田永青，邱 云,2*，林新宇

(1.自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室區(qū)域海洋動(dòng)力學(xué)與數(shù)值模擬功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237)

孟加拉灣位于印度洋東北部，屬于印-太暖池的一部分。作為我國(guó)夏季水汽主要源地，影響著我國(guó)旱澇等氣候變化。另外，孟加拉灣還是亞洲季風(fēng)暴發(fā)的最早海區(qū)[1-2]，該海域上層海洋動(dòng)力與熱力結(jié)構(gòu)的變異通過(guò)海氣相互作用反饋給季風(fēng)環(huán)流，對(duì)我國(guó)季風(fēng)降水的變化起著重要的調(diào)控作用[3-6]。

孟加拉灣屬于南亞季風(fēng)區(qū)，豐富的降雨及周圍大量徑流的輸入，整個(gè)海域年平均淡水凈收支高達(dá)4.05×1012m3[7],大量的淡水注入導(dǎo)致孟加拉灣北部成為印度洋表層鹽度最低的海域。而其西側(cè)的阿拉伯海常年蒸發(fā)量大于降水量，鹽度通常高于35，在阿拉伯海北部的紅海地區(qū)表層鹽度高達(dá)40以上，是世界上鹽度最高的海區(qū)。為維持兩個(gè)海盆長(zhǎng)期的鹽度平衡，阿拉伯海與孟加拉灣之間進(jìn)行著高鹽水與低鹽水的水體交換。而且發(fā)生在兩海盆之間的水交換也是印度洋東西水交換的主要過(guò)程之一[6,8]。

南亞季風(fēng)驅(qū)動(dòng)的季節(jié)性海洋環(huán)流[3-4,8-9]是阿拉伯海和孟加拉灣水交換的主要紐帶。西南季風(fēng)期，孟加拉灣總環(huán)流呈反氣旋式結(jié)構(gòu)，西印度沿岸流(West Indian Coast Current， WICC)和源自西赤道印度洋及阿拉伯海的西南季風(fēng)漂流(Southwest Monsoon Current， SMC)一道向東繞過(guò)斯里蘭卡島進(jìn)入孟加拉灣，印度半島的東海岸則為北向的東印度沿岸流(East India Coastal Current， EICC)；東北季風(fēng)期孟加拉灣環(huán)流呈氣旋式結(jié)構(gòu)，東印度沿岸流向南，與孟加拉灣灣口南部的東北季風(fēng)漂流(Northeast Monsoon Current， NMC)匯合后繞過(guò)斯里蘭卡島向西流動(dòng)并進(jìn)入阿拉伯海。在兩個(gè)季風(fēng)過(guò)渡期，則完成環(huán)流的轉(zhuǎn)向，并在赤道2°S—2°N間出現(xiàn)一支強(qiáng)流——Wyrtki急流，它直接將西印度洋的信號(hào)輸入到東印度洋[3,10-11]。在此季風(fēng)環(huán)流的作用下，孟加拉灣灣口成為這兩個(gè)海盆水交換的關(guān)鍵海域，本研究將主要聚焦于阿拉伯海高鹽水(Arabia Sea High-salinity Water， ASHSW)在灣口的入侵特征。

