姚志剛，鮑獻(xiàn)文，李 娜，李希彬，萬 凱，宋 軍

（1.中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境學(xué)院，山東青島266100；2.中國海洋大學(xué)物理海洋重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266100；3.國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，天津300457；4.國家海洋信息中心，天津300171）

黃海是1個(gè)半封閉的陸架淺海，其海底地形最顯著的特征是：在南黃海中部存在1個(gè)西北－東南走向的黃海深槽，水深約為50～80 m，進(jìn)入北黃海后海槽逐漸變淺并轉(zhuǎn)為東西走向。此外，海槽兩側(cè)的地形存在明顯的不對(duì)稱，西側(cè)蘇北沿岸的故黃河三角洲海底地形較為平坦，而海槽東側(cè)的朝鮮半島附近海域，地形明顯較西側(cè)陡峭。已有的研究已經(jīng)指出，黃海深槽及其東西向不對(duì)稱性等地理特征在黃海冷水團(tuán)［1］，黃海暖流等［2］水動(dòng)力環(huán)境的形成和演變過程起著重要作用。以我國山東半島成山頭與朝鮮長山串的連線（寬193 km）為界，將黃海分成南北兩部份［3］。本文的研究對(duì)象即位于北黃海，北黃海地處山東半島，遼東半島與朝鮮半島之間，西側(cè)經(jīng)渤海海峽與渤海相連，南側(cè)與南黃海相通，平均水深僅38 m。北黃海最引人注目的水文特征之一即是黃海冷水團(tuán)的分布及演變，北黃海冷水團(tuán)的研究，對(duì)于理解北黃海海區(qū)水動(dòng)力環(huán)境、海氣相互作用、生態(tài)要素分布以及渤海與外海的水體交換等均有著重要作用。

黃海冷水團(tuán)系指暖半年時(shí)存在于黃海深底層溫度較低的那一部分水體，它是黃海水文特征的重要組成部分。早在1930年代，日本學(xué)者［4］根據(jù)北黃海的溫、鹽分布及季節(jié)變化，研究了夏季底層冷水及其與魚類的關(guān)系。1959年，赫崇本等［1］基于1930—1940年間的溫鹽長期觀測資料，得出了黃海冷水團(tuán)是在冬季黃海局地形成的這一著名觀點(diǎn)。1962—1963年，管秉賢等［5－6］研究了冷水團(tuán)內(nèi)垂直流速及其環(huán)流的特征。1979年，袁業(yè)立［7］建立了1個(gè)較嚴(yán)格的淺海熱生環(huán)流的流體動(dòng)力學(xué)模型，并研究了冷水團(tuán)中心的熱結(jié)構(gòu)以及環(huán)流特征。1980年，孫湘平［8］分析了冷暖年黃海冷水團(tuán)的顯著差異及冬季渤海冰情對(duì)夏季黃海冷水團(tuán)的影響。1985年，趙保仁等［9］應(yīng)用Simpson－Hunter提出的潮混合形成淺水陸架鋒的概念，討論了黃海冷水團(tuán)的鋒面特征。1988年，翁學(xué)傳等［10］根據(jù)24 a鹽資料，利用“相似系數(shù)”方法分析了夏季黃海冷水團(tuán)的分布范圍、低溫中心、體積和溫鹽等的多年變化。1990年，蘇紀(jì)蘭［11］，繆經(jīng)榜等［12］運(yùn)用定性分析和數(shù)值模擬，對(duì)黃海冷水團(tuán)的環(huán)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討。江蓓潔等［13］基于1976—1999年的海洋調(diào)查資料，研究了北黃海冷水團(tuán)溫鹽的多年變化特征，指出黃海冷水團(tuán)在1976—1999年共24 a間溫度稍呈上升趨勢，鹽度升降趨勢并不顯著。于非等［14］利用覆蓋整個(gè)黃海的GDEM三維水溫資料，較系統(tǒng)的分析了黃海冷水團(tuán)的形成和演變過程。

