长江口邻近海域逆温层年际变化及其对混合层热平衡的影响

Temperature inversion occurs near the Changjiang River estuary, which has the longest duration and the highest occurrence among the distributions of temperature inversion in china seas. Inversion layer transfers net heat flux to the upper mixed layer, showing important effects on the mixed layer thermal balance and local atmosphere. The existed studies focused primarily on the seasonal variation of the temperature inversion, but lack the knowledge of its inter-annual variation. And also, how it is changed and developed of the stability of inversion layer? What different effects are produced on the mixed layer thermal balance? These issues need to be further detailed analysis and quantification. The project intends to study the inter-annual variation of temperature inversion near the Changjiang River estuary and its effect on the mixed layer thermal balance, based on observations (Institute of Oceanology, "China Marine Science Database" (1957-1997), and open voyage measured data), numerical simulation and simple nudging assimilation. The results will deepen our understanding of upper ocean mixing process on the shelf sea, and have important significance on the development and setting of the air-sea coupled model.

长江口邻近海域存在逆温结构，在中国近海逆温层分布区域中，其持续时间最长，出现概率最大。逆温层向上混合层存在净的扩散热通量，对混合层的热平衡及局地大气具有重要的影响。目前的研究主要侧重于逆温层的季节变化规律和影响因素，还缺乏对逆温层年际变化的系统认识。同时，逆温层的海水稳定度是如何变化发展的？它对局地混合层热平衡产生怎样不同的影响？这些问题都需要进一步细致的分析和量化。本项目拟利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”在中国近海的长时间序列海温资料（1957-1997年），辅以近些年的开放航次实测资料，结合大量的数值试验和Nudging简单同化技术，研究长江口邻近海域逆温层的年际变化、影响因素及其在混合层热平衡中的作用。将有助于加深我们对区域陆架海上层海洋混合过程中的认识，对大气-海洋耦合模式的发展和设置都有重要的意义。

长江口邻近海域存在逆温结构，在中国近海逆温层分布区域中，其持续时间最长，出现概率最大。逆温层向上混合层存在净的扩散热通量，对混合层的热平衡及局地大气具有重要的影响。为定量化研究影响中国东部近海逆温层产生和发展过程的主要因素，本项目基于中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”数据及数值模式，通过进行河流和暖流的增减试验，对逆温层的变化特征及其影响因素进行了分析。模拟结果显示，受海表失热影响，逆温层主要出现在9月至翌年3月份，山东半岛北部及东部近海、闽浙沿海为三个主要逆温层发生区域。观测和模拟均显示，自1970年代后期，长江口邻近海域逆温层强度存在一个增强的趋势，其主要受台湾暖流流量增强和次表层温度升高的影响。当无河流输入时，整个研究海域无逆温层出现，而河流加倍或减半对逆温层的影响主要体现在长江口邻近海域，出现概率分别增高22%和降低15%。当暖流加倍或减半时，长江口邻近海域逆温层出现概率大幅增高23%和降低69%，山东半岛东部近海次之，分别增高34%和降低25%。当关闭暖流时，长江口外海逆温层消失，山东半岛东部近海逆温层出现概率降低约70%，且变浅76%。以上表明，河流淡水是中国东部近海逆温层形成的必要条件，在保持必要河流淡水输入条件下，暖流的变化对中国东部近海逆温层形成的影响比河流变化大，其中对长江口外海影响最大，山东半岛东部近海次之。暖流流量的增减可引起100 m以浅陆架区的海表面高度异常，影响跨40 m等深线海水交换和温盐锋面的形成，造成逆温层大范围的转移和变化。这些结果将有助于加深我们对区域陆架海上层海洋混合过程中的认识，对大气-海洋耦合模式的发展和设置都有重要的意义。