南海北部海区下降流及其对环流的影响研究

Downwelling is a sinking process that carries sea water from upper ocean to the interior. Improved understanding of characteristics and mechanisms of downwelling in northern South China Sea (SCS) is of scientific significance for a better knowledge of regional circulation and vertical structure of water mass. Based on multiple observational and analytical methods, this proposal aims to investigate downwelling in the northern SCS from three aspects. (1) Using historical data and well-designed complementary cruise measurements, we plan to obtain the basic characteristics of downwelling in the northern SCS, specifically the structures of temperature, salinity and velocity. (2) Based on a mooring array with a cross-shelf orientation and onboard with multiple advanced instruments, we can get long time series of oceanographic properties. This data set is intended to help revealing the mechanisms of downwelling generation and variability, such as effects of wind, bottom topography, and buoyancy changes. Remote sensing and reanalysis data will also be used to further reveal the role of mesoscale eddies in downwelling. (3) The role of downwelling in regional three-dimensional circulations and local exchange of properties between the ocean surface and interior will be examined using reanalysis data. This project is expected to gain novel results and an improved understanding of the dynamics of downwelling in northern SCS as well as its regional effects.

下降流是指海水从上层向下层运动的过程。研究南海北部海区下降流的特征和机制，对于进一步认识该海区环流、垂向水体结构变化等过程具有重要的科学意义。本项目拟采用多种观测手段与分析方法从三个主要方面研究南海北部的下降流。（1）利用历史资料和加密的大面补充观测，明确南海北部海区下降流区温、盐和流场结构等基本特征及其空间分布；（2）利用在南海北部典型下降流区跨陆架布放配备有多种先进海洋调查仪器的锚系潜标阵列，获取海洋多参数的长时序观测，以揭示下降流的时间变化以及形成和变化的机制，包括风、地形变化以及海水浮力变化等因素对下降流的作用，并结合遥感资料和再分析数据等进一步揭示南海北部深海区中尺度涡对下降流的作用；（3）应用再分析资料阐明下降流对于南海北部环流三维结构的影响，并探讨下降流对局地海洋表层与内部物质交换的影响。本项目预期在南海北部海区下降流的动力学过程及其局地影响等方面取得一些创新性的研究成果。

下降流是指海水从上层向下层运动的过程。研究南海北部海区下降流的特征和机制，对于进一步认识该海区环流、垂向水体结构变化等过程具有重要的科学意义。本项目通过搭载其他研究项目的航次以及参加国家自然科学基金委共享航次，取得了南海北部海域多个航次或航段的补充观测资料，搜集多个历史调查航次的实测数据，并利用本项目成功布放且回收的2套长达2~4个月时间序列锚系潜标的ADCP、CTD资料，辅以多种卫星遥感资料（卫星高度计资料等）、再分析资料、Argo浮标资料及自主研发的漂流浮标实测资料，对南海北部海域的下降流进行更为深入的研究，分析了南海及其4个典型海域的下降流特征及可能机制，并开展南海海区暖涡的统计分析以及下降流、暖涡对环流、水团的影响分析，从而加深对南海下降流特征的认识。研究结果表明：（1）南海北部的4个典型风生下降流区位于粤东—闽南沿岸海域、海南岛南部沿岸海域、吕宋岛西南部沿岸海域和台湾岛西南部海域，主要发生在冬季，与风应力及其旋度有关；（2）作为下降流的另外一种表现形式，南海大部分的暖涡出现在水深2000 m以上的南海海盆区，暖涡频发的时间在每年的春季和夏季，其中5月份是暖涡数量最多的月份，若剔除存活时间少于30天的暖涡，暖涡数量最大值则出现在7月，可见，在5月份有大量短生命周期暖涡的出现，可能与季风转换有关；（3）南海海区暖涡动能较强的范围主要集中在越南东部海域以及台湾岛西南部海域，受季风、南海西边界流、黑潮入侵南海等的影响。本项目达到了预期目标，共发表研究论文26篇（其中SCI刊物论文21篇、中文核心刊物论文5篇，均有标注）、获批国家实用新型专利2个。本项目执行期间，主要成员多次参加国内外学术研讨会，还促进了国际合作与研究生、博士后的培养，约有十来名博士生、博士后在参与本项目的过程中提高了自己的科研能力。