張成成，蔣國榮，陳奕德，劉子龍

南海西邊界強(qiáng)流區(qū)季節(jié)和年際變化特征

張成成，蔣國榮，陳奕德，劉子龍

（解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院，江蘇南京211101）

基于1951—2010年SODA海洋同化數(shù)據(jù)資料，研究分析了南海西邊界強(qiáng)流的季節(jié)及年際變化的特征，目的是為進(jìn)一步探討南海西邊界強(qiáng)流的季節(jié)及年際變化機(jī)理奠定基礎(chǔ)。分析研究發(fā)現(xiàn)：（1）南海西邊界強(qiáng)流空間位置、水平和垂向范圍及環(huán)流形態(tài)等季節(jié)變化明顯，冬季環(huán)流形態(tài)空間位置穩(wěn)定，強(qiáng)流一般9、10月份出現(xiàn)并開始加強(qiáng)，最強(qiáng)出現(xiàn)在12月份，1月份開始逐漸減弱。強(qiáng)流的水平范圍一般為60—110 km，垂向范圍在50—200 m之間，水平和垂向范圍一般隨著強(qiáng)流的增強(qiáng)（減小）而擴(kuò)大（縮?。幌募经h(huán)流形態(tài)變化較為復(fù)雜，強(qiáng)流空間位置不穩(wěn)定，且逐步分裂成兩支，一支移至近岸，一支在離岸原中心附近，分裂過程呈現(xiàn)由北向南推進(jìn)的趨勢，近岸支強(qiáng)度、垂向范圍季節(jié)上沒有明顯變化規(guī)律，但北、中和南部有差別，北部分裂不明顯且流速不大，南部分裂明顯且近岸支流速較大；（2）南海西邊界強(qiáng)流存在顯著的年際變化，在轉(zhuǎn)換月份上，夏季形態(tài)轉(zhuǎn)換月份最早為2月份，最遲則到6月份，冬季形態(tài)轉(zhuǎn)換月份最早為8月份，最遲則到11月份；流量輸送上，冬季最大年份的達(dá)到23.3Sv，最小的年份流量只有1.5Sv，年際最大差異20Sv以上，夏季年際最大差異幅度也有10Sv以上；利用小波能譜分析南海西邊界強(qiáng)流在年際變化上具有兩個(gè)顯著的準(zhǔn)周期振蕩：36個(gè)月（3 a）和大約99個(gè)月（8—9 a）；（3）在1950年至2010年61 a時(shí)間段里，南海西邊界流流量體積輸送總體呈現(xiàn)出一種緩慢增加的趨勢。

南海西邊界強(qiáng)流；季節(jié)變化；年際變化；小波能譜

1 引言

南海（The south China sea）是位于中國東南方的陸緣海。許多研究證明，在南海存在著一支南海西邊界流（the South China Sea western boundary current，SCSWBC[1-3]），該流在冬季特別強(qiáng)，為南向流，夏季較弱，為北向流。關(guān)于南海西邊界流，許多學(xué)者通過實(shí)際海洋觀測及衛(wèi)星觀測資料都證實(shí)該流的存在[2-8]。但是對于該流的定義并沒有做出特別明確的說明。Wyrtki[4]稱之為越南沿岸季風(fēng)流。劉秦玉等[9]認(rèn)為南海西邊界流是由南海暖流（South China Sea Warm Current，SCSWC）和越南沿岸流（Vietnam Coastal Current，VCC）兩部分組成。He等[10]指出表層SCSWBC來源于黑潮入侵（北支）和南海海盆東邊界18°N的西向流（南支）兩部分。Fang等[11]將SCSWBC擴(kuò)展了黑潮南海分支的概念到太平洋-印度洋貫穿流南海分支。提出南海西邊界流應(yīng)該是太平洋-印度洋貫穿流（南海貫穿流）南海分支與南海北部深海盆內(nèi)部環(huán)流的結(jié)合。

