冬季黄海暖舌北侵年际变化及机制的研究

The frontier of Yellow Sea warm tongue in winter is characterized by significant meridional migrations, which reflect the variations of warm water intrusion into the Bohai and Yellow Seas. However, knowledge about this phenomenon is still incomplete. Most existing efforts were focused on climatological analysis, and the intrusion mechanism still remains unclear. It has been found from our latest observations that intermittent and intensified warm currents may account for most warm water transports into the north Yellow Sea during winter storm outbreaks. Therefore the role of synoptic events like winter storm needs to be considered for wintertime circulations in this region. In this project, we will analyze the responses of Bohai and Yellow Seas to winter storm events, to find and assess the cumulative impact on the heat budgets and transports in this region. Numerical simulations and experiments as well as theoretical analysis will be performed to better understand the detailed processes and unravel underlying dynamics with the interannual variations of the northward extension of Yellow Sea warm tongue in winter. This project will significantly improve the knowledge on the dynamics of seasonal coastal circulation in this region.

冬季黄海暖舌前锋位置存在显著的南北向变动（简称暖舌北侵），这反映了外海暖水入侵黄渤海程度的变化，目前对暖舌年际变化方面的研究还很不深入，研究手段也仅限于对气候态强迫等的简单相关分析，缺乏对物理过程与动力学机理的深入探讨。我们的观测发现，冬季大风爆发导致的间歇性、高强度暖水入侵可能是外海高温水体进入北黄海的主要形式之一，这启示我们应当对冬季大风这种天气尺度过程予以足够重视。因此，本项目拟通过冬季大风事件对黄海暖舌北侵影响的研究，揭示冬季大风对海水热输运的累积影响，并通过数值试验与理论分析，阐明黄海暖舌北侵年际变化的动力学机制，以期能够提高我们对该海域环流动力学认识。

冬季黄渤海海域寒潮大风频发，对区内海洋动力环境，特别是黄海海槽中部的逆风暖流有着重要影响，而黄海暖流作为外海水体进入我国黄渤海的唯一通道，对于区内与外海水体及物质的交换至关重要。.本研究围绕天气尺度下黄渤海频发的大风事件，探讨其天气尺度下的大风过程对于区内冬季环流及温度等动力环境的影响。对水位资料的分析揭示了显著周期约为123 h和230 h的水位信号，提取了IMF5和IMF6作为其中的主要信号，证明了大风驱动的水位波动分别在黄海东侧（西侧）以第一及第二模态（第二及第三模态）陆架波，以24.6 m/s和8.2 m/s (16.9 m/s和5.9 m/s)的相速自朝鲜西侧沿黄渤海逆时针传播。数值及敏感试验进一步揭示，随着北风爆发及松弛，区内环流特别是黄海中部逆风暖流呈现出显著的变化，且在天气尺度下，且海槽中部的北向逆风暖流首先出现在黄海海槽中部的底层，逐渐增强西移并稳定至50~70 m等深线。动量诊断的结果表明大风驱动下黄海暖流的响应以正压性准地转平衡为主，通过逆时针传播的陆架波信号，风场对黄海暖流的变化进行调制。敏感试验的结果表明，天气尺度下的寒潮大风爆发对于维系显著和强盛的逆风暖流至关重要，单次大风过程即可导致海槽中部暖舌温度>1℃的改变及>5 cm/s的暖流强度改变，这也验证了之前我们的猜想：即频发的大风事件（天气尺度过程）对塑造和影响季节平均的环流态（气候态尺度）的至关重要。从这个意义上，天气尺度下的大风事件得以将其影响延伸和拓展到更大的时间尺度上。此外，对直接观测的分析，也解释了黄海暖流存在较为显著季节内变化，并提出了黄海暖流流径的一个可能的弯曲变化，涡度诊断分析表明风应力输入位涡的变化可能是导致其产生改变的主要原因。.本研究揭示了天气尺度下冬季寒潮大风过程对于黄渤海动力环境场的重要调控作用，为深化认知我国陆架海海洋环境变化过程及预测提供了重要基础。探讨了天气尺度下大风事件对于季节内甚至更长时间尺度的影响，为研究我国陆架浅海长期演变提供了一个较好的切入点。