南海北部流花海域海流特征分析*——基于2013年冬季流花海域潜标ADCP资料

吴海京 闫庆勋 王爱梅 于 洋 朱友生 李 强 徐如彦

南海北部流花海域海流特征分析*
——基于2013年冬季流花海域潜标ADCP资料

吴海京1闫庆勋1王爱梅2于 洋1朱友生1李 强3徐如彦4

(1. 中海油田服务股份有限公司 天津 300459; 2. 国家海洋信息中心 天津 300171;3. 中海油研究总院 北京 100028; 4. 中国科学院海洋研究所 山东青岛 266071)

利用2013年冬季在南海北部流花海域获取的4个多月的潜标ADCP资料，分析了该海域的流速特征。观测表明该海域内流向以西向流和西南向流为主，最大流速可达1.07 m/s。调和分析结果表明该海域正压潮和斜压潮均以全日潮流为主，正压潮弱于斜压潮；斜压潮潮流在近表层和近底层较强，在250 m层最弱；潮流椭圆长轴方向随水深发生旋转，表层接近东—西方向，底层为东南—西北方向。通过对比同期的卫星高度计资料发现，较强的中尺度涡经过使该海域出现了2次持续性的偏东向异常强流，可能对整个海洋上层的流速和流向产生影响，进而影响钢结构疲劳条件，建议平台设计中应当予以关注。对潜标流速资料进行EOF分析发现，该海域存在较强的斜压模态，斜压流的存在使得海流可能在垂向上形成剪切，剪切力过大会对钻井船或钻井平台作业产生较大危害，建议作业期间应密切关注流速剖面的变化。

南海流花海域；2013年冬季；潜标ADCP海流特征；正压潮；斜压潮；中尺度涡；斜压模态

南海盛行东亚季风，夏、秋季节又伴有热带气旋过境[1-3]，海域东部是太平洋与南海的唯一深水通道吕宋海峡，太平洋的潮汐系统和黑潮流系通过该通道向南海输送能量和水体[4-7]。季风是南海环流的第一驱动因素，夏季在西南季风作用下南海上层主要为反气旋环流所控制，而冬季在东北季风作用下基本上呈现为气旋式环流。冬季在南海北部黑潮入侵南海的分支向西到达东沙群岛南部后一分为二，一支继续向西或西南流动，流速在0.31～0.46 m/s(不含潮流)，另一支则是在南海暖流向东北方向流动[8-9]。

季风、环流、层化的水体[10-11]以及复杂的海底地形等为海洋内波的发生提供了得天独厚的条件，其中包括高频随机内波、低频的内潮波以及孤立内波等[12]。海洋内波的最大振幅发生在海面以下，难以察觉，且发生速度快、周期短，往往会对钻井平台、海底油气管道以及海上其他工程作业(如三维数字地震采集、地质钻孔等)造成较大威胁，近年来吸引了众多学者的兴趣与关注[13-18]。

流花油田位于南海北部东沙群岛以东珠江口盆地的中部隆起带，该海域受内波影响最为明显和频繁，该海域的海流受内波的影响也存在许多独特的特征。邱章 等[19]利用1996年在该海域附近获取的近1个月的声学多普勒海流剖面仪(ADCP)资料(位置见图1右下图中的黑色三角形)分析了斜压海流的垂向结构，发现斜压流存在显著的日周期，斜压流的椭圆长轴方向大致呈西北—东南方向；方文东 等[20]利用该资料重点讨论了孤立内波引起的突发性强流的特征，分析发现该海域波致强流以向岸方向为主，且与大潮的发生存在一定的关系，观测期间最大流速可达2 m/s，由于此次ADCP资料深度介于11～115 m之间，因此他们的研究主要集中于上层水体斜压流的垂向结构；李俊德 等[21]利用在东沙群岛西南海域300、500、1 000 m水深布放的3套近底锚系观测了底层水温和压力变化，据此分析了陆坡区的正压潮和内潮特征，由于没有海流剖面观测，因此只能依据对水温和压力资料进行调和分析和功率谱分析，以此确定正压潮和内潮的主要分潮成分；石新刚 等[22]利用在东沙群岛以东约100 km处(水深327 m，位置见图1右下图中黑色圆点)布放的潜标系统，分析了该海域的内孤立波特征，侧重于孤立内波的形式、传播速度与方向等；司广成 等[23]利用在流花海域布放的长达9个月的锚定潜标资料(位置见图1右下图中黑色三角形)分析了该海域的正压潮、内潮和余流情况，但是此次观测ADCP资料集中于210 m以上水层(当地水深约400 m)，难以完全刻画该海域全剖面的斜压潮特征。