Dale[5]從漂流數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了南海西邊界流的季節(jié)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。Wyrtki[4]發(fā)現(xiàn)了該流存在著西向強(qiáng)化現(xiàn)象。20世紀(jì)70年代以后，除了以動力計(jì)算方法結(jié)合溫、鹽度等分布繼續(xù)研究南海的中、上層海流外[12-16]，亦已展開南海海流的數(shù)值模擬并取得了一些有意義的結(jié)果[17]。進(jìn)一步證明SCSWBC的季節(jié)變化特征。李立等[7-8]認(rèn)為季節(jié)變化和西向強(qiáng)化是南海環(huán)流的兩個(gè)主要特征。Fang等[1]系統(tǒng)地總結(jié)了南海西邊界流在表層的主要特征。He等[10]給出了SCSWBC路徑、形態(tài)及其變化的形態(tài)。Hong等[6]運(yùn)用POM探討了南海北部的季節(jié)平均環(huán)流。徐佳佳等[18]通過斷面流速剖面圖分析南海西邊界流主要受季風(fēng)影響的沿岸流分布于海表層和近岸邊地方，得出南海西邊界流的季節(jié)變化特征明顯。劉秦玉等[9]由流函數(shù)分布得到SCSWBC的強(qiáng)度在冬季為5—6 Sv，夏季為3—4 Sv，指出南海環(huán)流具有很強(qiáng)的區(qū)域特征。劉科鋒等[19]利用1989年2月—2013年6月的Argos漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)分析了南海表層海流并發(fā)現(xiàn)：冬季南海北部為明顯帶狀分布的西南流，該帶狀西南流最終在西邊界堆積，形成順中南半島沿岸南下的西邊界強(qiáng)流。

對于西邊界流年際變化的特征，前面的一些研究工作者幾乎很少涉及到。一些學(xué)者提出它與ENSO和呂宋海峽體積輸送（LST）有著相互關(guān)聯(lián)。田永青等[20]等分析了南海西邊界流場的時(shí)空變化特征與ENSO循環(huán)的關(guān)系，指出該流的年際變化ENSO是主要調(diào)控因素。Fang等[11]利用衛(wèi)星高度計(jì)資料對南海上層環(huán)流的年際特征進(jìn)行了探討，指出越南南部離岸環(huán)流與渦旋的相互作用年際特征顯著。邢延松等[21]利用CORA資料研究了南海環(huán)流季節(jié)特征對ENSO的響應(yīng)，得出El Nino發(fā)生初年夏季西邊界環(huán)流增強(qiáng)。Yang等[22]研究指出冬季南海氣旋式環(huán)流有減弱的趨勢可能與冬季亞洲季風(fēng)減弱有關(guān)；夏季環(huán)流形態(tài)有增強(qiáng)趨勢與LST的增加有一定的聯(lián)系。葛黎麗等[23]采用動力方法計(jì)算說明渦旋與SCSWBC相互作用在其南向輸運(yùn)年際變化中起著非常重要的作用。

從以上綜述可以發(fā)現(xiàn)，有關(guān)南海西邊界流季節(jié)和年際變化特征方面雖已有研究，但結(jié)果大多集中于表層特征，有關(guān)表層以下的研究不多，一些細(xì)節(jié)仍不是十分清楚。本文擬在前人工作基礎(chǔ)上，利用多年的SODA資料對南海西邊界流的季節(jié)和年際變化特征從不同角度進(jìn)行系統(tǒng)分析，為進(jìn)一步探討南海西邊界流的季節(jié)和年際變化成因奠定基礎(chǔ)。

圖1 南海西邊界流系統(tǒng)

圖2 西邊界強(qiáng)流區(qū)

由于目前南海西邊界流的準(zhǔn)確定義還不明確，根據(jù)前人已有的一些結(jié)論，為方便起見，本文如下規(guī)定一個(gè)南海西邊界流系統(tǒng)（the South China Sea Western Boundary Current System，SCSWBCS）。該系統(tǒng)主要是由SCSWC、VCC和南海海盆內(nèi)部環(huán)流三部分組成（見圖1）。SCSWBC是北太平洋黑潮經(jīng)呂宋海峽入侵南海在中國海南島東南沿岸海域形成的一股流系，作為SCSWBCS的北部分支（見圖1中a區(qū)域）；VCC在秋冬兩季在巽它陸架分為兩支，一支在越南沿岸轉(zhuǎn)向東流一直到加里曼丹島北部沿岸地區(qū)轉(zhuǎn)東南；一支則是向南最終穿過卡里馬塔海峽流出南海，作為SCSWBCS的南部分支（見圖1中b區(qū)域）。由于南海內(nèi)部環(huán)流對南海西邊界流也有著重要貢獻(xiàn)，該流西部分支也是SCSWBCS的一個(gè)重要組成部分。在SCSWBCS系統(tǒng)中，VCC分支部分最具代表性，北部分支向這里匯集，南部各分支由這里發(fā)散，其流速、流量最大，因此，本文的研究將主要集中于該分支區(qū)域。