已有這些研究極大豐富和提高了人們對(duì)黃海冷水團(tuán)的形成及演變特征等的認(rèn)識(shí)，但上述結(jié)果的獲取更多的依賴于僅有幾條斷面的數(shù)據(jù)或者數(shù)值模型的結(jié)果，缺乏北黃海海區(qū)全局性、較精細(xì)觀測數(shù)據(jù)的支持，尤其是基于密集大面站位觀測對(duì)北黃海冷水團(tuán)季節(jié)演變特征的研究目前還較少。2006—2007年908項(xiàng)目執(zhí)行期間，針對(duì)北黃海海域所進(jìn)行的4個(gè)航次的密集大面觀測，為北黃海冷水團(tuán)的研究提供了更詳細(xì)的資料。本文即基于908 4個(gè)航次的溫鹽觀測數(shù)據(jù)，對(duì)北黃海冷水團(tuán)的季節(jié)演變特征進(jìn)行分析。

習(xí)慣上人們一般以10或8℃等溫線所包圍的區(qū)域作為黃海冷水團(tuán)的范圍，管秉賢［5］曾指出，采用8℃等溫線作為黃海冷水團(tuán)范圍變化的指標(biāo)較10℃為宜，本文的研究中也采用此觀點(diǎn)選取8℃等溫線作為夏季北黃海冷水團(tuán)范圍指標(biāo)的邊界。

1 資料

表1 2006—2007年北黃海調(diào)查4個(gè)航次時(shí)間Table 1 Cruise duration from 2006 to 2007 in the Northern Yellow Sea region

2 北黃海冷水團(tuán)水平分布的季節(jié)變化

2.1 夏季

夏季底層冷水團(tuán)的水平分布如圖2所示。由圖中可以看出：

（1）夏季北黃海冷水團(tuán)已經(jīng)完全形成，最低溫度約為6℃。6℃低溫等值線封閉且較狹長，盤踞在50 m等深線以深的海槽中，中心位置大致在122.4°E，38.2°N處。

（2）以8℃作為夏季北黃海冷水團(tuán)的邊界，可以看到黃海冷水團(tuán)基本呈西北－東南走向，其覆蓋面積幾乎占據(jù)了整個(gè)調(diào)查區(qū)域的一半，分布范圍約在121.3°E～124.0°E，37.0°N～38.9°N之間。8℃等值線外緣向岸一側(cè)等溫線分布較密集，并且冷水團(tuán)的核心與岸邊高溫水之間的溫差達(dá)10℃以上。

（3）冷水團(tuán)所盤踞的位置對(duì)應(yīng)鹽度的高值區(qū)，其鹽度高于32 psu。高于32 psu的等鹽線所包圍的面積幾乎占整個(gè)調(diào)查區(qū)域1／2以上。高鹽水與周圍低鹽水之間形成較明顯的鹽度鋒面。

翁學(xué)傳等［10］基于1965—1966、1972—1973、1975、1977—1979共8 a的觀測曾指出，夏季北黃海冷水團(tuán)平均中心的位置位于威海市以北122°12′E，38°14′N附近，而且各層低溫中心的位置比較一致。本文此次調(diào)查的結(jié)果與已有研究相比，北黃海冷水團(tuán)低溫中心的位置略有東偏，但幅度不大。

2.2 冬季

從溫度大面圖上（見圖3a）可以看出，冬季北黃海冷水團(tuán)已經(jīng)基本消失。原來的溫度低于6℃的冷水中心，現(xiàn)在已經(jīng)基本被8～9℃的暖水體所替代。整個(gè)海區(qū)溫度分布基本呈現(xiàn)遠(yuǎn)岸高、近岸低的形態(tài)，與夏季正好相反。

而從鹽度大面圖上（見圖3b）可以較明顯的看到黃海暖流在冬季北上侵入北黃海，與之對(duì)應(yīng)的高鹽水呈舌狀自東南向西北延伸進(jìn)入北黃海，高鹽水舌鹽度的最高值達(dá)到32.8 psu，在南北黃海分界處，32.8 psu等鹽度線位于124°E，37°N附近。

汪小波抱著，反過來問她，“你，為什么？為什么？”然后汪小波喃喃地對(duì)她，像哄一個(gè)孩子，說，“走，回家吧，回家吧！”

2.3 春季

春季處于由冬季向夏季的過渡時(shí)期，底層溫度的水平分布如圖4a所示。從圖中可以看出，春季黃海暖流的控制作用較冬季減弱，北黃海中部的冷水開始形成，6℃冷水覆蓋了大約121°E～123°E，38°N～38.8°N以內(nèi)的范圍，占調(diào)查范圍總面積的約1／3。而岸邊淺水區(qū)域的水溫則從冬季的3～4℃增加到現(xiàn)在的7～8℃。北黃海底層冷水中心的溫度與岸邊的溫差有2～3℃。

