人员给出了如下答案:

           通过两个搭载航次顺利投放的10个北斗剖面浮标,其中1个浮标(WMO编号为2902699)由于发生故障,布放后未能收到任何信息(表1)。

           由表1可知,截至2017年3月25日,9个正常工作的HM2000型剖面浮标已累计获得了694条0-2000dbar水深范围内的温、盐度剖面资料。它们的漂移轨迹如图1所示。需要指出的是,WMO编号为2902700的浮标由西向东漂移,即由南海中部海盆进入了巴拉望岛附近的浅水(小于2000m深度)区域。于是,北斗剖面浮标数据接收服务中心通过“HM系列剖面浮标数据接收/监视系统”,于3月18日将该浮标的最大观测深度由2000m调减为1000m,以确保浮标仍能正常观测。此外,发生故障的2902699号浮标可能一直处于近海面漂移状态,且速度较快,其漂移轨迹据南海气候态冬季表层环流推断而得。目前,该浮标已由越南平顺省渔民捕获,并由该省渔业局回收并保存。中国Argo实时资料中心正在国际Argo信息中心的帮助、协调下,与越南平顺省渔业局的相关人员保持联系,计划通过外交途径回收该浮标。这对研制单位剖析浮标产生故障的原因、改进其技术性能,以及提高浮标海上工作的稳定、可靠性具有极大的帮助。

    表1  南海HM2000型浮标具体信息(截止2017年3月25日)

           由图1可见,其余8个浮标的漂移轨迹均呈弯曲状分布。其中处于南海东北部巴士海峡附近海域的3个浮标(2902691、2902692、2092693)漂移轨迹显得更为复杂,而其它浮标的漂移轨迹则相对简单,可见南海北部海域的流场要比南部更为复杂,且中尺度涡更为丰富。

    图1 南海Argo区域海洋观测网中剖面浮标漂移轨迹(图中五角星代表浮标最新位置)

           图2给出了利用自动剖面浮标观测资料绘制的南海T—S曲线。图中灰色线条代表由美国APEX型浮标在2006年9月至2016年12月期间获得的8306条0-1500m水深内的温、盐度剖面;红色线条代表由国产HM2000型浮标在2016年9月至12月期间,获得的320条0-2000m水深内的温、盐度剖面。

    图2   利用自动剖面浮标观测资料绘制的南海T—S曲线

           由图2不难发现,HM2000型浮标观测的温、盐度剖面资料与APEX型浮标的观测结果完全吻合。而且,越接近深水区域,由HM2000型浮标观测的T—S曲线比APEX型浮标的更收敛。

           图3给出了位于南海北部的2902691号浮标观测的温、盐度断面分布,其轨迹总体上呈顺时针旋转,但前期明显呈反气旋弯曲状,后期则转为气旋式弯曲(图1)。

    3  2902691号浮标温度(左)、盐度(右)断面(0-2000m)分布

           由图3(左)可以看到,温度断面分布比较简单,由表层到深层,温度由高(>24℃)变低(<5℃),而且越往深层,温度变化越不明显。温度层化比较显著的区域主要位于500m上层,且在50-120m之间等温线分布尤其密集,存在明显的季节性温跃层。为了清晰起见,绘制了一幅0-1000m层的温、盐度断面分布图(图略),其等温线大体上呈波状分布,在浮标布放(2016年9月10日)点附近20℃等温线处于~110m水深处,而在2017年1月10日位于~50m水深处,即浮标观测早期暖水(>20℃)较厚,后期(约2016年12月20日后)则较浅,可能与浮标前期呈反气旋弯曲状、后期转为气旋式弯曲有关。

    图4 2902700号浮标温度(左)、盐度(右)断面(0-1000m)分布

           盐度断面分布(图3右)似乎要比温度复杂得多,尤其在1000m以浅盐度分布更加复杂多变,1000m以深盐度相对比较均匀,大约在34.50~34.62之间变化。在1000m以浅,2902691号浮标观测资料显示其盐度明显呈“三明治”结构,表现为表层低盐(<34.1)、次表层高盐(>34.6)和中层低盐(<34.5)的分布态势,且在50-100m之间等盐线分布相对比较密集,存在明显的季节性盐跃层。此外,34.6等盐线同样呈波状分布,最浅出现于2017年1月10日(位于~100m水深处)。值得注意的是,在这之前,次表层(约100m)高盐核(>34.8)显著,之后高盐核(>34.8)已经难觅足迹;同样,在这之前,中层(约400m)低盐核(<34.4)明显,但之后低盐核(<34.4)已经完全消失。海表低盐层中的盐度值和厚度,同样变化明显,前期盐度低(<34.0)、厚度(约50m)大,后期盐度升高、厚度变浅,明显呈现了浮标受反气旋涡、后期受气旋涡影响的迹象。

           图4给出了位于南海南部2902700号浮标观测的温、盐度断面(0-1000m)分布。该浮标的轨迹大体上呈弯曲状由西向东漂移,并从深水海盆区进入了近岸浅水区域(图1)。与北部的2902691号浮标相比,南海中东部海域的温、盐度断面分布较为简单,温度由表层到深层不断降温,200m以下温度越来越显得均匀,等温线几乎呈直线状分布,2017年1月20日之前,表层温度明显比20日之后要略高些,温跃层也要略强些。这些分布特征明显与浮标从秋季、冬初进入深冬还与季风以及从深水海盆区进入近岸浅水区受地理位置的改变等有关。

           南海北部盐度“三明治”结构在中东部海域(图4右)已经不复存在,表层低盐特征虽依然比较显著,但次表层高盐和中层低盐特征却已经不甚明显,仅呈现为次高盐带和次低盐带。

           从上述2个代表性浮标观测的温、盐度断面分布的分析中可以略知,南海海域温、盐度分布与变化,随时间、地理位置、近岸沿岸流和外海黑潮流系,以及水深的改变(或影响)而发生变化,几乎每一个浮标观测资料所呈现的海洋现象或海洋特征都会各不相同。但随着在南海布放自动剖面浮标的数量增多,获取的观测剖面也会成倍增加,人们对南海复杂多变的物理海洋现象及其分布特征和变化规律等也会从片面的一知半解,到全面、系统的认识和掌握,从而可以对诸如温、盐、密度的分布与变化,甚至对跃层、内波、中尺度涡、锋面、声道和海流等物理海洋现象做出更好地模拟和预测预报。所以,长时间序列物理海洋环境要素资料的观测和积累,对解开南海复杂多变的海洋之谜显得尤其重要。

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