2 資料及方法

2.1 資料介紹

本文的研究所用資料為1950—2010年共61 a的再分析SODA資料，該資料的時(shí)間分辨率為月平均，空間分辨率為0.5°×0.5°。關(guān)于SOAD資料在南海地區(qū)的準(zhǔn)確度，Wang等[24]已經(jīng)做過驗(yàn)證。同時(shí)田永青等[20]也進(jìn)一步證明SODA數(shù)據(jù)的可靠性。本文利用該資料與前人所做過的一些研究做了對比，趨勢基本一致，再次驗(yàn)證了SODA數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性。

2.2 研究方法

本文將主要研究的區(qū)域放在10°—16°N（見圖2中紅色陰影區(qū)域）越南沿岸的區(qū)域，由前所述，因?yàn)樵搮^(qū)域西邊界流不僅流速特別強(qiáng)，同時(shí)又是北來流的輻合區(qū)和南去流輻散區(qū)的位置，它是整個(gè)南海西邊界流系統(tǒng)中流量、流速最大，因而最具有代表性的區(qū)域，為了區(qū)分整個(gè)的南海西邊界流系統(tǒng)，本文將該區(qū)域的流稱之為“西邊界強(qiáng)流區(qū)”。南海西邊界強(qiáng)流不僅是SCSWBCS最為至關(guān)重要的部分，同時(shí)它也在南海的整個(gè)海盆尺度的環(huán)流系統(tǒng)中扮演著重要的角色。本文主要對南海西邊界強(qiáng)流從不同角度描述其季節(jié)和年際變化特征，具體是將西邊界強(qiáng)流區(qū)從10.75°—15.75°N每間隔0.5°取一個(gè)斷面（見圖2）共做了11個(gè)斷面，通過對南海西邊界強(qiáng)流區(qū)這些斷面流速流量分布進(jìn)行分析，并利用多年平均、小波分析及譜分析等各種統(tǒng)計(jì)方法研究南海西邊界流的季節(jié)和年際變化特征。

其中，各斷面的流量計(jì)算公式為：

式中：z代表離海表面的垂直距離，向上為正，海面為0。h表示從海表面向下的深度。ys，yf表示所截取斷面東西兩個(gè)點(diǎn)的位置，v為經(jīng)向流速。

3 南海西邊界強(qiáng)流區(qū)季節(jié)變化變化特征分析

圖3是多年平均不同季節(jié)南海表層流分布圖?？梢钥闯?，1月份（冬季）主要為從呂宋海峽一直到卡里馬塔海峽明顯的向南流，其中在越南沿岸的南海西邊界，是整個(gè)南海西邊界流中流速、流量最大的地區(qū)，西向強(qiáng)化現(xiàn)象特別明顯，此外，冬季南海南部還出現(xiàn)了一個(gè)氣旋式環(huán)流；7月份（夏季），南海西邊界以北向流為主，在越南沿岸南部除了沿岸向北的流，還出現(xiàn)了一個(gè)向東的離岸流，大約在10°—14°N的范圍內(nèi)；4月份（春季）和10月份（秋季）的流場分布則分別為冬季型環(huán)流向夏季型環(huán)流以及夏季型環(huán)流向冬季型環(huán)流轉(zhuǎn)換的型態(tài)?？梢园l(fā)現(xiàn)，南海表面環(huán)流在西邊界具有明顯的季節(jié)轉(zhuǎn)換和西部強(qiáng)化特征，這與前人[4,7-8,20]所得結(jié)論一致，本文的61 a平均表層環(huán)流分析再次證明該結(jié)論的正確性。上述結(jié)果已是公認(rèn)的南海西邊界流季節(jié)變化變化特征，不是本文分析的重點(diǎn)，本文進(jìn)一步分析了南海西邊界次表層的環(huán)流形態(tài)，對于其季節(jié)變化分析主要選擇區(qū)域?yàn)槟虾Ｎ鬟吔鐝?qiáng)流區(qū)，并分別從南海西邊界強(qiáng)流表面及以下最大流速空間位置、強(qiáng)度范圍以及體積輸送等方面來敘述其季節(jié)變化特征。

圖4對61 a南海西邊界流平均次表層環(huán)流場的分析，分析各個(gè)月份環(huán)流形勢基本與表層一致，冬季向南流，夏季向北流，且具有明顯西向強(qiáng)化現(xiàn)象，明顯不同于表層流的一點(diǎn)是由于深度帶來的地形影響到其環(huán)流場的區(qū)域，而對于其流速的大小而言，通過剖面分析得出流速較弱與表層流。從圖中看出11、12、1月3個(gè)月份西邊界強(qiáng)流現(xiàn)象十分明顯且流速很大，而在夏季該流明顯減弱轉(zhuǎn)向，4月份南海南部幾乎不存在流場，而在北部有一個(gè)明顯的氣旋式環(huán)流，到了7、8、9月份北部氣旋式環(huán)流消失，南部則生成了一個(gè)反氣旋式環(huán)流。

