东海黑潮区PN断面盐度不同季节的年际/年代际变化

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黒潮是北太平洋副热带总环流系统中的西边界流,与北大西洋中的湾流齐名,是世界大洋中的著名强流。东海黒潮具有高温、高盐、流速强、流量大的特征,是我国近海环流变异的主要动力,对我国气候环境有重要的影响。其中盐度作为黑潮边界流关键特征之一,是表征海洋物理、化学特征的基本要素,也是反映海洋水文与气候的特征重要指标之一,并且海洋盐度的变化能够成为局地和全球水文循环的一个良好指示。但是’由于以往受海洋盐度测量条件及科技水平有限,观测资料相对匮乏,以及资料在时间和空间上分布的不连续性,增加了研究海洋盐度变化的难度。故本文以此为突破口,着眼于东海黑潮观测的PN典型断面,利用东海1945-2010年再分析资料,提取PN断面夏季(8月)、冬季(2月)、春季(5月)、秋季(11月)0-700米盐度资料,采取切片、特征点定位、特征值提取等方法,探讨PN断面四季盐度结构的年际、年代际变化过程、长期趋势和影响因素,进一步了解黑潮对我国气候变化的影响,为气候预测提供重要依据。对研究结果分析,得出以下主要结论:(1)PN断面四季盐度特征的年际变化:四季盐度的0-300米各层盐度特征值在1976/1977年左右之前都呈现“W”型变化,即有一个峰值和两个谷值,1976/1977年之后盐度特征值围绕平均值上下波动。300-500、500-700米层水不具有“W”的变化特征,可能是由于水源与上层水不同。从1945-2010年,盐度特征值基本无明显的趋势性变化,但自2001-2010年来盐度特征值大都有减少趋势,夏季以最小值减少趋势最为显著,冬季、春季、秋季最大值、最小值、平均值的减小幅度较为一致。从表层到底层,以表层特征值的减少趋势最为明显,表层盐度特征值的减少则可能是受全球变暖的影响。(2)PN断面四季盐度特征的年代际变化:通过对四季0-700米各层盐度平均值的突变分析和突变检验,可以得出四季0-300米各层突变点集中在,1956年左右、1976年左右、八十年代到九十年代中之间存在突变。其中1956年左右的突变点产生原因还有待于进一步解释。1976年左右的突变点,但很可能是由于受到PDO冷暖位相的转变而产生。在八十年代到九十年代中之间的突变点很可能由于近年来盐度降低而引起的。而300-500、500-700米层,跳跃点分布与上层不同,可能是由于300-700米层的水来源与0-300米层不尽相同。(3)PN断面四季高盐核强度的变化:四季高盐核强度和PN断面盐度最大值都有较高的一致性,通过了99.9%的信度检验。同样,高盐核强度在1945-2010年的整个时间序列上也无明显变化趋势,自2001-2010年高盐核强度春夏秋冬四季分别减少了0.0407,0.0345,0.0341,0.0534,分别为整个时段高盐核强度平均值的17.96%、24.7%、17.67%、19.1%.对四季高盐核强度进行突变分析和突变检验所得结果与0-300米各层盐度平均值类似,高盐核强度和盐度特征值两者共同反应PN断面盐度的变化特征。(4)PN断面四季盐度的空间变化:根据跳跃点将夏、秋、冬季整个时间序列划分为4个时间段,将春季的1945-2010整个时间序列划分为3个时间段。其中1976年前后时间段的整个断面的均值变化不像其他时段那么显著,这也说明了1976年左右的跳跃点主要不是由于均值转变而引起的。空间变化和突变分析相互印证。(5)PN断面1945-2010年四季盐度变化的周期性:盐度特征值和高盐核强度存在2-4年、6年左右、11年左右、18年左右的变化周期,其中2-4年和6年左右的周期很可能是受到厄尔尼诺的影响,11年、18年左右的周期受边界效应影响,还有待进一步证实。(6)PN断面1945-2010年四季盐度变化与ENSO、PDO的关系:Nino3.4区ENSO指数超前PN断面春、夏、秋、冬季0-50米层盐度特征值分别为丨0个月、15个月、11个月、11个月。这与理论上PN断面盐度对ENSO的响应需要滞后大约1年左右的时间较为接近;PDO指数超前PN断面春、夏、秋、冬季300米以浅盐度特征值分别为8个月、6个月、3个月、8个月。(7)PN断面盐度存在明显的季节变化,表层盐度夏季低冬季高,春秋季为过渡季节,但随着深度的增加,盐度的季节差异越来越小。
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