注：红色矩形框为流花海域，红色五角星为潜标位置，黑色三角形为文献[18]中的资料位置，黑色正方形为文献[21]中的资料位置，黑色圆点是文献[22]中的资料位置；地形数据来源于美国地球物理数据中心发布的ETOPO数据。

图1 南海地形图

Fig .1 Topography of the South China Sea

笔者利用2013年在流花海域获取的长达4个月的潜标ADCP资料对该海域冬季的海流剖面特征进行分析和探讨，旨在增加对该海域海流变化特征的认识，为后期油田开发设计与现场施工提供参考依据。

1 数据资料收集

1.1 潜标资料

为获取海流变化特征，为后期油田开发与设计提供基础资料，于2013年11月24日在流花海域布放了一组座底式潜标[24]，测站坐标20.55°N，115.64°E，水深约410 m，并于2014年3月30日成功回收。潜标搭载了1台LinkQuest公司产FlowQuest 150k型ADCP，座底向上观测海流剖面的变化特征，观测层厚16 m，观测层数25层，采样间隔20 min。通过对下载数据进行分析与质量控制，有效数据时间跨度为2013年11月24日—2014年3月28日，有效观测层数22层，垂向覆盖海面以下50～400 m。

1.2 卫星高度计资料

法国空间局AVISO卫星数据中心可以提供近实时的海面高度数据及延时全球海面高度数据和海表地转流数据[25]。根据需要，笔者下载了与潜标观测同期的卫星高度计资料，用于探讨调查海域异常强流出现的原因。

2 流花海域海流特征分析

2.1 海流剖面特征

对ADCP采集的各层数据进行三点平滑处理，绘制了流花海域东西向流速(U)和南北向流速(V)剖面的时间序列变化(图2)。从图2可以看出，U和V整体呈现强弱交替的条带状分布，这主要是周期性的潮流信号；观测期间U分量强于V分量，且上层流速强于下层流速。统计发现，观测期间流花海域海流流向以西向和西南向为主，占比超过39%，各层最大流速均超过0.6 m/s，最大流速为1.07 m/s，出现在深度103 m。

图2 流花海域海流剖面时序变化Fig .2 Time series of current profilers in Liuhua sea area

值得注意的是，2014的1月中下旬在200 m以上水层出现了较强的偏东、偏北的流速,对应图2的红色区域。东西向流速U,正值代表向东的流速，负值代表向西的流速；南北向的流速V,正值代表向北的流速，负值代表向南的流速。2013年11月底在120 m以上水层也出现了较强的偏东、偏北向流，但后者在强度和时空范围上弱于前者。本文将主要分析2014年1月中下旬出现的持续强流产生的原因。

2.2 潮流特征

正压流体是指流体内部任一点的压力只是密度的函数的流体，若流体压力不仅是密度的函数，而且还和其他热力学参量(如温度、盐度等)有关，则称为斜压流体，因此正压流体和斜压流体的动力机制是不同的。为了更好地理解海洋内部的物理过程，海洋学家一般将海水的流动分解为正压流和斜压流两部分单独研究。本文采用文献[26]中的观点，即把深度平均的流动称为正压流部分，随深度变化偏离平均流的部分称为斜压流部分。由于海水流动又可划分为潮流和余流，因此本文将对正压潮流与余流、斜压潮流与余流分别进行分析。

根据上述定义，实测海流可以分解为正压流和斜压流。前者是实测海流的垂向平均，在进行平均之前，首先对原始数据进行带通滤波，截止频率为0.8f和3.5f(f为当地的惯性频率)，这样既可以保留潮流信号，又可过滤掉高频震荡和低频变化趋势[27]。