本文計(jì)算了西邊界強(qiáng)流區(qū)11個(gè)不同斷面61 a平均各個(gè)月份的流速剖面，但為了方便分析，下面重點(diǎn)選擇11.25°N、13.25°N和15.25°N代表強(qiáng)流區(qū)南部、中部及北部斷面進(jìn)行分析。

圖3 不同季節(jié)的南海表層流分布圖（61 a平均，深度5.01 m）

分析發(fā)現(xiàn)，10月份強(qiáng)流區(qū)南部雖然離岸北向流仍存在（見圖5），但近岸開始出現(xiàn)南向流，即強(qiáng)流區(qū)北部近岸10月份開始轉(zhuǎn)為冬季南向流形態(tài)，此狀況一直持續(xù)到翌年3月，其中12月份流速最大；因南海西邊界流冬強(qiáng)夏弱，本文分別以冬季0.2 m/s、夏季0.1 m/s作為強(qiáng)流范圍標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)流范圍分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，10月份南向流強(qiáng)流垂直范圍僅限于水面至水面下100 m，強(qiáng)流水平范圍60 km左右；11月份強(qiáng)流范圍有所擴(kuò)大，12月份最強(qiáng)，強(qiáng)流垂直范圍已擴(kuò)大至水面下200 m層，水平范圍也擴(kuò)大至1個(gè)緯距左右；1月份強(qiáng)流范圍開始縮小，強(qiáng)流垂直范圍已縮至水面下130 m層，最大流速軸下移至50—100 m范圍；2月份強(qiáng)流范圍進(jìn)一步縮??；3月份大于0.2 m/s強(qiáng)流范圍已基本消失；4月份在中心位于112°E處表層已開始出現(xiàn)北向流，即強(qiáng)流區(qū)北部在4月份開始轉(zhuǎn)為夏季北向流形態(tài)，該形態(tài)一直持續(xù)到8月份。4月份北向流強(qiáng)流垂直范圍僅限于表層約10 m范圍，但水平范圍較廣，有2個(gè)緯距左右；5月份出現(xiàn)兩支北向流，除近岸出現(xiàn)北向流外，并在112°E離岸處還有一支北向流，近岸最大流速層主要位于表層，強(qiáng)流垂直范圍僅達(dá)50 m水深，離岸北向流最大流速層也位于表層，但較近岸一支弱，垂直范圍僅有10 m左右；6月份維持5月份兩支北向流形態(tài)，但強(qiáng)流范圍均有所加強(qiáng)；7月份離岸北向流明顯減弱消失，近岸一支則有所加強(qiáng)，垂直范圍也擴(kuò)大至100 m；8月份與7月類似，但強(qiáng)流范圍有所減弱；9月份強(qiáng)流范圍已縮小至很小范圍，近岸一支僅限于50 m層一個(gè)很小范圍。

圖4 各個(gè)月份南海西邊界次表層流分布圖（61 a平均，深度112.32 m）

圖5 斷面2（11.25°N）12個(gè)月流速剖面圖

圖6 斷面6（13.25°N）12個(gè)月流速剖面圖

在強(qiáng)流區(qū)中部，9月份近岸處就出現(xiàn)了南向流（見圖6），早于南部1個(gè)月，但該南向流較弱，沒有達(dá)到冬季強(qiáng)流標(biāo)準(zhǔn)，離岸處（中心112.5°E）則為一北向流；10月份南向流明顯增強(qiáng)，強(qiáng)流垂直范圍已擴(kuò)大至水面下150 m層，水平范圍也有1個(gè)緯距左右；11月份近岸南向流進(jìn)一步加強(qiáng)，強(qiáng)流垂直范圍已擴(kuò)大至水面下200 m層，但水平范圍未擴(kuò)大；12月份近岸南向流強(qiáng)度繼續(xù)增強(qiáng)，超過0.5 m/s的流速，厚達(dá)50 m，但強(qiáng)流垂直范圍和水平范圍維持11月份狀況，離岸北向流消失；1月份近岸南向流強(qiáng)度減弱，強(qiáng)流垂直范圍和水平范圍也開始縮小，強(qiáng)流垂直范圍已縮小至不到150 m；2月份基本維持1月份的狀況；3月份近岸南向流強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，已達(dá)不到冬季強(qiáng)流標(biāo)準(zhǔn)；4月份110.5°E表層開始出現(xiàn)較強(qiáng)北向流，強(qiáng)流垂直范圍雖僅30 m左右，但水平范圍達(dá)1個(gè)緯距左右；5月份北向流移至近岸，強(qiáng)度增強(qiáng)，表層強(qiáng)流垂直范圍擴(kuò)大超過50 m，此外，在200—400 m的次表層有一北向強(qiáng)流；6月份近岸表層北向流強(qiáng)度增強(qiáng)范圍增大，強(qiáng)流垂直范圍增大至表面下100 m，次表層的北向強(qiáng)流消失，離岸112°E出現(xiàn)一弱北向流；7月份近岸北向流開始減弱，但離岸112°E處北向流強(qiáng)度增強(qiáng)范圍增大；8月份近岸北向流已消失，離岸北向流進(jìn)一步增強(qiáng)，中心并東移至112.5°E。

