次表层涡旋在第一岛链以东附近海域的区域特征及成因研究

The subsurface eddy is a type of the oceanic mesoscale eddies, which has an important impact on the marine environment in the subsurface or middle and deep layer, such as the structure of temperature and salinity, current field, momentum, heat transport and the sound propagation. However, the subsurface eddy is difficult to be observed by satellite remote sensing data, and the occurrence has great uncertainty, so it is accidental to capture the picture of a whole subsurface eddy in the in-situ observation. So far we know very little about the subsurface eddy. Our previous work found there were two subsurface eddies in the southern South China Sea, nevertheless, they belong to the individual cases research. Limited by the available data, we shall select the sea east of the first island chain as the studied area to analyze the regional feature of the subsurface eddies. To this end, we shall probe the characteristic value according to the features such as the temperature and salinity uniform in the subsurface eddy core, then pick up the observational stations of the existed subsurface eddies from the historical data. Furthermore, we shall analyze the relation between the subsurface eddies and the around environment according to the selected typical sample eddies, by means of water mass analyses etc. Finally we shall find out the possible origin of the subsurface eddies, and study the generating reason in the research area.

次表层涡旋是海洋中尺度涡旋的一类，它不仅直接影响海洋次表层或中、深层的温盐结构、流速分布，而且对动量、热量输送及其他海洋过程产生强烈影响，如使得涡旋海域的声传播特征发生显著变化，进而影响声纳探测、潜艇隐蔽和潜航。然而由于次表层涡旋很难被卫星遥感观测到，且其出现具有不确定性，利用海洋观测仪器能够捕捉到完整的次表层涡旋图像的概率很小，故迄今为止人们对该类涡旋的认知甚少。申请人前期工作发现南海南部存在次表层涡旋，但鉴于目前仍属个例研究且受可用资料的限制，本项目拟选择第一岛链以东附近海域为研究区，根据次表层涡旋核心处温度或盐度均匀等特征来寻找示性特征值的思路，利用历史海洋调查数据，采集次表层涡旋样本，进而分析该类涡旋的区域特征；据此从中选择出典型个例，结合水团分析等手段，分析研究海域次表层涡旋与周边环境水体间的关联影响，揭示其可能来源，探讨其形成的原因。

次表层涡旋是海洋中尺度涡旋的一类，它不仅直接影响海洋次表层或中、深层的温盐结构、流速分布，而且对动量、热量输送及其他海洋过程产生强烈影响，如使得涡旋海域的声传播特征发生显著变化，进而影响声纳探测、潜艇隐蔽和潜航。本项目选择第一岛链以东附近海域为研究区，紧紧抓住次表层涡旋的水团性质和旋转特性，经过一系列的工作推进探索，我们选择温度垂向变化梯度小于0.02℃/m、厚度大于50 m为示性特征值进行涡旋内部水体均匀属性识别依据。具体操作执行如下：先从温度盐度断面图中透镜状特征寻找出发，然后运用示性特征值捕捉次表层涡旋信号数据样本；再次从单样本的T-S曲线与平均T-S曲线特征比对、涡度特性检查双重把关次表层涡旋样本的真实可信性。这样拣出的样本又与其同来源的和同期不同来源的邻近站点数据进行温度变化、涡度变化比对检验，结果显示该方法获得的次表层涡旋样本是可信的。本项目采用该方法从1996年~2017年22年279个浮标7256个观测剖面中挑捡出28个次表层涡旋样本。这些样本比较集中的分布在23~24N附近区域，且从东向西有逐渐增多的趋势；涡旋核心深度位于100—310m，厚度约为100—400m；一年四季都有，其中秋季捕捉到的样本最少，春季和夏季居多：春季多发生在3月、4月，而夏季多发生在6月、7月。次表层涡旋样本的出现具有很强的地域性，在地形陡变区域的缓冲带出现概率较大；且地理地形对于次表层涡旋的运行路径有着较大的影响。样本数据的比较分析及涡旋动力研究，揭示了该类涡旋是局地产生的，且产生次表层涡旋的原因可能是正压不稳定性。