季风转换期东印度洋的赤道流系结构和水文特征*1

乔 彬，刘子洲，张书颖，刘 聪，李培良

(1.中国海洋大学，山东 青岛 266100; 2.国家海洋局 北海分局北海预报中心，山东 青岛 266000; 3.辽宁省海洋环境预报与防灾减灾中心，辽宁 沈阳 110001)

季风转换期东印度洋的赤道流系结构和水文特征*1

乔 彬1,2，刘子洲1*，张书颖3，刘 聪1，李培良1

(1.中国海洋大学，山东 青岛 266100; 2.国家海洋局 北海分局北海预报中心，山东 青岛 266000; 3.辽宁省海洋环境预报与防灾减灾中心，辽宁 沈阳 110001)

基于2013-04夏季风转换期间航次观测数据，对赤道东部印度洋3支东向强流及其水文特征进行分析。结果表明，沿赤道在表层存在Wyrtki急流，在温跃层深度存在赤道潜流，它们携带着阿拉伯海的高盐水向东输运，81°E断面上，核心流量分别为4.76 Sv和12.18 Sv；南赤道逆流核心在5°S附近，核心流量7.4 Sv，并伴有高盐特性。

赤道东印度洋；季风转换；Wyrtki流；赤道潜流；南赤道逆流

印度洋北面受到亚洲大陆阻挡，不像太平洋、大西洋那样与北极连通，因此它具有很多独特性质，特别表现为它是一个季风海洋，源自复杂海-陆-气相互作用的亚洲季风是全球最强大的季风系统，对亚洲南部、东部地区也包括我国的气候，特别是降水，具有重要影响。

在季风强迫下，赤道印度洋具有复杂、多变的环流系统。在表层，赤道附近有一支每年出现两次的东向急流，即Wyrtki 急流[1]，分别发生在春、秋季季风过渡期，引起赤道印度洋水位显著的半年波动。赤道南侧，冬季季风期间存在着一支较强的南赤道逆流。在次表层的温跃层深度上，在冬末至春季有一支东向强流，即赤道潜流(EUC)，携带高盐水向东流动。

依据2013-04国家基金委东印度洋综合科学考察航次的实测数据，本研究分析了季风爆发前赤道东部印度洋的主要流场及其水文特征，并与前人结果进行了对比。

1 数据和资料

本研究所采用数据为2013-03-10-05-14国家基金委东印度洋海洋学综合科学考察航次的走航ADCP测流和站位CTD数据，航次站位见图1，我们选取了赤道东部印度洋的4个经向断面(断面A，B，C，D)和1个赤道断面(断面E)进行分析。走航ADCP(美国TRDI公司OS75型)海流观测工作频率为75 kHz，以宽带工作方式，每层间隔8 m，第一观测层水深22 m，最大观测水深574 m，取水深22～500 m数据分析。大面站温、盐、深观测采用SBE 911Plus V2型CTD，取0～500 m水深数据。海平面10 m风场数据来自NCEP/NCAR再分析数据(http:∥www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis)。

图1 赤道东印度洋2013年航次站位分布图Fig.1 Station locations during the 2013 cruises in the Eastern Equatorial Indian Ocean

2 分析结果

赤道印度洋区域在4-6月和10-11月盛行西风，其它月份受微弱的东风影响。受季风影响赤道年平均流为东向流，并有季节性规律。在季风期还会有东向的南赤道逆流和西向的北赤道流存在。而风场跟流场良好的相关性则说明了赤道区域的风场是驱动流场的重要因子[2-3]。

观测区域表层主要以东北向流为主，且赤道附近和4°S以南流速较大，赤道附近表层、80 m水层附近和5°S表层分别有3个东向强流的核心，核心流速都能达到80 cm·s-1以上，而反向的潜流流速较小，最大流速不到20 cm·s-1。图2是2013-04赤道东部印度洋10 m的风场分布，观测区域附近主要受强西风影响，这跟流场有很好的相关性，也证明了流场主要是由风场驱动的。

图2 2013-04平均海平面10 m风场分布 Fig.2 Wind field at 10 m above sea surface of April, 2013

2.1 Wyrtki急流及其水文特征

Wyrtki 流是赤道印度洋的独特现象，每年出现2次，分别发生在春、秋季季风过渡期，引起赤道印度洋水位显著的半年波动[1]。这支急流是由季风直接驱动的，时间上与赤道西风的出现同步，方向上是驱动水体向东输运。这支急流在东部得到更好的发展并且比西部有更快的速度，观测到的最大速度甚至超过了150 cm·s-1[4]，同时在东部也占据了更深的层次，这是因为增加的上部混合层能诱发强烈的表面向东输运。

图3 赤道流系流场分布Fig.3 Vertical distribution of equatorial currents

本次观测中这一急流并非完全以赤道为中心对称， 81°E断面(图3a)上核心位置在赤道偏南，接近1°S，最大流速可达80 cm·s-1； 82°E断面(图3b)上核心南移到1°30′S附近；同时核心流速减小，影响范围也仅在1°00′～0°30′N，这比前人观测的Wyrtki急流影响范围要偏小[1,5]。表层流速自西向东减弱(图3c)，甚至在东岸附近还出现了弱的西向流动，这是因为82°E断面以东处于Wyrtki急流的末端，同时观测时处于季风刚开始转换的时期，Wyrtki急流并没有稳定形成。本次观测中81°E断面Wyrtki急流的核心流量为4.76 Sv(本文所指核心流量均指大于40 cm·s-1的流核部分)，对比以往的观测偏小。