以往關(guān)于阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的研究，主要集中在西南季風(fēng)期。阿拉伯海高鹽水于冬季在阿拉伯海北部形成，位于0～100 m深度之間，源區(qū)的溫度和鹽度分別介于24～28 ℃和35.3～36.7，形成后隨環(huán)流向赤道及孟加拉灣輸運(yùn)[12]。Murty等(1992)利用西南季風(fēng)期間(7—10月)的調(diào)查資料分析認(rèn)為阿拉伯海高鹽水是通過(guò)西南季風(fēng)漂流進(jìn)入灣內(nèi)次表層[13]。Jensen(2003)通過(guò)模式分析認(rèn)為阿拉伯海高鹽水的跨赤道向東南輸運(yùn)主要發(fā)生在西南季風(fēng)期(5—9月)，最遠(yuǎn)可達(dá)東印度洋95°E[6]。Vinayachandran等(2013)[14]也認(rèn)為阿拉伯海高鹽水僅在西南季風(fēng)期通過(guò)季風(fēng)漂流進(jìn)入孟加拉灣，成為維持灣內(nèi)混合層鹽度平衡的主要機(jī)制之一。然而，Xuan等(2012)利用2011年國(guó)家基金委東印度洋共享航次的觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了春季(4—5月)斯里蘭卡島南部及孟加拉灣灣口也存在顯著的高鹽水，此時(shí)西南季風(fēng)并未爆發(fā)，西南季風(fēng)漂流也未出現(xiàn)，她認(rèn)為該高鹽水是西南季風(fēng)期入侵的阿拉伯海高鹽水的殘留[9]。同時(shí)，Varkey等(1996)[15]和Jensen[6]的研究表明，冬季風(fēng)和春季季風(fēng)轉(zhuǎn)換期，孟加拉灣內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了阿拉伯海高鹽水的殘留。Wijesekera等(2015)的研究表明，冬季風(fēng)期間，在MJO事件引起的西風(fēng)異常的作用下，可觀測(cè)到阿拉伯海高鹽水大范圍入侵灣內(nèi)的現(xiàn)象[16]。

綜上，已有研究表明阿拉伯海高鹽水在全年各季節(jié)均可入侵孟加拉灣，夏季入侵的過(guò)程及機(jī)理較為清晰，但對(duì)冬季的逆風(fēng)入侵以及各個(gè)季節(jié)高鹽水入侵的路徑、流量等特征比較研究仍顯匱乏。本研究將利用遙感鹽度、Argo等數(shù)據(jù)，通過(guò)水團(tuán)分析和動(dòng)力診斷，揭示阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的季節(jié)形態(tài)及動(dòng)力機(jī)制。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

海表鹽度遙感資料來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet Propulsion Laboratory，JPL)發(fā)布的Aquarius 2.0版產(chǎn)品。本研究中使用的是L3級(jí)ADPS (Aquarius Data Processing System)月平均產(chǎn)品，數(shù)據(jù)已經(jīng)過(guò)大氣校正、海表鹽度定標(biāo)及海面粗糙度修正等。鹽度月平均產(chǎn)品空間分辨率為1°×1°，時(shí)間跨度為2011年8月至2014年3月。

Argo計(jì)劃是新一代全球海洋觀測(cè)網(wǎng)計(jì)劃的簡(jiǎn)稱。本研究采用自然資源部第二海洋研究所提供的Argo全球數(shù)據(jù)收集中心(Argo Global Data Assembly Center，簡(jiǎn)稱GDAC)的原始溫鹽壓資料重構(gòu)了月平均的格點(diǎn)化資料。該資料經(jīng)質(zhì)控后的廓線資料在0～2 000 m之間被線性插值到58個(gè)等壓面上，上層分布較密，間隔10 m，越往深層間隔越大，為100 m。時(shí)間范圍是2004年1月至2016年12月，網(wǎng)格空間分辨率為1°×1°。數(shù)據(jù)下載網(wǎng)站地址為ftp://ftp.argo.org.cn/pub/ARGO/global/。

三維流場(chǎng)數(shù)據(jù)采用美國(guó)馬里蘭大學(xué)和美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)共同研制的簡(jiǎn)單海洋數(shù)據(jù)同化資料(Simple Ocean Data Assimilation, SODA)3.1月平均海洋數(shù)據(jù)集，時(shí)間范圍是2004年1月至2015年12月，本研究使用其氣候態(tài)月平均數(shù)據(jù)，網(wǎng)格空間分辨率為1°×1°，垂向分辨率50層。下載網(wǎng)址為http:www.soda.umd.edu。

表層流資料來(lái)自GEKCO(Geostrophic and Ekman Current Observatory)的逐日海流數(shù)據(jù)集,它融合了表層地轉(zhuǎn)流和Ekman流信息，時(shí)間跨度為2004年1月至2015年12月，網(wǎng)格空間分辨率為0.25°×0.25°。該數(shù)據(jù)下載網(wǎng)址為http://www.legos.obs-mip.fr/members/sudre/gekco_form。

