黄海暖流的西偏路径和时间演变过程

The 　westward shift and temporal evolution of Yellow Sea Warm Current (YSWC) in response to winter monsoon will be explored in three coordinated aspects. Theoretically, the mechanism of the westward shift and temporal evolution of YSWC will be investigated with potential vorticity equation. Numerically, the 3-D MITgcm will be applied to simulate the sea surface elevation, currents, temperature and salinity, driven by synoptic winter monsoon wind. The model output will be analyzed with singular spectrum analysis and mode decompostion method to examine the relationship between YSWC and wind. Observationally, an array of five bottom-mounted trawl resistent moorings will be deployed across isobaths and along isobaths lasting for three months to resolve the synoptic variability of YSWC. The observed data will be used to extract the characteristics of YSWC and its relationship to wind, to validate the theoretical analysis and numerical simulation. A better understanding of the westward shift and temporal evolution of YSWC is expected to be gained through this study, in particluar, from discriptive to dynamics, and from time-independent steady state to temporal evolution.

围绕冬季风作用下黄海暖流的西偏路径和时间演变过程，从位势涡度方程出发，探讨黄海暖流时空演变的动力学机理；运用MITgcm，模拟和再现实际风场作用下的黄海暖流演变过程，对数值模拟所得的水文要素资料（包括水位、海流、温度和盐度等），用频谱分析和模态分解等多种方法剖析黄海暖流的空间分布特征和时间演变规律，研究黄海暖流对冬季风的响应机理，回答黄海暖流路径为何西偏、如何建立－维持－衰减的科学问题；通过在黄海典型断面的跨等深线和沿等深线上布放5套防渔业拖网的锚系阵列，进行为期3个月（12月至次年2月）的海上观测，获取包括10个以上天气尺度过程资料，利用现场观测资料，分析黄海暖流的西偏路径和时间演变过程，检验理论分析和数值模拟结果，提升黄海暖流对冬季风响应从描述性到动力机理、从定常到变化过程的认识。

项目通过现场观测、数值模拟、资料（历史、遥感）分析和机理研究，对冬季黄海暖流及其相关科学问题进行了较为深入的研究。为期3个月的锚系海流观测资料分析结果表明，黄海暖流具有以下两个显著特征：一是其天气尺度的变化比平均流动强一个数量级，表明天气尺度的变化是比通常关注的平均状态更为重要的现象；二是流动在垂直方向上基本一致，表明冬季风生环流具有正压属性，是风驱动下海洋（水位、流场）的一个调整响应过程。用MITgcm对2013年冬季渤海、黄海和东海环流进行了数值模拟，模拟结果与观测数据（尤其是其天气尺度的变化过程）和前人的研究结果符合良好，一方面表明模式很好地再现了2013年冬季渤海、黄海和东海环流的天气尺度变化过程，另一方面表明模拟所得的结果可用于进一步的特征分析和机理研究。对数值模拟所得的数据进行HEOF分析，发现在冬季风的驱动力下，渤黄东海整个海域的水位和流场对风的响应表现周期为2～7d的天气尺度的变化特征，这些变化特征由两个陆架波主导，他们都呈气旋式传播，在渤黄东海分别有一个和三个波节点。动力分析表明，在流动次轴方向（跨等深线方向），流动基本上呈地转平衡，即科氏力项与压强梯度力相平衡；在流动主轴方向（沿等深线方向)，流动的变化是水位梯度和风应力共同驱动的。研究结果表明，黄海暖流不是一个孤立的在黄海本地产生的现象，而是一个海盆尺度的现象在黄海中西部地区的具体表现，它与渤黄东海整个海域的海洋动力过程相关。因此，对黄海暖流的研究需要从渤黄东海这一更大的区域进行整体研究，同时要更加关注其天气尺度的变化而不是通常关注的季节平均状态。.项目还拓展了与黄海暖流有着密切关系的渤黄东海相关动力过程的研究，包括：近50年来PN和TK断面黑潮流量的变化、冬季浙江沿岸流和台湾暖流的时空分布与风应力的关系、冬季浙闽沿岸双SST锋面结构与变化、长江浅滩上绕浅滩的区域尺度的余流和浅滩上的中尺度余流、东海跨陆架输运水交换时空变化和机理、东海西南部沿岸次中尺度锋波的演变等。.项目累计发表论文14篇；1名博士后出站，4名硕士研究生毕业；参加国际学术交流2人次，作特邀报告和口头报告各1次。对照任务书研究计划，通过4年的研究，项目完成了研究任务，达到预期目标。