冬季渤海盐度分布结构近反相变化的机制研究

The observation of 908 Project reveals that, the winter salinity distribution in the Bohai Sea from the western coast to the strait has reversed compared to last century, but the reason of this change remains unknown. Thereafter, the tremendous change will be analyzed based on historical and latest observation data. Multiple statistical analysis methods are used to explore the salinity distribution change contributed by runoff, evaporation and rainfall, as well as the water exchange between the Bohai and Yellow Seas, among which the sharply declined runoff and the frequent windstorm in winter will be focused on. Ocean numerical models are adopted to quantitatively diagnose the major cause of salinity pattern change, and discuss the effect of salinity change on the circulation. To some extent, the research on the basis of resent observation can promote the revolution of knowledge about the Bohai Sea salinity distribution, and support building the dynamic theory of long-term change of physical environment in the Bohai Sea.

我国近海海洋综合调查与评价专项（908专项）的观测结果显示，冬季渤海西岸至渤海海峡的盐度分布结构与上世纪相比发生近反相变化，该变化的成因机制尚不明确。本项目将基于历史观测资料和908专项最新调查数据，分析冬季渤海盐度结构变异的特征；利用多元统计分析方法，探讨入海径流、蒸发降水、黄渤海水交换等要素在渤海盐度结构调整中的作用，重点研究冬季径流锐减和大风频发对渤海盐度结构的影响；通过海洋数值模式，定量诊断冬季渤海盐度结构发生近反相变化的主要原因，探讨渤海盐度结构变化对环流调整所产生的作用。基于最新观测结果的研究在一定程度上能革新对于渤海盐度分布的认识，为建立渤海物理环境长期变化的动力学理论提供支持。

基于我国近海海洋综合调查与评价专项调查数据和历史观测资料，通过诊断分析、数值模拟等多种研究手段，揭示了渤海盐度结构的时-空变化特征，阐明了冬季渤海盐度结构变化的成因机制，探讨了盐度结构变化导致的环流结构变异。结果显示，渤海盐度的长期变化趋势为升高，年变率约为0.04 a-1，主要原因是黄河径流量的持续减少，其次是降水量的减少。此外它还存在明显的年际变化，变化周期为5-6年和10年左右，主要是由蒸发降水的年际变化造成，与大气环流的年代际变化有关。渤海冬季盐度的水平结构在本世纪初与上世纪相比发生了近反相变化——由“西北沿岸低、中央深海高”演变成“西北沿岸高、中央深海低”，秦皇岛附近海区的盐度增加超过2个单位。结构变化的主要原因是：渤海各海区近50年的盐度变化并不一致。其中辽东湾、莱州湾的盐通量为上升趋势，渤海湾、渤海中部的盐通量为下降趋势，导致盐度结构发生根本性改变。数值敏感性实验还估算了黄河径流、局地蒸发降水和渤海海峡水交换对渤海盐度变化的贡献，发现对于上世纪末渤海高盐事件的形成，蒸发降水提供正的贡献，外海水交换也提供部分正的贡献，而黄河径流量提供负的贡献。从贡献量的绝对值上来看，最大的是蒸发降水，其次是黄河径流，最小的是外海水交换。进一步比较与盐度变化相应的流场，发现渤海的水交换在减弱，渤海中部的顺时针环流结构向海峡口移动，且明显减弱；渤海湾环流发生近反向变化——由逆时针转为顺时针；莱州湾流速发生明显减弱，特别是在沿岸区域；辽东湾流速变化减小，仅在湾口附近流速减弱。以上研究系统地分析了渤海盐度变化的特征、机制与影响，在一定程度上革新了对于渤海盐度分布格局的认识，为我国深化近海环境演变认知程度和提高近海环流预报水平提供了重要理论积累。