在強(qiáng)流區(qū)北部（15.25°N斷面）（圖略），9月份近岸處水面下中心70 m，垂直范圍50—100 m處出現(xiàn)開始出現(xiàn)南向流，但強(qiáng)度很弱，未達(dá)冬季強(qiáng)流標(biāo)準(zhǔn)；10月份，近岸南向流強(qiáng)度增強(qiáng)，強(qiáng)流垂向范圍擴(kuò)大，向上擴(kuò)大至表面，而向下已達(dá)到150 m；11月份近岸南向流強(qiáng)度繼續(xù)增強(qiáng)，垂向范圍也繼續(xù)擴(kuò)大，達(dá)到200 m；12月份，近岸南向流強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，垂向范圍維持200 m深度；1月份近岸南向流強(qiáng)度開始減弱，垂向范圍變化不大；2月份近岸南向流強(qiáng)度、垂向范圍均開始縮減，垂向范圍縮至150 m；3月份近岸南向流垂向范圍維持，但強(qiáng)度明顯減弱，離岸111.5°E處表面開始出現(xiàn)北向流；4月份近岸南向流已明顯減弱，已達(dá)不到冬季強(qiáng)流標(biāo)準(zhǔn)，離岸北向流則開始增強(qiáng)；5月份近岸南向流已很弱，離岸北向流中心移至112°E處并繼續(xù)增強(qiáng)；6月份，離岸北向流水平范圍明顯擴(kuò)展，但強(qiáng)度反而有所減弱；7月份離岸北向流分為兩支，中心分別位于110°E和112°E，強(qiáng)度上近岸一支更強(qiáng)；8月份近岸北向流進(jìn)一步加強(qiáng)，離岸一支已減弱消失。

為了進(jìn)一步定量描述南海西邊界強(qiáng)流的季節(jié)變化，根據(jù)上面所介紹的體積輸送的計(jì)算方法，本文計(jì)算了西邊界強(qiáng)流區(qū)3個(gè)代表斷面（11.25°N、13.25°N和15.25°N）61 a平均各個(gè)月的近岸流量值，具體數(shù)值見表1（正值代表向北輸送）。由表我們可以看出，無論南部、中部還是北部，南向流平均流量輸送總體大于北向流，以中部為例，南向流月平均流量輸送為4.3 Sv（最大達(dá)9.3 Sv），而北向流3.1 Sv（最大達(dá)4.5 Sv）；南向流變化較為有規(guī)律，無論南部，還是中部、北部，流量輸送通常都是由弱到強(qiáng)，12月達(dá)到最大，然后再度轉(zhuǎn)弱。北向流轉(zhuǎn)南向流為9—10月，南向流轉(zhuǎn)北向流為4月。

流量的小波能譜分析則得出（圖略），其年內(nèi)變化的明顯周期為6個(gè)月，即南海西邊界強(qiáng)流的季節(jié)變化以半年周期為主。

綜上分析，可以總結(jié)出如下南海西邊界強(qiáng)流季節(jié)變化特征：南海西邊界強(qiáng)流空間位置、強(qiáng)度范圍及環(huán)流形態(tài)等季節(jié)變化明顯，變化周期為6個(gè)月，冬季環(huán)流形態(tài)與夏季環(huán)流形態(tài)的變化存在明顯差異。

冬季環(huán)流形態(tài)為主的南向流，其空間位置基本穩(wěn)定，主要位于近岸；通常在9月份近岸開始出現(xiàn)冬季環(huán)流形態(tài)，但強(qiáng)流區(qū)南部要遲1個(gè)月；冬季環(huán)流形態(tài)維持到翌年3月份，4月基本消失；冬季南向流變化主要表現(xiàn)為強(qiáng)度增強(qiáng)與減弱、強(qiáng)流垂向范圍擴(kuò)大與縮小，9—10月強(qiáng)流剛出現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度較弱垂向范圍較小，其后強(qiáng)度逐步增強(qiáng)垂向范圍逐步擴(kuò)大，12月份強(qiáng)度及范圍達(dá)到最大，12月之后強(qiáng)度及范圍開始減弱縮小，呈現(xiàn)由弱到強(qiáng)再轉(zhuǎn)弱的變化過程。強(qiáng)流的流速最大可達(dá)0.6 m/s，水平范圍60—110 km，垂向范圍在50—200 m之間，水平和垂向范圍一般隨著強(qiáng)流的增強(qiáng)（減?。┒鴶U(kuò)大（縮?。?。

