东海黑潮区温、盐、流、海面高度多尺度变化过程及其机理研究

The Kuroshio Current in the East China Sea (ECS) is the main driving force of circulation variability off East China. It plays an important role in climatic and environmental changes in China. In spite of extensive research efforts in the past decades, there remains limited knowledge of temperature, salinity and circulation variations and underlying mechanisms in the ECS Kuroshio area at seasonal and inter-annual scales. In this project, we propose to use in situ and satellite datasets as well as the SODA (Simple Ocean Data Assimilation) products to investigate the multi-scale variabilities of temperature, salinity, currents and sea level of the ECS Kuroshio Current. The project aims to advance our knowledge of seasonal and inter-annual variations, as well as secular trend of temperature, salinity and sea level in the ECS Kuroshio; seasonal and inter-annual variability of currents in the ECS Kuroshio area; and relationships of the changes among temperature, salinity, currents and sea level in the ECS Kuroshio, as well as their linkages with ENSO. This improved knowledge will provide a basis for further understanding and forecasting the influence of the Kuroshio on climate variability and change in China.

东海黑潮是我国近海环流变异的主要动力，对我国气候环境有重要影响。但是，目前对东海黑潮温、盐、流、海面高度的季节、年际变化过程和空间变异缺乏整体连续系统的研究，对它们之间的关系和变化机理还不甚了解。本项目基于收集到的现场观测、卫星遥感、海洋环境数据和再分析资料 等 多源资料，结合SODA模式结果, 探讨东海黑潮区温、盐季节、年际变化过程、变率、长期趋势和空间变异；揭示东海黑潮区海面高度的季节、年际变化规律和趋势；计算东海黑潮流场结构和流量的季节和年际变化，探讨东海黑潮流量和主轴位置变化对中国近岸海平面变化的影响；揭示东海黑潮区温、盐、流和海面高度的变化与ENSO的关系；为深入了解黑潮对我国气候变化的影响奠定基础，为季节、年际气候预测提供依据。

完成预定计划，主要成果如下：.1、使用Ishii（1945-2010）海洋数据集，分层分析了东海黑潮区PN断面66年夏季温度的时空变化特征，结果表明：300m以浅显著增温，500m以深以降温为主；上层在1995年左右发生突变，之后温度急剧上升；底层在1964年发生突变，之后显著降温；随着时间的变化，整个断面温度的极差在扩大；PN断面50m以浅温度变化分别滞后ENSO、PDO 13和6个月，而100-500层滞后NPGO 13个月。.2、使用NOAA的 WOA09盐度数据库，分析了500m以浅琉球群岛两侧的水交换情况。结果表明：在琉球群岛两侧的海流交换、以群岛东侧次表层高盐水对东海黑潮水的入侵为主；入侵强度在100-200m层较大，150m层是入侵的核心层；多年平均看，入侵在3、5、6、9、10、11月份较强，在4、12月份较弱。入侵区主要分布在琉球群岛间的5个水道，年入侵强度自南向北减弱。.3、使用海平面卫星测高仪数据、验潮站数据和相关资料，研究了东海海平面变化的时空分异特征、变化趋势，东海极限海平面变化对沿海城市的淹没风险。结果显示：1992-2009年东海海平面呈现波动上升的趋势，年均上升幅度约为0.39cm/a，并呈现出多尺度周期特征；其中，夏秋季节海平面上升的趋势更明显，幅度约为年均增幅的2倍。未来海平面变化仍将保持上升趋势，预计到2030年，海平面将比2006年上升140-150mm。海平面变化受到PDO、ENSO、太阳黑子 等因素的影响，考虑到各种因素的叠加，推测东海海平面变化下一次峰值年在2025年左右。对东海海平面空间分析发现，长江口附近海平面长期处于高位，其增长速率为5.45mm/a，且在夏秋季节达到全年高值，若叠加风暴潮、天文大潮的影响，随海平面的上升，未来可能对长江三角洲地区的安全带来威胁。.4、分析了东海黑潮主轴流速的变化对海平面变化的影响，结果显示，随流速的增加，在东海黑潮入口处左右侧海平面皆出现上升的趋势；在黑潮中部，主轴左侧海平面呈下降的趋势，而右侧抬升；随主轴流速下降，左右侧海平面皆出现缓慢下降或不变的特征。