对正压流进行调和分析，可分离出正压潮流和正压余流。流花海域正压潮流曲线如图3所示，可以看出，正压潮流振幅较小，东西分量U和南北分量V均不足5 cm/s，U稍大于V。该海域正压余流曲线见图4，可以看出，流花海域的正压余流以偏西、偏南为主，在2014年1月中下旬左右，U和V均出现了持续的正值。

利用上述正压流东西分量U和南北分量V的调和分析结果，可以计算该海域正压潮的潮流椭圆要素，在此选择了4个主要分潮(全日分潮O1和K1，半日分潮M2和S2)，对应的潮流椭圆要素见表1。根据潮流椭圆要素，绘制了该海域正压潮的潮流椭圆(图5)。从图5可以看出，O1、K1和M2的长轴长度相当，分别为1.80、1.60和1.78 cm，S2分潮长轴长度较短；O1、M2、S2分潮呈现逆时针方向旋转，K1分潮呈现顺时针方向旋转；O1分潮呈现较强的旋转流特征，长轴指向接近东北—西南方向，而K1、S2、M2分潮呈现较强的往复流特征，潮流流向接近东南—西北方向。

图3 流花海域正压潮流过程曲线Fig .3 Process curves of the barotropic tide in Liuhua sea area

图4 流花海域正压余流过程曲线Fig .4 Process curves of the barotropic residual tide in Liuhua sea area

将带通滤波后的潜标ADCP各层海流数据减去正压流，然后对各层进行调和分析，分离出斜压的潮流和余流，各层的潮流椭圆随深度变化而变化(图6)。从图6可以看出，海流的斜压性导致每层的潮流椭圆随水深发生旋转，该海域的斜压潮以全日分潮为主，O1分潮略弱于K1分潮；O1和K1分潮在80 m附近出现一次极大值，然后随深度增加逐渐减小，到250m出现极小值，之后随深度增加又显著增强；K1分潮在50～70 m水深，长轴指向为东偏北—西偏南，接近东西走向，随深度增加，潮流椭圆按顺时针方向旋转，长轴指向逐渐发展为东南—西北指向；O1分潮上层接近东—西走向，而在250 m以深，长轴指向与同深度K1分潮接近。另外，在观测深度上，该海域O1和K1分潮长轴最大值出现在390 m水深，最大值分别接近12 cm和14 cm，明显强于该处的正压潮。

表1 流花海域主要分潮潮流椭圆要素表Table 1 Elliptic elements of the main tidal constituents current in Liuhua sea area

图5 流花海域主要分潮正压潮流椭圆(灰色阴影代表 对应分潮旋转方向为顺时针，无阴影代表逆时针旋转)Fig .5 Barotropic tidal ellipses of the main tidal constituents in Liuhua sea area(gray shading represents that the corresponding tidal constituent current rotates clockwise, no shading represents counterclockwise)

图6 流花海域主要分潮斜压潮流椭圆(灰色阴影代表对应 分潮旋转方向为顺时针，无阴影代表逆时针旋转)Fig .6 Baroclinic tidal ellipses of the main tidal constituents in Liuhua sea area(gray shading represents that the corresponding tidal constituent current rotates clockwise, no shading represents counterclockwise)

2.3 异常余流特征

流花海域的斜压余流剖面见图7，可以看出，100 m附近水深的余流以偏西向流为主，这与观测期间南海海域盛行的东北季风一致，但在2013年11月底以及2014年1月中下旬出现了偏东的异常流，最大余流接近40 cm/s；200 m附近水深的斜压余流在观测期间都很小；300 m附近水深斜压余流以偏东向流为主，但在2013年11月底和2014年1月中下旬也出现了与上层相反的偏西向流动。