表1 西邊界強(qiáng)流區(qū)3個(gè)代表斷面不同月份流量輸送值（Sv）

夏季環(huán)流形態(tài)為主的北向流，其形態(tài)變化則較為復(fù)雜，夏季強(qiáng)流空間位置不穩(wěn)定，通常于4月份先在離岸大約110°—112°E處的表層開始出現(xiàn)北向流（中心位置南、中和北部不同），然后逐步分裂成兩支，一支移至近岸，一支在離岸原中心附近；分裂過程呈現(xiàn)由北向南推進(jìn)的趨勢；近岸支強(qiáng)度、垂向范圍季節(jié)上沒有明顯變化規(guī)律。但南、中和北部有差別。北部分裂不明顯且流速不大，南部分裂明顯且近岸支流速較大。

4 南海西邊界強(qiáng)流年際變化特征

引言中我們已提到，在年際變化上，一些研究[20-21]都注意到了西邊界流與ENSO的關(guān)系，本文主要關(guān)注南海西邊界強(qiáng)流的年際變化特征，并從轉(zhuǎn)換月份、流量體積輸送以及流量周期分析角度進(jìn)行分析。

4.1 轉(zhuǎn)換月份

由于南海西邊界流垂直影響深度通常小于500 m，在一些區(qū)域由于地形的影響可能垂直范圍僅有200—300 m，加之更深處的該流流速偏小所以本文選取南海西邊界流水深5 m（代表表層）和水深155 m（代表次表層）的轉(zhuǎn)換月份進(jìn)行分析，通過對這兩層西邊界強(qiáng)流區(qū)61 a的水平環(huán)流形勢統(tǒng)計(jì)分析得出每年轉(zhuǎn)換月份出現(xiàn)的月份（表略）并計(jì)算出每個(gè)月份在61 a中出現(xiàn)的次數(shù)。表2統(tǒng)計(jì)了61 a冬季和夏季各個(gè)轉(zhuǎn)換月份出現(xiàn)的次數(shù)，由表可見發(fā)現(xiàn)，表層流和150 m深處轉(zhuǎn)換月份并不是固定的，存在明顯的年際變化。夏季轉(zhuǎn)換月份個(gè)別年份出現(xiàn)明顯異常，有些年份提早到2月份，而有些年份則推遲到5月，表層個(gè)別年份甚推遲到了6月份，年際差異顯著。冬季表層流轉(zhuǎn)換月份一般發(fā)生在10月份，但也有些年份提前到了9月份，個(gè)別提前到8月份，也有少數(shù)月份推遲到了11月，同樣表現(xiàn)出顯著的年際差異；不同層之間轉(zhuǎn)換月份也存在差異，在150 m處轉(zhuǎn)換月份仍主要集中在10月份，但發(fā)生在9月份的年份也較多，異常情況下個(gè)別月份轉(zhuǎn)換會提前發(fā)生在8月或推遲至11月，表現(xiàn)出不同層之間的環(huán)流轉(zhuǎn)換并不同步。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表略）表明，表層轉(zhuǎn)換的月份都比次表層轉(zhuǎn)換深處稍微滯后，表層轉(zhuǎn)換月份出現(xiàn)在3.70月和10.01月，而在次表層處出現(xiàn)在3.52月和9.72月，由此說明南海西邊界流的轉(zhuǎn)向是底部先出現(xiàn)轉(zhuǎn)向而表層則滯后。

表2 南海西邊界流轉(zhuǎn)換月份統(tǒng)計(jì)

圖7 南海西邊界強(qiáng)流區(qū)中部代表斷面（13.25°N）各年流量體積輸送變化圖

4.2 流量體積輸送年際變化

我們從流量體積輸送進(jìn)一步說明南海西邊界流顯著的年際變化。圖7是西邊界強(qiáng)流區(qū)中部代表斷面（13.25°N）冬季12月（a）和夏季6月（b）各年流量體積輸送變化圖。在季節(jié)變化分析中呈現(xiàn)明顯穩(wěn)定性的冬季最大流量代表月（12月），其流量各年存在顯著差異，最大的1956年達(dá)到23.3 Sv，而最小的1978年流量只有1.5 Sv，年際最大差異有20 Sv以上。夏季有類似情況，年際最大差異幅度雖小些，但也有10 Sv以上。