法國(guó)CMEMS(Copernicus Marine Environment Monitoring Service)生產(chǎn)和發(fā)布的最新延時(shí)多衛(wèi)星融合的SLA數(shù)據(jù)，它融合了Cryosat-2、 Jason-1、 Jason-2、 T/P、 HY-2A、 GFO、 ERS-1、 ERS-2以及GEOSAT等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，此外，該數(shù)據(jù)集還包括表層地轉(zhuǎn)流，時(shí)間跨度為 1993年1月至2013年12月。數(shù)據(jù)空間分辨率為0.25°×0.25°。

上述所有數(shù)據(jù)均處理為氣候態(tài)月平均資料，用于本研究的有關(guān)分析。

1.2 處理方法

Kumar等(1999)的研究揭示了11月阿拉伯海高鹽水于阿拉伯海北部最初形成，高鹽核心在表層[12]。高鹽核心一旦形成將向南沿24.0 kg/m3等密度面向南流動(dòng)且深度不斷加深，同時(shí)與周圍低鹽水混合。當(dāng)阿拉伯海高鹽水到達(dá)孟加拉灣時(shí)，經(jīng)水團(tuán)分析后發(fā)現(xiàn)，混合后高鹽核心層的等密度面降低到了23.8 kg/m3，因此，選取該等密度面示蹤拉伯海高鹽水。通過(guò)對(duì)氣候態(tài)的Argo溫度、鹽度、密度數(shù)據(jù)進(jìn)行插值成垂向1 m間隔后找到對(duì)應(yīng)的高鹽水核心層，提取核心層的溫度、鹽度、密度。此外，為分析入侵孟加拉灣的阿拉伯海高鹽水在表層的影響范圍，水團(tuán)分析后發(fā)現(xiàn)表層(10 m)33.8鹽度等值線表征較為合理。

為分析灣內(nèi)外的鹽量交換，選取6.5°N斷面(圖1紅框頂部紅線)120 m以淺計(jì)算鹽度季節(jié)異常。經(jīng)水團(tuán)分析發(fā)現(xiàn)，全年中阿拉伯海高鹽水核心層侵入孟加拉灣深度范圍最深為120 m，該深度選取可以較完整地包含阿拉伯海高鹽水的主要信息。

圖1 孟加拉灣氣候態(tài)年平均表層鹽度和海流分布Fig. 1 Annual distributions of sea surface salinity and surface currents in the Bay of Bengal填充色為Argo鹽度，等值線為Aquarius鹽度, 紅色區(qū)域代表灣口海域，紅色區(qū)域內(nèi)左右兩個(gè)藍(lán)色區(qū)域用于后文計(jì)算灣口西側(cè)和東側(cè)海表高度異常。

為了量化灣內(nèi)外上層海洋中的鹽度交換，6.5°N斷面120 m以淺鹽度通量采用如下公式計(jì)算[17-18]：

(1)

整個(gè)剖面的總鹽度輸送采用如下公式計(jì)算[17-18]：

(2)

式(1)、(2)中：ρ代表海水密度(kg/m3)，F(xiàn)luxS為鹽度通量[kg/(m3·s)]，ν代表斷面經(jīng)向流速(m/s),VTS為總鹽度輸送(kg/m)，S代表海水鹽度，y代表經(jīng)向距離(m)，A代表斷面橫截面積(m2)，t代表輸送時(shí)間(s)。

2 結(jié)果與討論

2.1 高鹽水入侵類型

圖1給出孟加拉灣年平均的表層鹽度和海流分布。Aquarius遙感鹽度和表層Argo鹽度的高鹽水舌分布均表明年平均尺度上阿拉伯海高鹽水自孟加拉灣灣口西側(cè)入侵(88°E以西)孟加拉灣，Argo鹽度數(shù)據(jù)顯示33.8等值線向北擴(kuò)展至10°N附近，Aquarius遙感鹽度數(shù)據(jù)顯示33.8等值線較之Argo向北擴(kuò)展深入約50 km。孟加拉灣低鹽水自灣口東部流出。表層流場(chǎng)分布顯示年平均尺度上為西部流入，東部流出。