從鹽度的大面分布圖4b上看到，春季北黃海冷水區(qū)域鹽度仍然較高，其量值大于32 psu。與冬季相比，高鹽水舌的分布形態(tài)有較大變化：在南北黃海分界處，32.8 psu的主軸位置從冬季的124°E向西移至現(xiàn)在的123.3°E處，西移了大約75 km之多；而123.5°E以東冬季高鹽水區(qū)域，退化為較弱的小高鹽水舌。

冬季航次的執(zhí)行時(shí)間為12月30日～次年1月17日，春季航次為4月22日～5月5日，春季北黃海底層冷水溫度低于冬季表明，冬季航次調(diào)查結(jié)束至春季航次調(diào)查開始期間北黃海底層水體的溫度在繼續(xù)降低，至少在冬季2月應(yīng)當(dāng)如此。冬、春2個(gè)航次調(diào)查結(jié)果的對(duì)比表明：北黃海底層冷水的降溫幅度達(dá)到2℃。與夏季的結(jié)果相比較，春季北黃海底層6℃低溫冷水所占據(jù)的面積遠(yuǎn)大于夏季，兩者的差異達(dá)到了10倍以上，這也反映了在春季至夏季過渡期間垂向湍混合及平流輸運(yùn)等因素在黃海冷水團(tuán)形成中所起的重要影響［14－15］。

2.4 秋季

秋季處于夏季向冬季的過渡期。從圖5a中可以看出，由風(fēng)應(yīng)力增強(qiáng)導(dǎo)致垂直湍混合加劇，上層水的混合作用使得北黃海冷水團(tuán)的強(qiáng)度及范圍有所減弱。秋季減弱的北黃海冷水團(tuán)存在2個(gè)低溫中心，分別位于122°E，38.3°N和122.4°E，38.7°N附近，其低溫中心的溫度均為9℃。盡管秋季北黃海中部的冷水團(tuán)區(qū)域的溫度較夏季有所升高，但中部冷水和近岸水之間仍保持著較大的溫度梯度，中部冷水與近岸水之間的溫差達(dá)到9～10℃。

從鹽度的大面分布圖5b上看出，高鹽中心仍位于38.5°N，122.5°E附近。與溫度分布類似，以122.5°E，38°N到123.3°E，38.3°N的連線為界，整個(gè)北黃海可以被分為兩部分，連線的西北部表明北黃海冷水團(tuán)的逐漸消失，而連線的東南部則顯示了黃海暖流的北進(jìn)入侵。

圖5 秋季底層溫度（a）、鹽度（b）分布圖Fig.5 Distributions of bottom temperature（a）and salinity（b）in autumn

秋季北黃海冷水團(tuán)有2個(gè)9℃的低溫中心的現(xiàn)象，這一點(diǎn)在以往的研究中也還沒有被提及，在很大程度上它得益于本次調(diào)查所布設(shè)的站位較之前的研究更加密集。

2.5 北黃海冷水團(tuán)大面分布的季節(jié)變化分析

通過對(duì)北黃海冷水團(tuán)4個(gè)季節(jié)溫鹽大面分布的分析，可以看到，春季北黃海冷水團(tuán)開始形成至夏季北黃海冷水團(tuán)完全成熟，而秋季北黃海冷水團(tuán)開始逐漸減弱至冬季北黃海冷水團(tuán)完全消失。

張以懇等［16］基于1928—1931、1933—1940、1943、1957—1967、1972—1973、1975—1990年共42 a的觀測曾指出北黃海底層冷水團(tuán)低溫中心溫度的變化范圍約為4.03～8.00℃，其平均值約為5.9℃。而冷水團(tuán)低溫中心處鹽度的變化范圍為30.79～32.52 psu，多年平均值約為32.01 psu。本次觀測低溫中心的溫度約為6℃，低溫中心處的鹽度值約為32.0 psu，這表明，本次調(diào)查的結(jié)果與前人已有的觀測相吻合，北黃海冷水團(tuán)低溫中心的溫度和鹽度與歷史資料相比變化不大。