中尺度涡是海洋中直径在50～500 km，寿命长达几天到几百天的巨大涡旋，中尺度涡影响范围内的海流沿着等高度线作顺时针或逆时针旋转。在北半球，气旋型涡旋中心海面高度低、四周高，伴随着海水在水平方向作逆时针运动，中心海水自下向上运动，携带下层较冷的海水进入上层，导致海表中尺度涡中心较冷，因此又叫冷涡；反之，反气旋型涡旋又叫暖涡[28]。已有的水文资料和卫星高度计资料均显示南海有着相当活跃的中尺度涡现象。卫星高度计资料具有较好的空间覆盖率、准同步性和时间连续性，已经被广泛应用于识别中尺度涡[29-31]。陈更新[28]基于17年(1992年10月—2009年10月)的高度计资料在南海共识别了434个反气旋涡和393个气旋涡，它们主要产生在南海的东北—西南对角线上和吕宋岛西南海域，涡旋的平均半径是132 km，平均生命周期为8.8周。南海北部的涡旋主要沿陆架向西南方向传播，传播速度约为5.0～9.0 cm/s。

图7 流花海域斜压余流剖面的时间演变Fig .7 Time series of baroclinic residual current profiles in Liuhua sea area

通过查阅同期卫星高度计资料，发现流花海域在2014年1月中下旬有一个强烈的中尺度涡过境。如图8所示，1月4日，在流花海域以东存在一处明显的、海平面高于四周的区域(暖涡)，为便于描述，选取-0.18 m等值线围成的闭合区域为该暖涡。2014年1月10日，该暖涡开始影响流花海域，在科氏力作用下暖涡附近海水沿海面高度等值线顺时针旋转，受此影响，至1月24日，海流以东偏北为主；1月25日—2月1日，海流以东偏南为主，之后该暖涡渐渐远离测站位置。

为了更好地说明该暖涡对流花海域海流的影响，对比了观测期间ADCP记录的56m层的流速和卫星高度计资料反演的海表地转流的过程曲线，见图9。可以看出，观测期间潜标资料与海表地转流流速大小和方向曲线吻合较好，特别是在2014年1月中下旬，实测海流流向与地转流的流向变化趋势基本一致，由偏东方向逆时针旋转，逐渐变为偏西向流，这说明观测期间出现的偏西向余流主要是由于中尺度涡过境引起的。研究表明[28]，南海北部的中尺度涡主要是由黑潮通过吕宋海峡入侵南海过程中以“流套”形式脱落产生的。通过追溯中尺度涡的产生和传播过程发现，此次过境的暖涡是2013年11月11日左右黑潮入侵时产生的，然后向西不断传播，影响流花海域。卫星资料显示，2013年11月底和12月初流花海域也经历了一次暖涡过境，只不过这个暖涡空间尺度较小，持续时间较短。

表2统计了2014年1月中下旬中尺度涡过境期间流花海域不同层次出现的最大流速，可以看出，最大流速为0.86 m/s，出现在水深103 m，这说明中尺度涡对流速的影响在垂向上存在差异，此次中尺度涡最大影响深度可达200 m。另外，中尺度涡过境在流花海域并非个例，司广成 等[23]就曾发现2009年2—3月期间有一次中尺度涡影响流花海域。由于中尺度涡会带来海洋上层在短期内出现不同于潮流的沿特色方向的持续性强流，这会对钢结构的疲劳产生一定影响，在海上平台设计中应给予关注。

图8 观测期间流花海域周围海域海面高度异常随时间的变化(五角星为本次观测站位，暖色调代表海面高度异常， 冷色调代表负的海面高度异常，黑色实线为-0.18 m等值线)Fig .8 Spatial and temporal variation of sea surface height (SSH) near the subsurface mooring site during the observation in Liuhua sea area (pentagram indicates the position of the subsurface mooring site, warm color represents higher SSH and cold color represents lower SSH, black line represents the contours with -0.18 m)

注：蓝线代表流速，红线代表流向,实线为潜标ADCP资料，虚线为卫星资料反演得到的海表地转流。

图9 流花海域潜标ADCP 56 m层与卫星观测得到的海表 地转流流速与流向对比 Fig .9 Comparison between the current records in the 56 m depth from the subsurface mooring ADCP and the geostrophic current from the satellite altimeter data in Liuhua sea area 表2 中尺度涡过境期间流花海域不同深度出现的 最大流速Table 2 Maximum current in different depths during the passage of the mesoscale eddy in Liuhua sea area

