黄海暖流形态与变化对暖舌结构影响的动力机制研究

This project proposes to apply synchronous and continuous observations for multiple variables at a suite of stations at various representative sections in the Yellow Sea Warm Current (YSWC) region and its extensions, using bottom-mounted buoy observing system. For the first time, the spatial temporal evolution processes of YSWC will be systematically monitored. Combining complex research approach including theoretical analysis, in-situ surveys, numerical diagnostics experiments and multivariate process simulations, we seek to study and demonstrate the characteristics, vertical structure and horizontal evolution of the YSWC; to analyze the low-frequency fluctuation and propagation of sea level in the Yellow Sea and its impact on current field under typical situation; unravel impact of different typical patterns of Warm Current imposed on high-salinity warm tongue and indication for thermohaline advection processes; Elucidate variability of distribution structure and northward intrusion of warm tongue and the underlying mechanisms. Some primary discussions of interannual variability of the warm tongue and implications for long-term variations of coastal environment for the Yellow and Bohai Seas will be provided. Following the line of “wind - low-frequency sea level fluctuation - YSWC - variability of temperature and salinity”, the project will systematically study the mechanism of the YSWC and its effect on the environment of the Yellow Sea. Meanwhile, it will expand the previous studies in seasonal average meaning to study the variability of form and structure of the YSWC under the weather processes, which has important significance of science and academics in promoting the transformation of Chinese coastal circulation research from climate scale to synoptic scale, and enriching the knowledge of regional oceanography in the Yellow Sea.

项目拟在黄海暖流及延伸部分的不同代表性区段，采用座底式潜标系统，开展多要素、多站位同步连续观测，首次实现对黄海暖流时-空变化过程的系统观测。采用理论分析、现场调查、数值诊断试验以及多要素过程模拟相结合的综合研究方法，研究并阐明黄海暖流形态特征、垂直结构和水平变化并揭示其机理；分析典型过程中黄海水位低频波动和传播特征及其对流场的调整作用；揭示暖流不同典型形态对高盐暖舌的影响及其在热盐平流输运中的作用；阐明暖舌形态结构、北向入侵程度等变化并分析其机制，初步探讨暖舌年际变化特征及对渤海盐度长期变化的影响。项目以“风场-水位低频波动-黄海暖流-温盐变化”为主线，系统研究黄海暖流的机制及其对黄海环境的影响作用。同时，将以往季节平均意义上研究黄海暖流，拓展到在天气尺度过程中研究暖流的形态和结构变化，这对推动我国近海环流研究从气候尺度向天气尺度转变，丰富黄海区域海洋学成果方面均有重要的科学意义与学术价值

项目组系统收集了从2000年以来共计12个航次113个断面CTD资料，2007年和2017年冬季黄海暖流定点海流观测期间32个站次为期一个月以上的潮位资料，其中包括韩国沿海8个站次，同时收集了对应时间的卫星遥感海表面温度（SST）和T/P海面高度资料等。并于2016年底-2017年初春开展了现场调查，针对黄海暖流及延伸部分的代表性区段分别投放5套座底潜标系统，进行了连续4个多月的多要素（海流、水位、温度和盐度）的同步连续观测。对这些历史和现场观测资料进行了系统整理、滤波和相关统计分析，并结合陆架波理论和数值实验技术方法，较系统阐述了黄海暖流的基本形态特征、空间分布和逐月变化规律，提出了黄海暖流存在气候态的“稳定模态”和天气尺度的“正压模态”及其流速垂直结构，分析了黄海暖流两种不同结构的动力学机制，并分析了“正压模态”对黄海冬季海洋锋面的影响及其对温盐输运的作用等。结果表明，冬季黄渤海余水位存在5.1d和9.6d周期的变化，这一水位变化主要由风引起。水位低频波动在黄渤海存在逆时针滞后现象，黄海东西两侧陆架波存在差异性，沿黄海北部和东部海岸的传播速度约为24.9m/s，沿黄海西部海岸的传播速度为12.3m/s，东侧低频水位信号对应着陆架陷波的第一和第二模态，而西侧对应第二和第三模态。渤海、北黄海局地风对其水位低频波动和海流震荡影响较小，水位下降的主要原因是南黄海风应力引起的海面变化对渤海、北黄海的抽吸作用，而南黄海则主要由局地风作用所控制。冬季天气尺度的大风过程对黄海暖流强度和热盐输送有重要贡献，考虑大风过程会使黄海暖流平均强度增大40-100%，黄海暖流主轴平均温度增高1 ℃，盐度增加0.2-0.5psu。首次揭示了黄海暖流“稳定模态”存在月变化特征，在1月份呈现出“弯曲路径”， 2月份则呈平直路径，这一变化取决于风应力旋度的输入以及地形及压强梯度联合作用。