為分析阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的季節(jié)形態(tài)特征，選取灣內(nèi)6.5°N斷面，計(jì)算斷面120 m以淺平均鹽度異常[圖2(a)]。由圖2(a)可知，阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣共有3種形態(tài)，即灣口西部入侵的夏季型，入侵范圍主要位于82°—88°E，發(fā)生在7—10月，整個(gè)夏季阿拉伯海高鹽水通過(guò)該通道的入侵量達(dá)1.53 Sv；中部入侵的冬季型，入侵范圍為85°—93°E，發(fā)生時(shí)間為12月至次年1月，阿拉伯海高鹽水入侵量達(dá)0.39 Sv；東部入侵的春季型，入侵范圍為89°—95°E，發(fā)生時(shí)間為3—5月，阿拉伯海高鹽水入侵量達(dá)0.41 Sv。

圖2 孟加拉灣6.5°N斷面上層(120 m以淺)鹽度異常季節(jié)分布Fig. 2 Seasonal distribution of monthly salinity anomalies in the upper 120 m layer on 6.5°N section in the Bay of Bengal(a)為斷面120 m以淺平均鹽度異常，其中7—10月為夏季型、12月至次年1月為冬季型、3—5月為春季型 ；(b)為斷面120 m以淺鹽度異常和經(jīng)向流速異常，其中圖a、圖b鹽度為Argo數(shù)據(jù)，圖b海流為SODA數(shù)據(jù)。

對(duì)整個(gè)斷面上層(120 m以淺)的鹽度異常與北向海流分別進(jìn)行平均[圖2(b)]，發(fā)現(xiàn)孟加拉灣上層海洋在灣口通過(guò)與外海的鹽度交換僅在春季(4—6月)和冬季(12月至次年1月)為鹽度凈增加，即帶來(lái)的鹽度輸入大于灣內(nèi)低鹽水帶來(lái)的海水淡化。其他季節(jié)為鹽度凈降低。分析斷面平均的經(jīng)向海流可以發(fā)現(xiàn)其變化與鹽度異常幾乎同步，春季(4—6月)和冬季(12月至次年1月)斷面平均流為北向。

傳統(tǒng)研究[8-9,13-15]認(rèn)為夏季高鹽水入侵孟加拉灣是維持灣內(nèi)鹽度平衡的重要途徑，而本研究[圖2(b)]發(fā)現(xiàn)，盡管夏季從西灣口進(jìn)入孟加拉灣的阿拉伯海高鹽水達(dá)到峰值，輸送量為1.53 Sv，但通過(guò)東灣口流出到印度洋的孟加拉灣低鹽水更大，達(dá)-1.69 Sv。這意味著，阿拉伯海高鹽水入侵和孟加拉灣低鹽水流出都是調(diào)節(jié)孟加拉灣季節(jié)性鹽平衡的重要機(jī)制。此外，冬、春季高鹽水入侵(即冬季型和春季型)對(duì)孟加拉灣鹽度收支平衡起重要的調(diào)制作用。

為分析阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣3種季節(jié)形態(tài)的空間特征，將夏季型(7—10月)、冬季型(12月至次年1月)和春季型(3—5月)進(jìn)行季節(jié)合成分析，分別選取表層和核心層(等密度面23.8 kg/m3)進(jìn)行研究(圖3)。

由圖3(a)可知，夏季在西南季風(fēng)漂流的作用下，表層海流自灣口西部以東北向入侵孟加拉灣，表征高鹽水影響范圍的鹽度33.8等值線可擴(kuò)展至灣內(nèi)90°E以西，10°N以南。Aquarius遙感鹽度分布結(jié)果也揭示了相同的現(xiàn)象。夏季入侵孟加拉灣的阿拉伯海高鹽水核心層[圖3(d)]在灣內(nèi)的影響范圍較表層有明顯的收縮，僅88°E以西，但向北擴(kuò)展仍可達(dá)10°N。該層海流分布顯示西南季風(fēng)漂流北向入侵孟加拉灣僅在88°E以西，88°E以東海流流出孟加拉灣，整個(gè)海盆為反氣旋式結(jié)構(gòu)。綜上可知，夏季西南季風(fēng)漂流入侵分支在灣內(nèi)的分布范圍從根本上決定了阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的范圍。

