东海黑潮与陆架海之间的水交换研究

宋军，郭俊如，鲍献文，牟林，李静，4，刘玉龙（.国家海洋信息中心，天津　007；.中国海洋大学海洋环境学院，山东　青岛　6600；.国家海洋局海洋减灾中心，北京　0094；4.上海海洋大学海洋科学学院，上海　006）



东海黑潮与陆架海之间的水交换研究

宋军1，2，郭俊如3，鲍献文2，牟林1，李静1，4，刘玉龙1
（1.国家海洋信息中心，天津300171；2.中国海洋大学海洋环境学院，山东青岛266100；3.国家海洋局海洋减灾中心，北京100194；4.上海海洋大学海洋科学学院，上海201306）

摘要：利用三维海洋环流数值模型（Regional Ocean Model System，ROMS）对东中国海海域黑潮流系系统（东中国海黑潮流系）的季节变化和年际变化进行了模拟和研究，给出了东海黑潮流系穿越东海大陆架200 m等深线的体积通量及其变化规律。研究发现，黑潮的西南段，其主轴位置在春、夏季更加偏东；中间段具有最稳定的流径；而东北段则表现出最大的季节性变化。此外，从月平均结果看，黑潮流系穿越东海大陆架200 m等深线的体积通量，时间上表现为，在夏季减到最小，为0.479 6 Sv（1 Sv≡106m3·s-1），冬季达到最大值，为1.69 Sv；空间上表现为在西南段和中间段较大，而东北段较小。这反映了黑潮水与东中国海大陆架水的水交换区位置，在冬季在向岸方向上离黑潮主轴较远，在夏季离主轴较近。通过对长时间模型结果的时间序列分析，揭示了相对与2000年前，2000年后的黑潮在台湾岛东部水体积通量的季节变化呈现出减弱的趋势。

关键词：ROMS模型；东中国海；黑潮；体积通量；水交换

东中国海是一个位于北太平洋西部的巨大边缘海，拥有世界上最广阔的大陆架（Hu et al，2007；Wang et al，2000）。相对于1.25×106km2的总面积，浅于200m水深的大陆架海域以0.9×106km2的面积覆盖了东中国海的大部分海域（Lina et al，2002；Wang et al，2000）。

黑潮是位于西太平洋的世界上最主要的西边界流之一，它源自北赤道流在菲律宾海岸处的分叉（Guo et al，2003；Nitani，1972）。这股来自北赤道流的北向分叉流，将继续沿东中国海大陆架陆坡向东北方向流去。在此之前，黑潮首先流经台湾岛东部，并时常会以流套的形式先入侵到南中国海并部分流经台湾海峡（Andres et al，2008；Guo et al，2003；James et al，1999）。

黑潮流系对于局部气候的变化以及太平洋亚热带环流的物质输送具有一定的影响作用（Guo et al，2003；Ma et al，2009）。在东中国海海域，黑潮同样可以引发东中国海环流复杂的季节性变化和年际性变化（Mizuno et al，1983；Yanagi et al，1993）。因此，掌握黑潮的变化规律及其与东中国海的相互作用情况，对局部气候的预测以及沿海经济的健康发展具有重要的意义。

为了理解黑潮的变化规律，揭示黑潮所携带的高温高盐水与其所路经的陆架水的相互影响及作用过程，过去的几十年里，许多科研工作者做出了大量的、有价值的观测和研究，并得到了很多有益的结果和认识（Chen et al，1995；Chern et al，1990；Guan，1980；Matsuno et al，2009；Wong et al，2000），这些结果和认识为后来的研究工作奠定了基础。Lin等（2005）通过分析1999年的一次观测调查结果，估算出了冬季穿越台湾海峡的北向体积通量，结果指出该体积通量一般小于2 Sv（1 Sv≡106m3·s-1）。Tang等（1993）揭示了各种因素对黑潮在台湾岛东北部向东中国海陆架海域入侵的影响，其中局地风很难对该入侵过程造成影响。后来，Chuang等（1994）观测到在台湾岛东北部的季风季节，出现了短时期黑潮入侵东中国海增强的现象，这些研究从不同的方面揭示了黑潮与东中国海水交换的情况。