2.4 垂向模态特征

经验正交函数(EOF)分析方法在20世纪50年代被引入气象和气候研究，现在在地学及其他学科中均得到了广泛应用。为了分析流花海域海流的垂向模态，利用EOF对去除潮流信号的流速U进行了分解。图10、11分别展示了流花海域前5个模态的流速垂向分布和时间系数，图12为该海域前5个EOF模态时间系数的功率谱。

图10 流花海域流速U分量前5个模态的垂向分布Fig .10 Vertical distribution of the first five modes of Uin Liuhua sea area

图11 流花海域流速U分量前5个模态的时间系数Fig .11 Time coefficients of the first five modes of Uin Liuhua sea area

图12 流花海域流速U分量前5个模态时间系数的功率谱Fig .12 Spatial modes of the first five component of Uin Liuhua sea area

该海域EOF第1模态对流速U的贡献率达46.4%，流速在垂向上均为正数(对应流速的正压模态)，对应时间系数以周日变化为主，对应的谱峰周期有2个，分别为23.9 h和25.9 h，对应K1分潮和O1分潮(K1分湖和O1分湖周期分别为23.93 h和25.82 h左右[32])，半日周期功率谱较弱，但也对应2个峰值，分别为M2和S2分潮[32]。整体上看，EOF第1模态的时间系数与正压余流变化存在较好的相关性，大部分时间为负值，2014年1月中下旬出现正值，分析认为这是由于该时期暖涡过境引起的。EOF第2模态对流速U的贡献率为28.5%，流速在垂向上存在方向变化(第2模态及更高模态对应流速的斜压模态)，发生转变的水深约在200 m(流速在200 m以上的为正值，以下的为负值)，对应时间系数以日周期变化为主。第3模态对流速U的贡献率为10.8%，时间系数也以周日变化为主，流速在垂向上发生2次方向变化。以上3个模态对流速U的贡献率合计为85.7%，后2个模态贡献率较小，能量主要分布在1.0～1.5 d的周期范围内，流速在垂向上发生方向变化次数分别为3次和4次。

同理，对流花海域海流流速V进行EOF分解得到的垂向模态和时间系数与流速U类似，能量主要集中在全日周期。

由此可见，流花海域内去除潮流信号的海流中仍存在较强的斜压模态。斜压模态的存在会使流花海域流速在垂向上发生剪切(流速发生反向)，这种流速剪切对于海上工程作业，如钻井船或钻井平台的钻井作业存在较大危险，作业期间应予以密切关注。

3 结论及建议

1) 2013年冬季南海北部流花海域内流向以西向流和西南向流为主，最大流速可达1.07 m/s。该海域内正压潮和斜压潮均以全日潮流为主，正压潮弱于斜压潮；斜压潮潮流在近表层和近底层较强，在250 m层最弱；潮流椭圆长轴方向随水深发生旋转，表层接近东—西方向，底层为东南—西北方向。

2) 南海北部流花海域的上层海流在2013年11月底和2014年1月中下旬出现了持续性的偏东向异常强流，通过对比同期的卫星高度计资料发现这是由于该段时间内有中尺度涡经过。较强的中尺度涡过程可能对该海域整个海洋上层的流速和流向产生影响，进而影响平台设计中的钢铁疲劳条件，因此建议平台设计中应当予以关注。

3) 对潜标流速资料进行EOF分析发现，南海北部流花海域存在较强的斜压模态。斜压流的存在使得海流可能在垂向上形成剪切，剪切力过大会对钻井船或钻井平台作业产生较大危害，因此建议作业期间应密切关注流速剖面的变化。

致谢：感谢“海洋石油709”船全体作业成员在潜标布放和回收期间付出的努力。

[1] 朱伟林，张功成，钟锴，等．中国南海油气资源前景[J]．中国工程科学，2010,12(5)：46-50． ZHU Weilin,ZHANG Gongcheng,ZHONG Kai,et al.South China Sea:oil and gas outlook[J].Engineering Science,2010,12(5):46-50.