圖3 阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的季節(jié)形態(tài)Fig. 3 Seasonal patterns of the ASHSW intrusion into the Bay of Bengal(a)表層，夏季型(7—10月平均)，(b)表層，冬季型(12月至次年1月平均)，(c)表層，春季型(3—5月平均)，(d)核心層，夏季型(7—10月平均)，(e)核心層，冬季型(12月至次年1月平均)，(f)核心層，春季型(3—5月平均)；等值線為Aquarius遙感鹽度，填充色為Argo鹽度，表層海流為GEKCO數(shù)據(jù)，核心層海流為SODA數(shù)據(jù)，(a)至(c)中黑色加粗實(shí)線表征高鹽水影響范圍的鹽度33.8等值線。

冬季孟加拉灣盛行東北季風(fēng)，但圖3(b)、(d)顯示一個(gè)顯著的海洋現(xiàn)象——阿拉伯海高鹽水自灣口中部逆風(fēng)入侵孟加拉灣。灣口82°—92°E范圍，在北向海流的作用下高鹽水邊界在表層向北可達(dá)10°—11°N。高鹽水核心層入侵范圍較表層向西收縮，集中在90°E以西，10°N以南的灣內(nèi)海域。造成冬季逆風(fēng)入侵的動(dòng)力機(jī)制將在后文討論。

春季孟加拉灣為季風(fēng)轉(zhuǎn)換季，3—5月約2°S—2°N的東印度熱帶海域盛行東向的Wyrtki急流[3,10-11]。圖3(c)顯示東向Wyrtki急流在孟加拉灣灣口南部轉(zhuǎn)為東北向，并攜帶阿拉伯海高鹽水在灣口東部進(jìn)入孟加拉灣，90°E以東高鹽水舌向北入侵達(dá)到最盛。高鹽水核心層向北入侵的邊界則為由東向西逐漸深入。

2.2 夏季型

為揭示夏季阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的演化過(guò)程，需探討西南季風(fēng)漂流路徑與阿拉伯海高鹽水分布范圍的關(guān)系(圖4)。統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，提取流速大于20 cm/s的部分可較好表征西南季風(fēng)漂流的主軸。

圖4 夏季高鹽水核心層入侵孟加拉灣的演化過(guò)程Fig. 4 Evolution of the ASHSW intrusion into the Bay of Bengal at the core layer in summer矢量箭頭為混合層海流，為充分刻畫西南季風(fēng)漂流主軸，圖中僅繪出流速大于20 cm/s部分。

由圖4可知，6月份西南季風(fēng)漂流開(kāi)始強(qiáng)盛，自灣口西部以東北向入侵孟加拉灣，東達(dá)90°E，北至9°—10°N，而高鹽水自灣口西部入侵剛開(kāi)始，最北端可至8°—9°N，最東到88°E。7月西南季風(fēng)漂流進(jìn)入孟加拉灣的主軸部分更加清晰，高鹽水進(jìn)入孟加拉灣的部分在7°N以南開(kāi)始向西收縮。8月份西南季風(fēng)漂流強(qiáng)度和范圍開(kāi)始減弱，高鹽水范圍在灣口處再次向西收縮，高鹽水舌向東北方入侵范圍與西南季風(fēng)漂流主軸完全一致。9月，隨著西南季風(fēng)漂流的衰退，僅存在于斯里蘭卡島南部及東部，但高鹽水入侵范圍達(dá)到夏季的最大，最北到11°N。10月隨著西南季風(fēng)漂流消亡，阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的范圍迅速減小。11月，伴隨東印度沿岸流[3,6,19-21]攜帶灣內(nèi)低鹽水的南下，夏季阿拉伯海高鹽水自灣口西部入侵的形態(tài)基本消失。