在与Wyrtki急流对应的1°S附近的表层区域，可以看到高盐水，随着向东Wyrtki急流的消逝，高盐水团也逐步消失。

2.2 赤道潜流及其水文特征

赤道断面水深80～200 m处有很强的东向流动，这支流动具有赤道潜流的典型特征，包括东向速度大、发生在温跃层深度，因此我们推断这支东向强流是赤道潜流，是在沿赤道压强梯度力的作用下形成的。赤道逆流并不是每年都能被观测到的[5-7]。

本航次实测中赤道潜流的核心并非完全在赤道上，在80°E和81°E断面(图3a)EUC核心在赤道稍偏北，但是在82°E(图3b)和83°E上核心南移到1°S附近，可以推测，EUC的传播并非完全沿着赤道直线传播，可能会有一定的南北震荡，这符合Leetmaa和Stommel认为的EUC弯曲[8]。

图4 温度分布和盐度分布Fig.4 Distribution of temperature and salinity

在热带印度洋，20 ℃等温线能很好地反映温跃层的变化[9]，本航次中EUC基本完全处于温跃层中，温度梯度较大，温跃层深度有小的起伏(图4a，4c)，这个起伏是由于赤道上纬向风的变化激发了沿赤道向东传递的Kelvin波， Kelvin波引起了温跃层深度的变化[10]。跃层内有一个明显的水舌自西向东延伸到91°E(图4b,4d)，核心盐度高于35.25，这与EUC深度重合，可以推测高盐水舌是由这支强的赤道潜流自阿拉伯海携带而来的，这跟Jensen以及Han和McGreary的模式结果是一致的[11-13]，此水舌比表层高得多的盐度证明EUC输运高盐水的能力比Wyrtki流要强得多。在赤道潜流跟Wyrtki流之间有一支弱的西向流动将以上2支流动分隔开来。

这支强的赤道潜流的流速向东逐渐增强，与表层Wyrtki流的趋势相反，这是因为赤道表面的东向Wyrtki流会抑制赤道潜流，因此在表层Wyrtki流速较大的地方，赤道潜流的流速将变小。强的赤道潜流会造成温跃层的抬升，而此处又处于Wyrtki流的末端，Wyrtki流向东输运的水体堆积会造成温跃层的下沉，这两者应该是造成赤道断面东侧温跃层被压缩的原因。本次观测中82°E断面赤道潜流的核心流量为12.18 Sv。

2.3 南赤道逆流及其水文特征

本航次还观测到了南赤道逆流，核心在5°S附近，由于本次观测只到5°S，所以观测资料并不能完整体现南赤道逆流的特征，在此简要说明。本次观测中南赤道逆流流速很大，核心区域达到了100 cm·s-1以上，范围也较大，最深可达200 m，向北到4°S附近。在流动过程中核心稳定保持在5°S附近，81°E断面流量为7.4 Sv。50 m以下深度还可以看到南赤道流高盐的特征，核心区域盐度高达35.25以上。

3 结 语

利用2013-04国家基金委东印度洋海洋学综合科学考察航次的实测数据，分析了赤道东部印度洋海域3支东向强流及其水文特征，分析表明沿赤道有强的东向Wyrtki急流，81°E断面上流量为4.76 Sv；在5°S位置存在南赤道逆流；赤道断面在温跃层深度存在一个强的东向赤道潜流，携带着大量的阿拉伯海的高盐水，形成一个向东的高盐水舌，81°E断面上流量为12.18 Sv。

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EquatorialCurrentSystemStructureandHydrologicCharacteristics
inMonsoonalWindTransitionPeriod

QIAO Bin1,2，LIU Zi-zhou1，ZHANG Shu-ying3，LIU Cong1，LI Pei-liang1

(1.OceanUniversityofChina，Qingdao 266100, China；2.NorthChinaSeaMarineForecastingCenterofStateOceanicAdministration，Qingdao 266100, China;3.MarineEnvironmentalForecastingandHazardMitigationCenterofLiaoningProvince，Shenyang 110001, China)

Based on the data collected during April 2013, the monsoonal transition period, circulation and hydrological characteristics of the three eastward currents were analyzed. The result shows that: there exist strong Wyrtki jet in surface layer and at surface and equatorial undercurrent (EUC) at the depth where the thermocline exists, carrying high-salinity water from the Arabian Sea to the east, with volume transport of 4.76 Sv and 12.18 Sv, respectively, at 81°E; the core of south equatorial countercurrent locates near 5°S with high salinity and its volume transport is 7.4 Sv.

Eastern Equatorial Indian Ocean；monsoon transition；Wyrtki jet；Equatorial Undercurrent；south equatorial countercurrent

January 21, 2014

2014-01-21

国家自然科学基金——太平洋海平面年际和年代际变化及其对我国海平面变化的影响(41076005),中国海域海平面的年际和年代际变化研究(41176009)；公益性行业(气象)科研专项——渤海海洋观测实验与数值模拟观测(GHYH201006034);海洋公益性项目——中国海平面变化预测及海岸带脆弱性风险评估技术与应用(201005019)

乔 彬(1988-)，男，山东庆云人，硕士研究生，主要从事浅海动力学方面研究.E-mail：w312215889@126.com

*通讯作者，E-mail：lzz2013@ouc.edu.cn

(王 燕 编辑)

P731.2

A

1671-6647(2014)03-0301-05