黄渤海夏季水温垂直分布的年代际变化*

胡桂坤，王正波，张青田

（天津科技大学 天津市 300457）

海水温度的时空分布和变化是海洋学研究最基本的内容之一，与海洋中很多现象有密切的关系。世界大洋中的水温因时因地而异，一般借助平面图、剖面图等来分析、综合其时空特征，形成对整个温度场的认识。由于黄海冷水团和渤海洼地等的影响，黄渤海夏季的水温在垂直剖面上有较大的变化[1]。从建国初开始就有人研究该水域水温的时空变化，一般是某个年代或者航次的结果分析[2-5]。本文融合1970—1999年的相关调查数据分析年代际的水温剖面变化，为水文和生物分析等提供帮助。

1 数据来源与处理

1.1 数据来源

从 World Ocean Database（http：//www.node.noaa.gov） 网站下载CTD、XBT等数据包进行处理，选择黄渤海海域从1970年至1999年的夏季（6—8月） 数据。由于部分靠岸区域数据缺乏，适当补充了一些我国近岸调查的同期水温数据。文中 1970—1979年数据记为 70年代，1980—1989年的为80年代，1990—1999年的为90年代。

1.2 数据处理

由于不同调查的站位设置、采样时间和数据量等存在差异，造成数据分布不规律，数据多少不均匀。在分析前把各类数据进行融合和求气候态平均值。采用空间分辨率为0.5°×0.5°的网格计算温度数据的气候态平均值。由于垂直方向是按照标准层次处理的离散型数据，为了便于准确判断水温跃层，需要插值运算获得层次间的缺少数据。在垂直方向上用Akima插值法[6]对标准层次间数据进行每米深度的插值，计算温度跃层强度。

目前温度跃层判断的标准并不统一，这里选择△T/△z≥0.2°C/m作为跃层判断标准。对各个站位插值后得到的结果进行跃层计算和判断，连续满足条件的合并为一个跃层。对于间隔小的跃层合并后进行参数计算[7-9]。若存在多个跃层，则选取跃层强度大的进行绘图和分析。数据的提取、求气候态均值，以及绘图由Ocean Data View（ODV）软件和MatLab软件完成。

2 水体温度的垂直变化

为了便于分析水温在垂直剖面的变化，进行了多个经向和纬向断面的分析。限于篇幅，这里选择位置大约在124°E的经向断面（图1） 和35°N的纬向断面（图2） 进行描述；图中少量空白处表示缺乏合格数据。水温的垂直分布有较明显的年代际差异，深层冷水团的分布范围和地理位置也有年代际的变化。

图1 黄渤海东经124°断面水温（°C） 分布（a-c依次为70-90年代）

图2 黄渤海北纬35°断面夏季水温分布（a-c依次为70-90年代）

图1是所计算网格中临近124°E断面的水温剖面情况。在南部海域（32°N以南）基本保持较高水温，底层水温相对较高。70年代水体混合性强于北部，上下层温度差异也小于北部；80年代和90年代也有类似趋势，而90年代底层冷水（31°N） 上涌趋势明显。而在32°N以北的情况不同，深层次水温下降很多。70年代，夏季的表层和底层水温差异很大，在33°N附近有一股冷水上涌，对水温的垂直分布产生了较大影响。在36°N附近海域上层水温较高，而低温层出现的深度值大于临近海域，呈现出了马鞍的形状。80年代，冷水区域的范围有所增大。以8°C等温线为参考，冷水区不再是70年代的马鞍形状，冷水向浅水层扩散，并且向北延伸。其他经向断面的结果也显示冷水团在东西方向也有一定扩展，说明80年代的冷水团分布范围较大。到了90年代，上层和深层水温差异较大，尤其是北部海域具有较高的表层温度。深层冷水区的范围稍小于80年代，但是冷水团（以8°C为例） 范围则明显减小。