更进一步地，很多文章对黑潮主轴的位置及其变化规律进行了深入研究。这些文章对通过东中国海几个主要断面的水体积通量的估算及其变化规律连同本文的研究结果请参照表1。表1显示了用ROMS模型模拟的在东中国海几个关键断面水体积通量的结果，其中，与本文研究对比的数据结果中，关于各断面通量季节变化的结果来自于Lee等（2007）的研究，年平均的通量结果则来自于Guo等（2006）与Teague等（2003）的研究。需要注明的是，Teague等（2003）观测的结果是秋冬两季的平均，并非全年的平均，表中将其列到年平均一栏的表达方式仅为方便起见。对于几个关键断面水体积通量的估算，除了表中列出的值外，还存在其它的结果。例如，Johns等（2001）利用20个月的月平均数据，计算出在台湾岛以东断面的水通量为21.5 Sv；Isobe（2006；2008）在2006年和2008年计算出穿越东中国海大陆架200 m等深线的年平均通量分别为0.85 Sv和1.4 Sv；Guo等（2006）指出黑潮穿越200 m等深线的水通量在夏季小于0.5 Sv，在秋季达到3 Sv左右。

Guan（1980）给出了黑潮核心的定义，即在水平方向上表现为黑潮表层流速场中0.4 m/s等值线所包含的区域。该定义被应用和发展为确定黑潮位置的条件，一般用黑潮核心区域垂直于黑潮流向断面的中点位置作为黑潮的位置（Andres et al，2008），本文在此基础上，进一步地将黑潮位置的连线作为黑潮的主轴。通过使用锚定测流器和多普勒声学流速剖面仪自1994年9月到1996年5月的海洋调查观测，Johns等（2001）估算出黑潮在台湾岛东侧断面的平均体积通量为21.5 Sv。Yuan等（2001）在1997年厄尔尼诺期间，观测到黑潮流量减少的现象。Teague等（2003）给出了东中国海水平方向上体积通量、热量通量以及盐度通量的分布状况，并指出穿过台湾海峡与对马海峡（参照图1）的平均体积通量分别为0.14 Sv和3.17 Sv。基于1/18度高分辨率的嵌套海洋数值模型，Guo等（2006）分析了东中国海的海流系统以及几个主要断面的体积输送情况。相对于Teague等（2003）的结果，Guo等（2006）关于台湾海峡平均海水体积通量的结果要大的多，为1.71 Sv。Lee等（2007）利用应用力学研究所研制和发展的海洋模型，揭示了东中国海海域黑潮流系的时间和空间分布特征，并进一步基于RIAMOM进行了拉格朗日粒子追踪的数值试验，阐明了黑潮在东中国海大陆架向岸水体输送中的地位。Ma等（2009）利用最新的Argos漂浮浮标数据与TOPEX/Poseidon高度计数据，对东中国海表层流场的变化规律和分布结构进行了详尽地分析。研究揭示了黑潮的不同部分具有不同的主要变化周，这可能是由太平洋Rossby波向西传播情况的影响（Wei et al，2004）以及锋面的不稳定性（Jia et al，2005）造成的。

表1　ROMS模型模拟出的在东中国海几个关键断面的水体积通量结果

图1　（a）太平洋海盆尺度的ROMS模型计算区域（b）本研究中关注的区域。图中黑色箭头表示为5 m水深处的平均流速场，其中每隔4个模型的计算网格画一个。带箭头的蓝色曲线显示了东中国海气候态平均的表层流场结构。两条橙色点虚线之间的区域表示了黑潮主轴在18年中的变化范围。两条绿色的虚线将黑潮分为三段，其自左至右在本中文中分别被称为西南段、中间段和东北段。几条主要的计算水通量的断面位置分别被图中几条红色的线段标识出来：TS-台湾海峡断面；24N-位于北纬24度的台湾岛以东断面；130E-位于东经130°的九州岛以南吐噶喇海峡处的断面；以及TUS-对马海峡断面。