[2] 丁一汇，李崇银，柳艳菊，等．南海季风试验研究[J]．气候与环境研究，2002,7(2)：202-208． DING Yihui,LI Chongyin,LIU Yanju,et al.South China Sea monsoon experiment[J].Climatic and Environmental Research,2002,7(2):202-208.

[3] 杨彩福，焦新龙，彭灿．热带辐合带与南海气候[J]．海洋通报，2003,22(6)：83-87． YANG Caifu,JIAO Xinlong,PENG Can.The tropical belt of convergence and the climate of South China Sea[J].Marine Science Bulletin,2003,22(6):83-87.

[4] 俞慕耕．南海潮汐特征的初步探讨[J]．海洋学报，1984,6(3)：293-300． YU Mugeng.Preliminary discussion on tides in the South China Sea[J].Acta Oceanologica Sinica,1984,6(3):293-300.

[5] 丁文兰．南海潮汐和潮流的分布特征[J]．海洋与湖沼，1986,17(6)：468-480． DING Wenlan.Distribution of tides and tidal currents in the South China Sea[J].Oceanologia et Limnologia Sinica,1986,17(6):468-480.

[6] 杨海军，刘秦玉．南海海洋环流研究综述[J]．地球科学进展，1998,13(4)：364-368． YANG Haijun,LIU Qinyu.A summary on ocean circulation study of the South China Sea[J].Advance in Earth Sciences,1998,13(4):364-368.

[7] 王爱梅，杜岩，庄伟，等．南海北部次表层高盐水的季节变化及其与西北太平洋环流的关系[J]．热带海洋学报，2014,33(6)：1-8． WANG Aimei,DU Yan,ZHUANG Wei,et al.The seasonal variation of subsurface high salinity in the northern South China Sea and its relationship to the northwestern Pacific circulations[J].Journal of Tropical Oceanography,2014,33(6):1-8.

[8] HU Jianyu,KAWAMURA H,HONG Huasheng,et al.A review on the currents in the South China Sea:seasonal circulation,South China Sea warm current and Kuroshio intrusion[J].Journal of Oceanography,2000,56(6):607-624.

[9] 何琦，魏泽勋，王永刚．南海北部陆架陆坡区海流观测研究[J]．海洋学报，2012,34(1)：17-28． HE Qi,WEI Zexun,WANG Yonggang.Study on the sea currents in the northern shelf and slope of the South China Sea based on the observation[J].Acta Oceanologica Sinica,2012,34(1):17-28.

[10] 徐锡祯,邱章,龙小敏．南海温跃层基本特征及一维预报模式[J]．海洋与湖沼，1993,24(5)：494-502． XU Xizhen,QIU Zhang,LONG Xiaomin.The radical characteristics and the one-dimensional calculated pattern of the South China Sea thermocline[J].Oceanologia et Limnologia Sinica,1993,24(5):494-502.

[11] 陈希，沙文钰，李妍．南海北部海区温跃层分布特征及成因的初步分析[J]．海洋预报，2001,18(4)：9-17． CHEN Xi,SHA Wenyu,LI Yan.The elementary analysis for the distribution character of thermocline in the area of South China Sea[J].Marine Forecasts,2001,18(4):9-17.

[12] 杜涛，吴巍，方欣华．海洋内波的产生与分布[J]．海洋科学，2001,25(4)：24-28． DU Tao,WU Wei,FANG Xinhua.The Generation and distribution of ocean internal waves[J].Marine Sciences,2001,25(4):24-28.

[13] 蔡树群，甘子钧．南海北部孤立内波的研究进展[J]．地球科学进展，2001,16(2)：215-219． CAI Shuqun,GAN Zijun.Progress in the study of the internal soliton in the northern South China Sea[J].Advance in Earth Sciences,2001,16(2):215-219.

[14] 蔡树群，何建玲，谢皆烁．近10年来南海孤立内波的研究进展[J]．地球科学进展，2011,26(7)：703-710． CAI Shuqun,HE Jianling,XIE Jieshuo.Recent decadal progress of the study on internal solitons in the South China Sea[J].Advances in Earth Science,2011,26(7):703-710.