由前面計(jì)算可知，夏季進(jìn)入孟加拉灣的阿拉伯海高鹽水水量可達(dá)1.53 Sv，明顯大于冬季和春季的入侵量。但由于阿拉伯海高鹽水僅從灣口西部入侵，受夏季孟加拉灣環(huán)流[4-5,13]影響，灣口東部流出大量淡水，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)整個(gè)灣口與南部東印度洋的鹽度交換為由灣內(nèi)凈輸出。

綜上可以發(fā)現(xiàn)，西南季風(fēng)漂流入侵孟加拉灣是控制夏季阿拉伯海高鹽水進(jìn)入孟加拉灣的主要機(jī)制。

2.3 冬季型

由圖4(e)可知，秋季W(wǎng)yrtki急流自10月出現(xiàn)，攜帶阿拉伯海高鹽水向東輸運(yùn)至東赤道印度洋[3,10-11]。由圖5可知，在冬季12月，秋季W(wǎng)yrtki急流仍然存在，主軸可到達(dá)95°E，在灣口南部海域(2°—4°N，83°—88°E)出現(xiàn)北向海流，攜帶阿拉伯海高鹽水向北輸運(yùn)，高鹽水舌分布與海流流向一致。秋季W(wǎng)yrtki急流在次年1月消失，90°E以西灣口至3°N海域海流為西北向，高鹽水在北向海流輸運(yùn)下繼續(xù)向?yàn)硟?nèi)輸運(yùn)。但冬季南下的東印度沿岸流攜帶灣內(nèi)低鹽水控制著斯里蘭卡島近岸海域，故呈現(xiàn)冬季阿拉伯海高鹽水自灣口中部入侵孟加拉灣。

圖5 冬季型阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣Fig. 5 Winter pattern of the ASHSW intrusion to the Bay of Bengal

冬季孟加拉灣盛行東北季風(fēng)，阿拉伯海高鹽水逆風(fēng)向北入侵的機(jī)制是什么？分析動(dòng)力過(guò)程，可能是秋季W(wǎng)yrtki急流攜帶阿拉伯海高鹽水向東輸運(yùn)，遇到蘇門答臘島阻擋時(shí)水體產(chǎn)生堆積，造成孟加拉灣南部海域海面東高西低，進(jìn)而產(chǎn)生西向水平壓強(qiáng)梯度力，地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系將產(chǎn)生一支北向地轉(zhuǎn)流，灣口南部海域(圖1紅框海域)的高鹽水在北向地轉(zhuǎn)流攜帶下向北入侵孟加拉灣。

為驗(yàn)證上述Wyrtki急流造成海面東高西低而產(chǎn)生北向地轉(zhuǎn)流的機(jī)制，選取灣口連接?xùn)|印度洋阿拉伯海高鹽水進(jìn)入孟加拉灣的關(guān)鍵海域(圖1紅框海域)120 m以淺經(jīng)向平均海流與該海域東西兩側(cè)海表高度異常做相關(guān)[圖6(a)]，發(fā)現(xiàn)兩者變化完全同步。而分析該區(qū)域平均的風(fēng)場(chǎng)與120 m以淺平均流場(chǎng)[圖6(b)]，發(fā)現(xiàn)兩者基本不相關(guān)。

圖6 孟加拉灣灣口動(dòng)力因子與海流的相關(guān)分析Fig. 6 Correlation analysis between dynamic factors and ocean currents in the mouth of the Bay of Bengal(a)為圖1中紅框海域120 m以淺經(jīng)向平均海流(紅線)與月平均灣口海域東西兩側(cè)藍(lán)色區(qū)域海表高度異常(黑線)，(b)為圖1紅框海域表層QuickScat風(fēng)場(chǎng)(藍(lán)色矢量)以及120 m以淺海流(紅色矢量)。