随着海洋观测手段、海洋数值模型以及科学计算机的不断进步，一系列综合性的研究更进一步地分析了黑潮与其邻接陆架水的相互作用过程。利用拉格朗日例子追踪方法，Imasato等（1987）给出了一个有价值的黑潮水与陆架水交换研究的实例。该实例证实黑潮的向岸入侵在水交换过程中扮演了重要角色。Guo等（2006）计算出了黑潮穿越东中国海大陆架200 m等深线的向岸体积通量及其随季节的变化，指出此向岸体积通量在秋天达到最大值，为2 Sv；在夏天达到最小值，其不足0.5 Sv。同时，还指出由风造成的Ekman输送会对该向岸体积通量的显著季节变化产生影响。而Lee等（2007）在2007年，却对该向岸体积通量给出了一个截然不同的估算值，指出该数值在夏季应该在2.47 Sv左右。Spall等（1995）利用数值模型，讨论了上层海洋锋面附近穿越锋面的水交换过程，其讨论的海域位于北大西洋靠近湾流的副热带辐合带。后来，Matsuno等（2009）发展了Spall的方法并将其应用到黑潮与陆架水的水交换问题中。研究揭示了东中国海陆架表层水沿黑潮等密度线锋面入侵黑潮的方式。另外，还指出海底地形、风应力的分布结构、垂向混合以及锋面涡旋都是影响黑潮水与东中国海陆架水交换的重要因素。在此之前，Isobe等（2004）结合海洋观测与数值模型，分析并解释了东中国海陆架水入侵黑潮次表层水的动力学机制。Han等（2001）研究了东中国海大陆架陆坡附近的垂向混合过程，并揭示出较短时间尺度的海洋内波可以产生和增强垂向混合，即使在混合较弱的温跃层附近也不例外。

本文通过ROMS海洋数值模型模拟了东海黑潮流系及其季节变化规律，计算了黑潮穿越东中国海五个典型断面的水体积通量（如表1所示），并给出了其变化规律，在此基础上，本文进一步研究了黑潮主轴的时空变化规律。

2　数值模型和结果

2.1模型配置

本研究使用的是一个基于ROMS海洋模型（Regional Ocean Model System）的三维斜压环流数值模型。ROMS是一个自由海表面、流体静力学、Boussinesq近似以及原始方程组的海洋模型。该模型在垂直方向上采用σ坐标，水平方向上采用曲线直角坐标系统（Shchepetkin et al，1998；2003；2005）。底边界层和上边界层的垂向混合采用K-profile参数化方案（Large et al，1994）。在本研究中，ROMS模型的水平计算区域被配置为南北向自45°S至65°N，东西向自99°E至70°W。水平方向的网格分辨率为12.5 km，垂直方向为30个σ层。

该模型温度和盐度场的初始场设置和边界条件均来源于WOA（World Ocean Atlas）2005的数据（http：//www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA05/pr_woa05.html）。上表面的强迫边界条件包括风应力、短波辐射、长波辐射、感热和潜热通量、以及蒸发和降水。以上除了风应力之外的所有数据皆来自于空间分辨率为2°×2°，时间分辨率为每日一次的美国国家环境预报中心（the National Center for Environmental Prediction）的数据。其网址为（http：//nomads.ncep. noaa.gov/txt_descriptions/servers.shtml）。同样为每日一次的，空间分辨率为1/4°x 1/4°的海表面风应力场数据来源于the Blended Sea Winds（http：//www. ncdc.noaa.gov/oa/rsad/seawinds.html）。该模型及其之前的一个分辨率为50 km的模型结果，已被用来统计过涡旋的活动性（Xiu et al，2010）和南中国海的生物地球化学过程（Chai et al，2009；Liu et al，2009）。本文使用的是该模型自1991年至2008年的月平均数据结果。如图1所示，所关注和研究的黑潮以及东中国海区域为南北方向自24°N至35°N，东西方向自118°E至130°E。

2.2模型模拟出的黑潮流系及其季节变化

图1显示了模型自1991年到2008年5 m深度处的平均流速场，模型将黑潮这一位于西北太平洋的强西边界流成功地模拟出来。从图中可以看出，黑潮在台湾岛东侧向东北方向沿东海大陆架陆坡一直贯穿本文的研究区域，最后流出吐噶喇海峡。在东中国海陆架海流系统中，很多海流都和黑潮有着直接的关系。例如，穿过台湾海峡的北向海流有时部分来自于黑潮侵入南中国海的分支（图2a），有时部分来自于南中国海的沿岸流（图2b）。这一结果也被最近的观测数据所证实（Ma et al，2009）。在台湾岛的东北部海域，黑潮靠近岸边的一侧经常以反气旋的径流方式侵入东海大陆架海域并汇入经由台湾海峡的暖流。这一经融汇的海流在东中国海陆架南部呈扇形辐射为西北向、北向和东北向的多股海流。在30°N附近，向岸方向一侧的黑潮再次脱离出一只分叉沿着大陆坡向北流去（图1中被标记为2号海流），这支海流后来成为对马海流的主要来源，并最终注入日本海。此外，在九州岛的西南方向，2号海流分出一只分叉海流（图1中被标记为1号海流）呈反气旋的流径重新汇入黑潮于吐噶喇海峡的主体。