[15] 郭朴，方文东，于红兵．近海陆架区内潮观测研究进展[J]．地球科学进展，2006,21(6)：617-624． GUO Pu,FANG Wendong,YU Hongbing.Progress in the observational studies of internal tide over continental shelf[J].Advances in Earth Science,2006,21(6):617-624.

[16] 李家春．水面下的波浪-海面内波[J]．力学与实践，2005,27(2)：1-6． LI Jiachun.Billow under the sea surface-internal waves in the ocean[J].Mechanics in Engineering,2005,27(2):1-6.

[17] TANG Qunshu,WANG Caixia,WANG Dongxiao,et al.Seismic,satellite,and site observations of internal solitary waves in the NE South China Sea[J].Scientific Reports,2014,4:5374.

[18] HUANG Xiaodong,CHEN Zhaohui,ZHAO Wei,et al.An extreme internal solitary wave event observed in the northern South China Sea[J].Scientific Reports,2016,6:30041.

[19] 邱章，方文东．南海北部大陆坡区斜压海流的垂向结构[J]．台湾海峡，2000,19(4)：405-412． QIU Zhang,FANG Wendong.Vertical structure of baroclinic currents over northern South China Sea continental slope[J].Journal of Oceanography in Taiwan Strait,2000,19(4):405-412.

[20] 方文东，陈荣裕，毛庆文．南海北部大陆坡区的突发性强流[J]．热带海洋，2000,19(1)：70-75． FANG Wendong,CHEN Rongyu,MAO Qingwen.Abrupt strong currents over continental slope of northern South China Sea[J].Tropic Oceanology,2000,19(1):70-75.

[21] 李俊德，梁楚进，金魏芳，等．南海东沙岛西南大陆坡内潮特征[J]．海洋学研究，2011,29(1)：1-8． LI Junde,LIANG Chujin,JIN Weifang,et al.Characteristics of the internal tide at the continental slope southwest of Dongsha Island,the South China Sea[J].Journal of Marine Sciences,2011,29(1):1-8.

[22] 石新刚，刘耀华，兰志刚，等．南海北部流花海域内孤立波特征研究[J]．热带海洋学报，2013,32(6)：22-27． SHI Xingang,LIU Yaohua,LAN Zhigang,et al.The characteristics of internal solitary waves at Liuhua in the northern South China Sea[J].Journal of Tropical Oceanography,2013,32(6):22-27.

[23] 司广成，侯一筠．南海北部东沙岛附近的内潮和余流特征[J]．海洋与湖沼，2012,43(1)：10-16． SI Guangcheng,HOU Yijun.The characteristics of the internal tides and residual tidal currents around the Dongsha Island in the northern South China Sea[J].Oceanologia et Limnologia Sinica,2012,43(1):10-16.

[24] 徐如彦，沈宁，倪佐涛，等．自升式连体潜标测量系统的设计与实施[J]．海洋科学，2014,38(12)：94-98． XU Ruyan,SHEN Ning,NI Zuotao,et al.Design and analysis of the self-elevating double submerged buoy measurement system[J].Marine Sciences,2014,38(12):94-98.

[25] CHES.SSALTO/DUACS user handbook[M].Paris:Centre National Detudes Spatiales，1994：51-52.

[26] 郭炳火．关于海洋中的正压流和斜压流问题的讨论[J]．黄渤海海洋，1994,12(3)：65-68． GUO Binghuo.Discussion about the barotropic and baroclinic current in the ocean[J].Journal of Oceanography of Huanghai and Bohai Seas,1994,12(3):65-68.

[27] 张效谦，梁鑫峰，田纪伟．南海北部450m以浅水层内潮和近惯性运动研究[J]．科学通报，2005,50(18)：2027-2031． ZHANG Xiaoqian,LIANG Xinfeng,TIAN Jiwei.Studies of internal tides and near-inertial motions above 450m in the northern South China Sea[J].Chinese Science Bulletin,2005,50(18):2027-2031.

[28] 陈更新．南海中尺度涡的时空特征研究[D]．北京：中国科学院研究生院，2010． CHEN Gengxin.Mesoscale eddies in the South China Sea:mean properties and spatio-temporal variability[D].Beijing:Graduate University of Chinese Academy of Sciences,2010.

