1871-2010年南海及毗邻西太海域表层海温的时空分布及差异特征

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作为地球体系中的两个重要构成部门,大海和大气在各类时空尺度上彼此作用,调节着整个地球的能量均衡和水循环,从而对气候间的变化以及自然地理环境产生巨大影响。大气和海洋已经变暖并且已造成紧要且现实的威胁,是目前人们不得不面对的重中之重的问题。南海及毗邻的西太海域是对我国气候变化产生潜移默化的主要区域之一,而温度是表现海洋表层热、动力状况的主要指标之一。在南海内部存在一个双涡结构的环流,除此之外,南海还受到东海黑潮的影响,通过巴士海峡影响着南海的环流状态并进一步影响南海海表温度。只有清楚该海域海洋水文结构、时空变化及其差异特征,才能为揭示研究区气候变化的影响机理,预测未来气候环境变化提供理论依据。本文使用的是SODA_2.2.4数据集中的1871——2010年这140年间的海表温度数集,使用的地形资料来源于美国地球物理数据中心发布的环球海底地形数据库,通过MATLAB软件提炼研究区内140年间共1680个月的表面月均温数据,使用传统经验正交分解法(EOF)、滑动平均法、小波分析等分析了1871-2010年间南海及毗邻的西太海域,表层温度的分布特征及其差异,得出下列结论:1)南海及毗邻的西北太平洋海域30a表层月平均的最高温(29.9℃)出现在靠近赤道的西太海域东部;30a表层月平均的最低温(22.5℃)出现在我国的华南沿海区域。西太海域温差变化最小,华南沿海温差变化是最大的。在研究区的东北部、靠近大陆海岸线的区域,春夏季节升温快,秋冬季节降温快,这是导致该区域成为整个研究区海域温差变化较大的原因之一。2)对研究区域的表层海温空间分布情况进行分析,可将研究海区分为六个海域:南海划分为三个区域:以15°N为界北至我国华南沿海等温线基本沿海流方向分布,温差明显,划分为S1;15°N以南的中南半岛沿岸等温线基本和海岸线平行,近乎垂直于纬线,此海域划分为S2;15°N以南的海域海温较高,温度差异较小,规划为S3。巴士海峡海域由于受黑潮影响,温度明显高于同纬度海域,因此单独划分一个区域为S4。西太海域分为两个海区:以12°N为界以北等温线基本沿纬线分布,温差较明显,划分为P1,以南和苏禄海、苏拉威西海受北赤道暖流和赤道逆流影响,全年高温且温差变化小,共同划分为P2。3)在研究区内通过对选取的22个特征点进行30a月际、月差变化分析可知,研究区的温差变化基本都是由低纬向高纬增加,纬度越高的海区温差的变化也就越明显,纬度越低的海区温差变化则相反;除了纬向分布特征之外,温差变化还呈现出由东向西递增的特征,即外海的温差变化较小,越靠近内海则温差变化越大;临近海岸的海域,变化剧增明显。4)在南海,受到地形和海流的影响,等温线大致呈东南向西北方向的递减趋势,其走向基本和海流的方向一致;在中南半岛东部海域,等温线近似平行于海岸(即近似的垂直于纬线)。在西太海域中部,海表等温线的分布状态大致是与纬线平行的。在靠近赤道的半封闭水体——苏拉威西海,获得的太阳辐射多,又受北赤道暖流的入侵和岛屿的阻挡使暖流大部分停留在苏拉威西海,其温差变化是整个研究区中最小的;但作为相对封闭的水体——苏禄海,受岛屿阻挡使得北赤道暖流难以进入,其温差变化比同纬度邻近的南海和西太海域都要大。5)通过对月际、月差温度变化分析可见,位于北回归线以南18.75°N附近的海域,其温度多年平均水平下的月际、月差转化显现出温带气候的特征。显示,研究海域热带与温带(亚热带)的分界线明显比陆地的纬度低,15.75°N—17.75°N区域的气候特征逐渐显现由热带向温带(亚热带)过渡的态势,因此我们大致可以将16.75°N作为该海域热带与温带(亚热带)的气候分界。6)研究区内,140年的表层海温分布态势基本和30年一致,差异不大:最低海温依然在中国广东的沿海大陆架、台湾岛屿的左侧,该地仍是整个研究区域表层温度变异最大的区域。最高温的三个区域都在靠近赤道的南部海域,但140年的表层海温高温区域面积较小。对于140年间的南海即毗邻的西太海域表层海温年际振幅状态,两者的分布态势基本一致,只有靠近海岸线的海域在新气候基准期下的变幅最为明显。7)对表层的海温距平进行EOF分解发现,研究区内的表层海温都表现出正向的海温反常,正异常最强烈的地区为我国台湾海峡海域,也就是研究区内温差变化最明显的海域;正异常最弱的地区在西太海域的中部和靠近赤道的海域。
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