图2为源于模型结果的季节平均海表面流速图。该图清楚地显示了包括黑潮、对马海峡海流以及台湾海峡海流在内的强流区。从图中可以看出，黑潮的西向强化特征自其流入台湾岛以东海域后开始表现得明显（Fukuoka，1957；Stommel，1948）。同时，根据伯努利定律（Clancy，1975；Batchelor，1967），黑潮流速的增加会造成其自身相对势能或者压强的减小。这一突然变化，很可能会带入较大的副位势涡度并且无法被科里奥利力所平衡。此时，黑潮将会借助台湾岛提供的摩擦力而产生正的位势涡度以达到一个相对平衡的位涡守恒状态，最终导致黑潮流经台湾岛东侧时，向台湾岛东海岸靠近的现象。同时，根据绕岛环流理论，这些由黑潮带来的摩擦力可能是产生台湾海峡流的主要原因之一（Yang，2007）。

图2同时还揭示了黑潮流系的季节变化情况。从图中可以看到，黑潮流系在春、夏季较强，而秋、冬季转弱，这一结果也得到了Zhou（2006）等各方面相关研究的支持。根据Guo（2006）的研究，造成这种季节性变化的原因主要为风应力场的季节性变化，其次为密度的影响。为了更好地描述黑潮在不同区域的不同表现和特性，根据黑潮的横向运动范围（图1中两条橙色虚线包裹的区域），本文将东海黑潮流系划分为3段区域进行分析（如图1所示），它们自左至右分别被命名为西南段、中间段和东北段。黑潮的主轴随时间的变化在其多年平均的位置两侧来回摆动，其中从统计上看，其在西南段与东北段的摆动幅度和频率要远大于中间段。

图2　来源于模型结果的季节平均海表面流速图（图中的彩色条状图标识的速度单位为m/s）

西南段中，相对于秋、冬两季，黑潮主轴的位置在春季和夏季更加偏东（如图2所示），这可能与穿越台湾海峡后的北向流动在冬季季风影响下减弱有很大关系（如图2c和图2d），Hsueh（1993）也对这一现象做过类似的解释。目前，人们已经掌握了一些黑潮位置对极端天气情况的响应过程。举例来说，在台风海棠于2005年7月11日至2005 年7月21日过境台湾岛东北部海域的过程中，Morimoto（2009）等人观察到黑潮流径在台湾东北部海域向东中国海大陆架一侧偏移的现象。如图1所示，中间段的黑潮在本文所关注的三段黑潮中具有最稳定的流径。该结果应该与东中国海大陆架的特殊地貌有关，该地区的地形变化最大，导致地形位涡梯度最大，对黑潮起到一个稳定的作用，不易发生跨陆架的摆动，以至于可以将黑潮稳定在这一区域内，从而表现出该段黑潮流径的相对稳定性。东北段的黑潮流系表现出最大的季节变化性，该段中，1号海流在春季最强而在秋季最弱，这显然与黑潮主流的变化呈现出互补的关系。作为对马海流的主要来源，2号海流的强度在夏季达到最大而在冬季则减到最弱。

2.3断面水体积通量的变化规律

台湾岛以东、九州岛以南、台湾海峡、对马海峡以及东中国海200 m等深线5个断面水体积通量的变化规律。

本文计算了黑潮穿越东中国海5个典型断面的水体积通量（5个断面位置请参考图1中的红色线段和图4中的红色曲线）。宽断面被用于台湾岛以东和九州岛以南的水体积通量计算。根据Chen等（2006）用15 cm/s的等速度线来界定和计算黑潮流区的定义以及1 000 m水深的深度下限，基于本模型计算出的18年的三维流速场结果，表1揭示了这5个断面年平均和季节平均的水体积通量情况。相对于Guo等（2006）的计算结果，本文的结果除了在台湾岛以东和九州岛以南两个断面的水体积通量结果稍大以外，其他结果都与之非常吻合。另一方面，就这几个断面水通量的季节变化情况看，本文结果在台湾海峡断面和对马海峡断面上的变化规律与Lee等（2007）的结果非常相近；但在台湾岛以东和九州岛以南两个断面上的变化规律则与之有所差别。根据本研究使用的太平洋区域的ROMS模型，无论是台湾岛以东断面还是九州岛以南断面，黑潮的水体积通量都是在夏季达到最大，并在冬季减到最小。但Lee等（2007）相应的最小值结果则出现在10月。当然，Lee等（2007）的结果与本研究不同，其计算的是基于海平面高度异常的时间序列。