[29] 王桂华，苏纪兰，齐义泉．南海中尺度涡研究进展[J]．地球科学进展，2005,20(8)：882-886． WANG Guihua,SU Jilan,QI Yiquan.Advances in studying mesoscale eddies in South China Sea[J].Advances in Earth Science,2005,20(8):882-886.

[30] CHELTON D B,SCHLAX M G,SAMELSON R M.Global observations of nonlinear mesoscale eddies[J].Progress in Oceanography,2011,91(2):167-216.

[31] 林宏阳，胡建宇，郑全安．南海及西北太平洋卫星高度计资料分析:海洋中尺度涡统计特征[J]．台湾海峡，2012,31(1)：105-113． LIN Hongyang,HU Jianyu,ZHENG Quanan.Satellite altimeter data analysis of the South China Sea and the northwest Pacific Ocean:statistical features of oceanic mesoscale eddies[J].Journal of Oceanography in Taiwan Strait,2012,31(1):105-113.

[32] 左军成.海洋水文环境要素的分析原理和预报[M].青岛：中国海洋大学出版社，2006.

(编辑：叶秋敏)

Analysis of current characteristics in Liuhua area in northern South China Sea: based on the mooring ADCP data in the winter of 2013

WU Haijing1YAN Qingxun1WANG Aimei2YU Yang1ZHU Yousheng1LI Qiang3XU Ruyan4

(1.COSL，Tianjin300459,China; 2.NationalMarineDataandInformationService,Tianjin300171,China; 3.CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China; 4.InstituteofOceanology,ChineseAcademyofSciences,Qingdao,Shandong266071,China)

The current characteristics were analyzed based on the records of 4-month current data in Liuhua area in northern South China Sea. Observations show that the main current directions in this area are west and southwest, and the maximal current velocity is 1.07 m/s. Harmonic analysis indicates that the barotropic and baroclinic tides are both dominated by diurnal tide, and the barotropic tide is weaker than the baroclinic tide; the latter is stronger in the near surface layer and bottom layer, and is the weakest in the 250 m layer; the tidal ellipses’ long axis rotates with depth: it is nearly in the direction of west-east in the upper layer and in the direction of northwest-southeast near the bottom. By comparison of the satellite altimeter data in the same period with the mooring data, it is found that 2 processes of strong mesoscale eddies are attributed to the abnormal eastward strong current in the upper layer of the area; the mesoscale eddy may affect both the velocity and direction of the current in the whole upper layer of the ocean, which in turn may affect the fatigue conditions of steel structures. Consequently it is advised that this affect should be considered in the platform design. The empirical orthogonal function (EOF) is used in the mooring current data, and the result also shows that the current in this area exhibits stronger baroclinic mode which may make the currents in the different layers form shear. Close attention should be paid to this current shear in the marine engineering construction because excessive current shear would be very dangerous to the operations of drilling ships or platforms.

Liuhua area in South China Sea; winter of 2013; mooring ADCP current characteristic; barotropic tide; baroclinic tide; mesoscale eddy; baroclinic mode

*中海油田服务股份有限公司科研项目“深水潜标系统的研发与应用(编号：E-23162018)”部分研究成果。

吴海京，男，工程师，2006年毕业于中国石油大学(北京)，现主要从事海洋工程勘察工作。地址：天津市塘沽海洋高新技术开发区海川路1581号(邮编：300459)。E-mail：wuhj4@cosl.com.cn。

1673-1506(2017)03-0122-09

10.11935/j.issn.1673-1506.2017.03.20

P731.21

A

2016-10-21 改回日期：2017-01-24

吴海京,闫庆勋,王爱梅，等.南海北部流花海域海流特征分析——基于2013年冬季流花海域潜标ADCP资料[J].中国海上油气，2017,29(3)：122-130.WU Haijing,YAN Qingxun,WANG Aimei，et al.Analysis of current characteristics in Liuhua area in northern South China Sea:based on the mooring ADCP data in the winter of 2013[J].China Offshore Oil and Gas,2017,29(3):122-130.