基于卫星遥感和现场观测的南海南部典型海洋锋面动力过程及生态效应初探

The dynamic process of the ocean fronts are closely associated with the current system and mesoscale dynamic processes. This project will focus on the southern South China Sea, and explore the temporal and spatial distribution patterns as well as their variability characteristics of the ocean fronts in the southern South China Sea in details, combined with the intensive observations and the comprehensive analysis of historical cruise observational data and satellite remote sensing data. Furthermore, the intrinsic relationships will be investigated in depth between the frontal dynamic processes with key factors and the dynamic mechanisms of fronts’ maintenances and variations, e.g. the flow against the wind in winter. The relationship between fronts and the concentration of chlorophyll-a will be discussed by constructing a high-resolution ocean ecological dynamics model and employing a variety of studying and analysis means, such as dynamic diagnosis, statistical analysis, etc. The purpose of this project is to deepen the understanding of mesoscale dynamic processes and their interactions in the southern South China Sea, and provide the dynamics support for the studies of ecosystem dynamics and biogeochemical processes.

开展南海南部海洋锋面动力过程研究，并利用生态动力模型初步探讨其生态效应，对于进一步理解南海南部中尺度过程及其相互作用、海区生态环境演变等具有十分重要的动力学和生态学意义。本项目聚焦南海南部海域典型锋面，采用加密观测并结合历史航次资料与卫星遥感资料的综合分析，识别典型锋面，深入研究南海南部海洋锋面的时空分布形态与变异特征，及其与相关动力过程之间的关系，如冬季逆风海流等；并基于POM模型，建立高分辨率的海洋锋面生态动力模型，通过数值模拟与动力诊断、统计分析等多种研究手段，重点探索南海南部典型海洋锋面变异过程与各关键动力因子之间的内在联系，初步揭示典型锋面维持与变异的动力学机制，探讨典型海洋锋面动力过程与叶绿素a浓度分布之间的关联，加深对南海南部中尺度动力过程及其相互作用的理解，为海区生态系统动力学和生物地球化学过程研究提供动力学和数值模型支持。

本项目基于南海南部航次资料和卫星遥感SST资料（共计8364个资料，1985-1996），采用CCA算法识别温度锋，对应分析航次观测资料和卫星遥感资料识别锋面的有效性，确认了NS8704,NS8912, NS9006, NS9312四个航次实测与卫星遥感资料分析的锋面能相互对应。（1）通过航次实测数据分析的温度锋和盐度锋由于分辨率略低，以及中尺度涡等动力过程的影响，能分析出若干似是而非的锋面，而卫星遥感资料能对NS8704, NS8912, NS9006, NS9312观测到的温度锋进行很好的验证。（2）南海南部1989年和1993年12月冬季航次观测到的温度锋具有相似性，都因逆东北季风的密度梯度流而形成，体现了密度梯度驱动下的斜压性。1993年的密度梯度流流速更强，锋面两边的水团温度差异也更大，体现了较显著的年际差异。相对而言，1997年11月冬季航测观测到的流速较低而未形成明显的锋面，可见年际差异较大。南海南部1987年4月和1990年6月航次观测到的温度锋都与陆地有关，雨季期间从湄公河和婆罗洲北部河流进入南海的冲淡水使这两个锋面都具有一定的盐度锋和叶绿素锋特征，温度也以靠近陆地一方较低。季风驱动下的南海南部环流是该海域锋面的形成的关键因素。