此外，研究發(fā)現(xiàn)，南海西邊界流流量體積輸送還存在長期變化趨勢。圖8是南海西邊界流是通過小波分析得到的13.25°N斷面流量體積輸送長期變化曲線。由圖可以發(fā)現(xiàn)，在1950—2010年這61 a時(shí)間段里，南海西邊界流流量體積輸送雖然存在振蕩反復(fù)，但總體呈現(xiàn)出一種緩慢增加的趨勢，表明南海西邊界流流量在最近的60 a里一直緩慢增加，由于沒有更多時(shí)間的資料，我們無法斷定這種趨勢是否會繼續(xù)持續(xù)下去。

圖8 南海西邊界流13.25°N斷面流量體積輸送長期變化曲線

圖9西邊界強(qiáng)流區(qū)13.25°N斷面流量體積輸送小波能譜分布圖

圖9 是對西邊界強(qiáng)流區(qū)13.25°N斷面流量體積輸送61 a逐月資料（去除季節(jié)變化）進(jìn)行小波能譜計(jì)算得到的流量體積輸送小波能譜分布圖。由圖進(jìn)行周期分析可以得出，南海西邊界強(qiáng)流在年際變化上具有兩個(gè)顯著的準(zhǔn)周期振蕩：36個(gè)月（3 a）和大約99個(gè)月（8—9 a）；此外，還有兩個(gè)不太顯著的較短準(zhǔn)周期振蕩：18個(gè)月（1.5 a）和9個(gè)月。西邊界強(qiáng)流區(qū)北部15.25°N斷面流量體積輸送年際變化有相似情況（圖略），但只有3個(gè)顯著的準(zhǔn)周期振蕩：大約99個(gè)月（8—9 a）、30個(gè)月（3 a）和9個(gè)月。強(qiáng)流區(qū)南部11.25°N斷面流量體積輸送（圖略）差異較大，只有兩個(gè)準(zhǔn)周期振蕩：24個(gè)月（2 a）和99個(gè)月。其中，36個(gè)月準(zhǔn)周期振蕩與ENSO周期（3—4 a）相近，但偏短；而99個(gè)月的較長準(zhǔn)周期振蕩反映出西邊界強(qiáng)流在年際變化上系統(tǒng)本身的獨(dú)立性。

圖10利用譜分析得出了南海西邊界強(qiáng)流變化周期，其中紅色的線是α=0.05是紅噪聲譜，可以看出來在低頻階段其中最為明顯的4個(gè)周期，分別為準(zhǔn)8 a、準(zhǔn)2.7 a、準(zhǔn)1.7 a和準(zhǔn)1.3 a均通過檢驗(yàn)，其中準(zhǔn)8 a的周期與準(zhǔn)2.7 a的周期與小波能譜做出來的結(jié)果相近，進(jìn)一步驗(yàn)證小波能譜所得結(jié)果的可靠性。

圖10 西邊界強(qiáng)流區(qū)13.25°N斷面流量體積輸送功率譜分析

5 總結(jié)

本文利用1950—2010年61 a長期SOAD資料，重點(diǎn)關(guān)注南海西邊界流強(qiáng)流區(qū)表層以下流速強(qiáng)度范圍、流量及轉(zhuǎn)換月份的季節(jié)和年際變化特征，得到一些新的結(jié)論：

（1）南海西邊界強(qiáng)流空間位置、強(qiáng)度范圍及環(huán)流形態(tài)等季節(jié)變化明顯，變化顯著周期為6個(gè)月，但冬季環(huán)流形態(tài)與夏季環(huán)流形態(tài)的變化存在明顯差異。冬季環(huán)流形態(tài)空間位置穩(wěn)定，其變化主要表現(xiàn)為強(qiáng)度增強(qiáng)與減弱、水平和垂向范圍擴(kuò)大與縮小，通常表現(xiàn)為強(qiáng)流剛出現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度較弱垂向范圍較小，其后強(qiáng)度逐步增強(qiáng)垂向范圍逐步擴(kuò)大，12月份強(qiáng)度及范圍達(dá)到最大，12月之后強(qiáng)度及范圍開始減弱縮小，呈現(xiàn)由弱到強(qiáng)再轉(zhuǎn)弱的變化過程；強(qiáng)流的流速最大可達(dá)0.6 m/s，水平范圍60—110 km，垂向范圍在50—200 m之間，水平和垂向范圍一般隨著強(qiáng)流的增強(qiáng)（減小）而擴(kuò)大（縮?。?/p>