为了解水温剖面在东西方向的变化，选择若干纬向断面进行分析年代际变化。结果表明，上层和下层水的温度有较大差异。深层冷水团的范围有年代际变化，80年代的范围较大。图2是35°N断面的水温剖面图。70年代时，低于10°C的冷水基本位于30 m水深以下；8°C等温线所围区域并不连续，出现两个核心。而80年代时，较大范围出现8℃水温。10-30 m水深的温度变化较大，但在各个经度的变化趋势基本一致，等温线表现出基本平直的状态，这和70年代、90年代的情形不同。90年代冷水团范围不大，若以8°C为标准，在本断面出现了2个不连续的冷水核心，西侧冷核位置较以往年代明显西移。8℃等温线所围冷水团的水体很小，而9℃等温线的连续性较好，延伸范围广。

3 温度跃层特征

温度跃层是表示水温垂直变化的常用参数。计算每个网格内的跃层强度值，绘制其平面分布图（图3）来比较黄渤海夏季温度跃层强度的区域变化。渤海区域的跃层强度存在年代际的变化，但是变化幅度不大，明显小于黄海。80年代在辽东湾西南部小范围内出现了大于0.6°C/m的强度变化；其他大部分海域基本保持0.4°C/m。70年代时，大部分渤海海域保持0.4°C/m的强度。

图3 黄渤海夏季水温跃层强度（°C/m） 分布（a-c依次为70-90年代）

黄海温度跃层强度的变化要复杂一些。70年代时，北黄海中西部，靠近渤海海峡处可达0.6℃/m，东部较大区域也可达0.2℃/m，达到跃层判断标准。说明在北黄海的绝大多数区域均存在跃层，但跃层强度较弱，一般不超过1℃/m。南黄海跃层强度达0.2℃/m的区域增多，几个区域的跃层强度大于1℃/m，与东海相邻区域可达到1.5℃/m以上。到了80年代，北黄海跃层强度比70年代的有所升高。北黄海中南部至南、北黄海交界处，多数区域出现高于1℃/m的强度值。这部分区域由于南黄海有0.6℃/m强度的水舌插入而呈半环状。山东半岛东侧近海跃层强度一般为1℃/m以上。自青岛外海向南海域也形成一个高强度区域，最高可达1.5℃/m以上。朝鲜半岛一侧的跃层强度一般在0.5℃/m以下，一些在70年代出现强跃层的区域，其强度也有所减弱。90年代跃层强度的分布情况比70年代的简单，强度较弱通常弱于80年代，且高跃层强度的位置发生偏移。北黄海的高强度值区北移，南黄海的则东移。北黄海跃层强度值基本在0.2～0.6℃/m。在山东半岛东缘出现1℃/m以上的高强度值，并向南方延伸，约在35°N附近出现大于1.2℃/m的强度值，成为南黄海的高值区。江苏沿海跃层强度很弱，大部分海域没有达到跃层标准。朝鲜半岛一侧跃层较明显，尽管强度并不大。

4 总结与讨论

黄渤海的夏季水温垂直剖面显示水温垂直分布有年代际的变化，上层和下层水温差异有增大的趋势。深层冷水区出现的位置和范围大小也存在变化，以80年代的范围最大。以8℃水温为标准，冷水团在北黄海通常存在1个冷核心，而在南黄海可能存在2个冷核心。若以底层8℃等温线包围的连续水体判断，冷水团南北向跨度以80年代最大，70年代的稍大于90年代；东西向跨度是70年代稍小，80年代和90年代基本相同。证明黄海冷水团位置等发生变化的报道越来越多，其原因可能和季风、潮汐、黑潮，以及ENSO等有关[11-14]。目前可利用数据很少，共享数据将有利于冷水团研究。长期、连续开展气象、水文等多学科联合调查和分析是很有必要的。

温度跃层强度在不同海域有较大的差异，也存在年代际的变化。渤海的温度跃层强度变化较小，基本维持在较低的水平，而黄海的温度跃层强度变化范围明显增大。70年代黄海的跃层强度变化较复杂，高强度值基本出现在临近东海区域；80年代在青岛外海及其南部有较高的跃层强度值，南北黄海的交界处是高强度区；90年代的跃层强度稍微减弱，高强度值区域发生转移。本研究的跃层分析仅考虑每个区域的最强跃层，但实际上个别区域存在双跃层或逆跃层的情形，综合考虑跃层深度和厚度等参数有助于全面了解温度的垂直变化，为水文分析和生物分布研究提供参考。

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