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本文首次收集所有温盐观测剖面,经质量控制后,建立了迄今为止南海最丰富的融合观测数据集:WOD01+SCSIO+ARGO(WOD01:7568、SCSIO:8932,ARGO:1308,共17898个站位剖面)。经统计,南海障碍层厚度大于5米的比率为33.69%。夏秋两季出现概率最高,也最深厚。9、10月出现概率将近60%,最深可达70米。冬季出现概率次于夏秋,也较之浅薄,1月概率约为33%。春季的出现概率全年最低,5月份仅为17%。对温盐剖面逐个计算每点的温跃层、混合层深度,和障碍层厚度,使用Kriging方法插值到0.5×0.5°的水平格点,得到南海温跃层、混合层深度,和障碍层厚度的气候态分布。
南海的上层盐度在河口附近以及东边界附近变化最大。在湄公河附近海区,夏秋季节表层盐度的迅速淡化是由湄公河口东北向的低盐水平流效应引起的。在菲律宾西部的海区,夏季降雨最强,导致表层盐度降低。在西北部海区,表层盐度年平均值最高,年变化较弱,上层盐度的季节变化也最弱。在季节变化以外,南海的上层盐度收支也存在的一定的季节内变化。
在南海夏季西南季风驱动下,海气要素特征造成了障碍层东南-西北的不对称分布:东南侧障碍层深厚且广为分布,西北侧障碍层不存在。在南海东侧,菲律宾岛高山地形的迎风面降雨充沛,海洋表面形成淡水盖效应,加强了上层海洋的盐度层结。在南海西侧,北部中南半岛上的安南山脉的北风一侧,孕育着南海西侧上升流带;所对应的降雨空洞区对表层淡水输入贡献微小。在吕宋海峡中部,局地降雨和东向Ekman输运来的表层淡水,遇到黑潮弯曲进入海峡的高温高盐水,两种不同性质的水团形成较浅的盐度跃层,产生障碍层。湄公河在夏季的河口出流为河口附近海区提供了充足的淡水来源,在西边界急流的输运下,淡水被带到南海内区;而西边界急流离岸诱发的越南东南反气旋涡的辐合效应会带来下沉运动。这样平流效应带来的淡水浮在深厚的温跃层之上,形成深厚稳定的障碍层。越南东南的障碍层也存在着显著的年际变化,这在以往是未被涉及到的。
南海冬季浅薄的障碍层呈南北不对称分布,主要位于南部狭长山脉的迎风面海区。在东北风的驱动下,海表失热、负风应力旋度引起的向下Ekman抽吸运动和沿岸流的向岸堆积引起的下沉运动都使得上层层结异常深厚,不利于障碍层发生。而南海南部,冬季风速已大大衰退、虽然在山脉迎风面有丰沛的降雨、但气旋性涡旋带来的辐散上升运动,只产生较浅的障碍层。南海的春季由于整个海盆尺度环流特征、海气强迫特征均匀微弱,几乎没有障碍层的发生。但在南海北部,借助于ARGO浮标首次捕捉到完整的双跃层发展过程。在冬季深厚温跃层的之上,随着春季的海风骤减,海表得热,产生一个新的温跃层。通过对长时间风速异常和海温异常的分析,南海北部在LaNina年份甚至弱的ElNino年份都可以发生双跃层结构,强ElNino年份的异常偏暖不利于双跃层的出现。
南海的ATLAS浮标和ARGO浮标都探测出上层海洋存在着季节内信号,和海气强迫场的季节内振荡相联系。从OFES模式2000-2007年8年的结果看出,南海的混合层深度和温跃层深度存在显著的季节内变化特征,也导致了障碍层的季节内波动,最大振幅可达10米左右。对于夏秋季节障碍层季节内变化过程,降雨场和越南西南反气旋涡的强弱生消过程是导致南海西南海盆的障碍层产生季节内变化的主要影响因素。对于冬季障碍层的季节内变化过程,东北季风和海表失热的增减是影响障碍层季节内变化的主要因素。