3 北黃海冷水團(tuán)垂直分布的季節(jié)變化

本次調(diào)查所設(shè)置的C5斷面為大連－成山頭斷面，其北起大連外海附近的C501站，南至成山頭外的C512站，橫貫北黃海冷水團(tuán)中心，歷史上多以該斷面作為研究北黃海冷水團(tuán)的變化特征的典型斷面，因此本文給出了對(duì)該歷史典型斷面共4個(gè)季節(jié)溫鹽特征的分析。

3.1 夏季

夏季北黃海冷水團(tuán)溫鹽剖面的垂直分布如圖6所示，夏季北黃海冷水團(tuán)從15 m層開始出現(xiàn)，沿C5斷面冷中心位于C507站（122.2′E，38.1°N）附近的底層，冷中心處的溫度約為6℃，冷中心處的鹽度值約為31.8 psu。在C503站和C507站的底層水中，存在2個(gè)鹽度的高值區(qū)，其中心鹽度值均在31.8 psu以上，南部鹽度高值區(qū)的面積較大，其溫度也更低，約在6°C以下。以8℃等溫線作為夏季黃海冷水團(tuán)的邊界，可以看到沿C5斷面（大連－成山頭斷面）北黃海冷水團(tuán)的溫度和鹽度呈明顯的雙峰分布，這一點(diǎn)在之前的研究中還沒有被提及，至于形成原因尚需進(jìn)一步研究。

圖6 夏季C5斷面溫度（a）、鹽度（b）剖面Fig.6 Profile of temperature（a）and salinity（b）across C5 section in summer

3.2 冬季

冬季北黃海冷水團(tuán)剖面的垂直分布如圖7所示，受冬季大風(fēng)混合加強(qiáng)的影響，整個(gè)斷面的溫度和鹽度垂直分布較為均勻，斷面水平分布也較為均勻。整個(gè)斷面溫差約為2℃，鹽差為0.4 psu。此時(shí)已基本看不到北黃海冷水團(tuán)的影響。

圖7 冬季C5斷面溫度（a）、鹽度（b）剖面Fig.7 Profile of temperature（a）and salinity（b）across C5 section in winter

3.3 春季

春季北黃海冷水團(tuán)剖面的垂直分布如圖8所示，春季北黃海冷水團(tuán)已經(jīng)初步形成，溫度躍層開始出現(xiàn)，但由于近岸以及上層區(qū)域的增溫作用并不顯著，因而溫度躍層并不是太強(qiáng)，表底溫差僅有4℃。北黃海冷水團(tuán)的中心位于C503站至C507站間的底層，中心溫度約為6℃，與夏季冷中心的位置基本一致，但此時(shí)6℃等溫線所包圍的面積要明顯大于夏季。沿C5斷面鹽度的躍層尚未形成，處于冬季垂直均勻分布到躍層形成的過渡時(shí)期，雖然中部等鹽線發(fā)生彎曲，但近岸仍基本呈現(xiàn)垂直均勻分布狀態(tài)。沿C5斷面的高鹽中心已經(jīng)出現(xiàn)，位于C505站到C507站30 m以深水域，其鹽度值約為32.2 psu。

圖8 春季C5斷面溫度（a）、鹽度（b）剖面Fig.8 Profile of temperature（a）and salinity（b）across C5 section in spring

3.4 秋季

秋季北黃海冷水團(tuán)剖面的垂直分布如圖9所示，秋季北黃海冷水團(tuán)開始減弱。風(fēng)混合的加強(qiáng)使上層溫度趨于均勻，溫度躍層出現(xiàn)在30～40 m左右。躍層以下的低溫中心位于C505站到C507站之間，低溫中心溫度約為10℃。大風(fēng)的垂直混合作用使得整個(gè)北黃海冷水團(tuán)分布在C502站到C507站之間30 m以下的水域。同樣，大風(fēng)的垂直混合作用也使得鹽度分布逐漸向垂直均勻分布狀態(tài)過渡，雖然30 m以深還存在一部分北黃海冷水團(tuán)，但鹽躍層已經(jīng)并不明顯，高鹽中心位于C505站到C506站的底層，高鹽中心的鹽度值為32.2 psu。