為進(jìn)一步證明冬季型阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣是西向的水平壓強(qiáng)梯度力引起的地轉(zhuǎn)流造成的，將2000—2014年孟加拉灣灣口海域120 m以淺經(jīng)向平均海流與灣口東西兩側(cè)海表高度異常在12月份的年際變化做相關(guān)(圖7)，發(fā)現(xiàn)兩者在年際變化上也是同步的，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.63，超過(guò)99%置信區(qū)間。

圖7 孟加拉灣灣口海域120 m以淺經(jīng)向平均海流與灣口海表高度異常月份的年際變化Fig. 7 Interannual variations of the mean meridional current above 120 m and sea surface high anomaly in the mouth of the Bay of Bengal

綜上，冬季阿拉伯海高鹽水逆風(fēng)入侵孟加拉灣的機(jī)制可以解釋為秋季W(wǎng)yrtki急流攜帶阿拉伯海高鹽水向東輸運(yùn)，遇到蘇門答臘島阻擋時(shí)水體產(chǎn)生堆積，造成孟加拉灣南部海域海面東高西低，進(jìn)而產(chǎn)生西向水平壓強(qiáng)梯度力，地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系使得灣口南部海域(圖1紅框海域)高鹽水向北入侵孟加拉灣。

2.4 春季型

圖6(a)顯示春、冬季孟加拉灣灣口東西兩側(cè)海表高度異常和經(jīng)向流均為正值，這意味著春季阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的機(jī)制應(yīng)同冬季入侵的機(jī)理一致。即春季型和冬季型阿拉伯海高鹽水侵入孟加拉灣的主要原因是Wyrtki急流遇到蘇門答臘島后產(chǎn)生高水位進(jìn)而產(chǎn)生西向壓強(qiáng)梯度力。然而，入侵范圍顯示出這兩個(gè)季節(jié)之間的一些差異[圖2(a)和圖3]。春季入侵發(fā)生在灣口東部，冬季主要發(fā)生在灣口的大部分地區(qū)(93°E以西)。

比較灣口經(jīng)向海流的分布(圖8)，可以看出冬季向北經(jīng)向海流強(qiáng)于春季，因此在冬季引起較強(qiáng)的(范圍較大的)阿拉伯海高鹽水入侵[圖3(a)和圖3(c)]。

圖8 6.5°N斷面經(jīng)向海流的垂向分布Fig. 8 Vertical distribution of meridional current along the 6.5°N section

冬季，灣口西側(cè)流速大于0.2 m/ s的北向海流深度(達(dá)90 m)比東側(cè)深度更深，強(qiáng)度更大。這種情況在春季發(fā)生逆轉(zhuǎn)：較強(qiáng)的北向流入侵發(fā)生在灣口東側(cè)120 m以淺[圖3(c)和圖8(a)]。雖然阿拉伯海高鹽水入侵的季節(jié)變化與灣口水位緯向梯度有顯著的關(guān)系(圖6)，但入侵的季節(jié)位置差異說(shuō)明了也與該海域大尺度環(huán)流的季節(jié)變化密切相關(guān)[3,10-11]。

3 結(jié)論

本研究基于Argo、遙感鹽度等多要素?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析得出阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的特征如下：

(1)阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣存在3種形態(tài)，即夏季型、冬季型和春季型。夏季型(7—10月)入侵發(fā)生在82°—88°E的灣口西側(cè)，冬季型(12月至次年1月)和春季型(3—5月)入侵分別發(fā)生在灣口中部(85°—93°E)和灣口東側(cè)(89°—95°E)。

(2)西南季風(fēng)漂流分支入侵是夏季型阿拉伯海高鹽水入侵孟加拉灣的主要原因。冬季型和春季型的阿拉伯海高鹽水入侵受秋(春)季W(wǎng)yrtki急流影響。秋(春)季W(wǎng)yrtki急流沿赤道區(qū)域向東輸運(yùn)，遇到蘇門答臘島阻擋后水體堆積海面升高，孟加拉灣南部海域產(chǎn)生西向壓強(qiáng)梯度力，為維持地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系，西向壓強(qiáng)梯度力引起的北向地轉(zhuǎn)流攜帶赤道區(qū)域的阿拉伯海高鹽水向北入侵孟加拉灣。