夏季環(huán)流形態(tài)變化則較為復(fù)雜，夏季強(qiáng)流空間位置不穩(wěn)定，且由一開始的北向流逐步分裂成兩支，一支移至近岸，一支在離岸原中心附近；分裂過程呈現(xiàn)由北向南推進(jìn)的趨勢；北向流近岸支強(qiáng)度、垂向范圍沒有明顯變化規(guī)律。但北、中和南部有差別，北部分裂不明顯且流速不大，南部分裂明顯且近岸支流速較大；

（2）南海西邊界強(qiáng)流存在顯著的年際變化。在轉(zhuǎn)換月份上，夏季形態(tài)轉(zhuǎn)換月份最早為2月份，最遲則到6月份；冬季形態(tài)轉(zhuǎn)換月份最早為8月份，最遲則到11月份，不同年份差異顯著；轉(zhuǎn)換層次是先從底層開始，繼而表層出現(xiàn)；在流量上，其流量各年存在顯著差異，最大的1956年流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過61 a平均值9.3 Sv，達(dá)到23.3 Sv，而最小的1978年流量只有1.5 Sv，年際最大差異有20 Sv以上，夏季年際最大差異幅度雖小些，但也10 Sv以上；南海西邊界強(qiáng)流在年際變化上具有兩個(gè)顯著的準(zhǔn)周期振蕩：36個(gè)月（3 a）和大約99個(gè)月（8—9 a），36個(gè)月準(zhǔn)周期振蕩與ENSO周期（3—4 a）相近，但偏短，而99個(gè)月的較長準(zhǔn)周期振蕩反映出西邊界強(qiáng)流在年際變化上系統(tǒng)本身的獨(dú)立性；

（3）在1950—2010年這61 a時(shí)間段里，南海西邊界流流量體積輸送雖然存在振蕩反復(fù)，但總體呈現(xiàn)出一種緩慢增加的趨勢。

本文主要分析了南海西邊界強(qiáng)流的一些季節(jié)變化和年際變化特征，但引起南海西邊界流季節(jié)變化和年際變化的原因沒有進(jìn)行分析探討，這也是我們后期將要開展的工作。

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Study on seasonal and interannual variation of the SCS western boundary strong current

ZHANG Cheng-cheng,JIANG Guo-rong,CHEN Yi-de,LIU Zi-long
(Institute of Meteorology and Marine,PLA University of Science and Technology,Nanjing 211101 China)

Based on SODA ocean assimilation data during 1951—2010,seasonal and interannual variation characteristics of the strong western boundary current in the South China Sea(SCS)are analyzed for a further examination on the variation mechanism of the strong western boundary current.The results show that,(1)the spatial position,horizontal and vertical scope,and circulation patterns of the strong western boundary current have an obvious seasonal variation characteristics.The spatial position of winter circulation patterns is stable,and the strong flow generally appear and begin to strengthen in September and October,and reach the strongest value in December,while it start to weaken in January.Intense horizontal range is generally from 60—110 km and the vertical range is between 50—200 m.The horizontal and vertical range is generally enhanced(reduced)with strong current and expand(shrink).Summer circulation patterns have unstable spatial position,and divide into two,one moving toward inshore and another one staying in the near of the original center.Division process presents trends from north to south.There is a difference among the north,middle and south place,which shows the flow is not obvious division in northern,southern separatists and significantly and larger coastal tributaries speed.(2)The strong western boundary current in some areas has a significant interannual variation characteristic. The earliest time for summer pattern conversion is in February,and the latest time is in June,while the earliest time for winter is in August,and the latest time is in November.For the flow bulk transportation,there is a significant differences in different years.The maximum value in winter reached 23.3Sv,while the minimum value is 1.5Sv.The annual maximum amplitude difference in summer is more than 10Sv.There are two significant quasi-periodic oscillation about flow bulk transportation after wavelet energy spectrum analysis:one is 36 months(3 years).the anther is 99 months(8—9 years).(3)Overall,the stream flow bulk of the strong western boundary current transport has a slow increase trend from 1951 to 2010.

SCS western boundary strong current;seasonal variation;age change；wavelet ennergy spectrum

P731.21

：A

：1003-0239（2016）06-0081-12

10.11737/j.issn.1003-0239.2016.06.010

2016-03-28

國家自然科學(xué)基金（41306010）。

張成成（1991-），男，碩士在讀，主要從事海氣相互作用及海洋動力學(xué)研究。E-mail：chengzhangapple@163.com