从1991年至2008年每月一次数据的关于这几个断面水体积通量的时间序列如图3所示。该图清楚地显示出黑潮在台湾岛以东和九州岛以南两断面处，水体积通量的时间序列具有普遍的正相关性。通常情况下，黑潮在台湾岛以东断面水通量的变化比在九州岛以南断面水通量的变化早，但有的时情况也会相反（例如1997年与2004年）。因此很难断定在东中国海黑潮流系中，下游海流的变化情况是否完全受上游所控制。从黑潮在台湾岛以东断面的水通量变化序列看，2000年以后出现了季节性变化减弱的趋势。但同样的情况，在九州岛以南断面的水通量时间序列中却没有表现出来。

穿越台湾海峡断面、对马海峡断面以及东中国海200 m等深线断面所围成的闭合断面上的水体积通量（如图3b和图3c）可以用来描述东中国海和黄海的水量平衡。穿越台湾海峡断面的水体积通量的变化与穿越对马海峡断面的水体积通量的变化呈现高度的正相关关系，其中相对于前者，后者的变化具有3个月的滞后延迟。以此可以断定，穿越台湾海峡断面的水体积通量是影响穿越对马海峡断面水体积通量变化的一个重要因素。另一方面，穿越对马海峡断面的水体积通量几乎是穿越台湾海峡断面水体积通量的两倍，这意味着穿越对马海峡断面的海流是不同来源汇合的结果。穿越东中国海200 m等深线断面的水体积净通量与穿越台湾海峡和对马海峡两个断面的水体积通量的差，无论从平均值还是时间序列上看（图3c），都非常接近。一般来看，穿越东中国海200 m等深线断面向岸的水体积净通量具有非常明显的季节变化，通常在9-11月份达到最大值，约2 Sv；然后逐渐减小，到第二年的6-7月份达到最小值，约1.3 Sv。

图3　自1991年到2008年间每月一次的水通量变化

图4　图中蓝色粗实曲线显示了使用模型结果的18年平均表层流速场计算出的黑潮主轴位置。红色细实线标识了东中国海大陆架200 m等深线的位置，这也是文中计算穿越东中国海大陆架向岸水体积通量所使用的断面。绿色矩形在垂直200 m等深线方向的长度表示了在气候态平均状态下穿越200 m等深线水体积通量的大小。图中黑色的星号点标识了该地区经过质量验证的Argo剖面漂流浮标数据自2003年到2007年期间所有的轨迹位置。

穿越东中国海200 m等深线断面的水体积通量通常被用于考量黑潮水与东中国海陆架水交换情况的标准之一，本文同样对这一指标进行了深入的研究。图4显示了沿东中国海200 m等深线的水体积通量在气候态平均情况下的分布情况。本文使用了最新的经过质量验证的31个剖面Argo浮标轨迹对该体积通量的分布状态进行了验证。这些浮标来自西北太平洋内本文所关注的区域（24°- 36°N，117°- 130°E），它们在2003年至2007年共产生的3 258个观测点位置均在图4中进行了标识。所有的数据均由中国Argo浮标实时资料中心提供（http：//www.argo.org.cn/）。为确保这些数据的精确度和可靠性，本文使用普遍的质量控制方法对数据进行了实时和延时的质量控制（Tong et al，2003）。受黑潮影响，穿越东中国海200 m等深线断面的水体积通量在西南段与中间段表现的明显较大。由于东北段的200 m等深线距离黑潮主轴较远，其上面的水体积通量一般会比前面所述的两段小一些。该结果也在Guo等（2006）的研究中得到了证实。基于海洋调查和观测，Lie等（2002）指出，当穿越对马海峡的水体积通量变小时，中间段穿越东中国海大陆架的水体积通量会增强。Guo等（2006）的研究指出，东中国海黑潮的向岸水体积通量是影响沿东中国海大陆架陆坡物质输运最重要的因素。Lee等（2007）的研究同样也指出，穿越台湾海峡、对马海峡以及东中国海200 m等深线3个断面的水体积通量具有非常强的相互关联性。