圖9 秋季C5斷面溫度（a）、鹽度（b）剖面Fig.9 Profile of temperature（a）and salinity（b）across C5 section in autumn

4 結(jié)論

從底層溫鹽分布可以看出：

（1）冬季，北黃海冷水團(tuán)消失，在北黃海中部，其溫度約為8～9℃，向岸溫度逐漸降低。黃海暖流的高鹽水呈舌狀向西北延伸，高鹽水舌主軸的鹽度的最高值達(dá)到32.8 psu。

（2）春季，北黃海中部的冷水特征開始出現(xiàn)，6℃冷水占據(jù)了調(diào)查范圍約1／3的水域。冷水中心的鹽度值大于32 psu。成山頭以東的高鹽水舌主軸自冬季的124°E西移到123.3°E處。

（3）夏季，北黃海冷水團(tuán)已經(jīng)完全形成，最低溫度約為6℃，鹽度高于32 psu，盤踞在50 m等深線以深的海槽中，與近岸水的溫差達(dá)12℃以上。冷水團(tuán)與岸邊高溫低鹽水之間形成明顯的鋒面。與前人結(jié)果料相比，低溫中心位置東偏。

（4）秋季，北黃海冷水團(tuán)強(qiáng)度減弱，存在2個(gè)低溫中心。高鹽中心仍位于38.5°N，122.5°E附近，與溫度類似。

（5）沿C5斷面，溫躍層春季形成，夏季最強(qiáng)，秋季減弱，冬季消失；夏季溫躍層在10～20 m之間，春季溫躍層在20～30 m之間，秋季溫躍層在30～40 m之間；夏季北黃海冷水團(tuán)溫度和鹽度呈現(xiàn)明顯的雙峰分布。

［1］ 赫崇本，汪園祥，雷宗友，等.黃海冷水團(tuán)的形成及其性質(zhì)的初步探討［J］.山東海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，1959，2（1）：11－15.

［2］ 邢傳璽，黃大吉.冬季黃海暖流西偏機(jī)理數(shù)值探討［J］.海洋學(xué)報(bào)，2011，32（6）：1－10.

［3］ 孫湘平.中國近海區(qū)域海洋［M］.北京：海洋出版社，2006：376.

［4］ 關(guān)東廳水產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場.海洋調(diào)查報(bào)告［R］.日本：關(guān)東廳水產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場，1934.

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［6］ 管秉賢.有關(guān)我國近海海流研究的若干問題［J］.海洋與湖沼，1962，4（3－4）：121－141.

［7］ 袁業(yè)立.黃海冷水團(tuán)環(huán)流1.冷水團(tuán)中心部分的熱結(jié)構(gòu)和環(huán)流特征［J］.海洋與湖沼，1979，10（3）：187－196.

［8］ 孫湘平.氣候異常引起的黃海冷水團(tuán)及渤海冰情變異的若干例證［J］.海洋湖沼通報(bào)，1980，1：1－8.

［9］ 趙保仁.黃海冷水團(tuán)鋒面與潮混合［J］.海洋與湖沼，1985，16（6）：451－460.

［10］ 翁學(xué)傳，張以懇，王從敏，等.黃海冷水團(tuán)的變化特征［J］.海洋與湖沼，1988，19（4）：368－379.

［11］ 蘇紀(jì)蘭，黃大吉.黃海冷水團(tuán)的環(huán)流結(jié)構(gòu)［J］.海洋與湖沼，1995，26（5）：1－7.

［12］ 繆經(jīng)榜，劉興泉，薛亞.北黃海冷水團(tuán)形成機(jī)制的初步探討Ⅰ.模式解［J］.中國科學(xué)，1990（12）：1311－1321.

［13］ 江蓓潔，鮑獻(xiàn)文，吳德星，等.北黃海冷水團(tuán)溫，鹽多年變化特征及影響因素［J］.海洋學(xué)報(bào)，2007，29（4）：1－10.

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［15］ Xia C，Qiao F，Yang Y，et al.Three－dimensional structure of the summertime circulation in the Yellow Sea from a wave－tidecirculation coupled model［J］.Journal of Geophysical Research－Oceans，2006，111（C11）：C11S－C13S.

［16］ 張以懇，楊玉玲.夏季北黃海冷水團(tuán)多年變化特性分析［J］.海洋預(yù)報(bào)，1996，13（4）：15－21.