3　结论

本文通过太平洋海盆尺度的ROMS海洋数值模型，对东中国海地区1991年至2008年的黑潮和陆架流系进行了模拟，并利用数值模型的结果对黑潮流系及其与东中国海的水交换做了详细地分析。

（1）本文模拟出了黑潮流系的季节变化，即春、夏季较强，而秋、冬季转弱。为方便研究，本文将东海黑潮流系自左至右划分为西南段、中间段和东北段3段区域进行分析。研究发现，西南段中，相对于秋、冬两季，黑潮主轴的位置在春季和夏季更加偏东；而中间段，黑潮具有最稳定的流径；东北段的黑潮流系则表现出最大的季节变化性。

（2）本文分别对5个重要断面的水体积通量进行了计算，其中台湾岛以东、九州岛以南、台湾海峡、对马海峡4个断面的年平均水体积通量分别为25.1 Sv、22.4 Sv、1.7 Sv和3.1 Sv，而且后两个通量的差几乎与穿越东中国海大陆架200 m等深线断面的向岸水体积通量相平衡。

（3）模型结果还揭示了穿越东中国海大陆架200 m等深线水体积通量的季节性变化，即在秋末冬初达到最大值，在夏季达到最小值，并且空间上，在东中国海南部和台湾以北海域表现的最为强大。这反映了黑潮水与东中国海大陆架水之间水交换区的位置，在冬季在向岸方向上离黑潮主轴较远，在夏季则较近。此外模拟结果还揭示出自2000年以后，黑潮在台湾岛以东断面的水体积通量的季节性变化逐渐变小，而该现象并没有在其他结果的时间序列中出现。

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（本文编辑：袁泽轶）

Study of the water exchange between the Kuroshio and the East China Sea

SONG Jun1，2，Guo Jun-ru3，Bao Xian-wen2，Mu Lin1，LI Jing1，4，Liu Yu-long1
（1. The National Marine Data and Information Service，Tianjin 300171，China；2. Instituteof Marine Environment，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；3. National Marine Hazard Mitigation Service，SOA，Beijing 100194，China；4. College of Marine Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：The seasonal variation and interannual variability of the Kuroshio in the East China Sea during the period of 1991 to 2008 are studied using a three-dimensional Regional Ocean Model System（ROMS）. The volume flux of the Kuroshio across 200 m isobath in the East China Sea continental shelf and its change rule are given. The study finds that the axis position in the southwest section of Kuroshio is more inclined to the east in spring and summer. The flow path in the middle part of the Kuroshio is the most stable，while the seasonal change in the northeast section of the Kuroshio is the greatest. What's more，in terms of the monthly average，the volume flux of the Kuroshio across 200 m isobath in the East China Sea continental shelf has a minimum of 0.479 6 Sv（1 Sv≡106m3·s-1）in summer and a maximum of 1.69 Sv in winter. Moreover，it is larger in the southwest and middle section of the Kuroshio，while smaller in the northeast part. This phenomenon indicates that the position of water exchange area between the Kuroshio and the East China Sea is farther away from the axis of the Kuroshio in the on-shore direction in winter than that in summer. By analyzing the time series of the model results，the paper also reveals that the seasonal variation of the Kuroshio volume flux in the east of Taiwan presents a weakening trend after 2000 in relation to that before 2000.

Keywords：ROMS；East China Sea；Kuroshio；volume flux；water exchange

中图分类号：P733

文献标识码：A

文章编号：1001-6932（2016）02-0178-09

Doi：10.11840/j.issn.1001-6392.2016.02.008

收稿日期：2015-06-19；

修订日期：2015-07-23

基金项目：国家自然科学基金（41206013；41376014；41430963；41206004）；教育部物理海洋重点实验室开放基金；2011年度高等学校博士学科点专项科研基金（20110132130001）；海洋公益性行业科研专项（201205018；201005019）；国家科技支撑计划（2014BAB12B02）；天津市科技支撑计划（14ZCZDSF00012）；国家海洋局青年科学基金重点项目（2012202；2013203；2012223）；国家建设高水平大学公派研究生项目（留金出［2008］3019；［2012］3013）；国家海洋向空间遥感与应用研究重点实验室开放基金重点课题（201601003）。

作者简介：宋军，博士，副研究员，电子邮箱：thunder098@qq.com。

通讯作者：郭俊如，电子邮箱：874623647@qq.com。