袁本坤，黃蕊，焦艷，郭東琳，商杰，張惠滋

（山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心，山東青島 266061）

1 引言

海水溫度是量度海水冷熱程度的物理量，常以攝氏度（℃）表示；海水鹽度是海水含鹽量的標(biāo)度，是個(gè)無(wú)量綱的量[1]。在諸多海洋水文要素中，海水溫度和鹽度是最基本和最重要的要素[2]。其中，作為海洋學(xué)中的一個(gè)重要物理量，海水鹽度不僅是海水的最重要理化特性之一，也是整個(gè)海洋系統(tǒng)的重要組成部分[3-4]。渤海因其特殊的地理位置和資源優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)的國(guó)防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有十分重要的戰(zhàn)略地位。因此，深入研究渤海的海水溫度和鹽度等水文特征，對(duì)于保障我國(guó)國(guó)防建設(shè)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)尤其是環(huán)渤海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

對(duì)于渤海的海水溫度和鹽度，國(guó)內(nèi)外已有諸多研究。但大多數(shù)研究所用數(shù)據(jù)主要來(lái)源于岸基、船舶以及近年來(lái)興起的衛(wèi)星遙感等觀測(cè)方式，這些方式所獲取的數(shù)據(jù)往往帶有一定的局限性。浮標(biāo)具有長(zhǎng)期、連續(xù)和全天候開(kāi)展海洋環(huán)境觀測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。為了全面、深入了解和掌握渤海的海洋環(huán)境狀況，自2008年起，我國(guó)陸續(xù)在渤海不同海區(qū)布放了多個(gè)大型海洋觀測(cè)浮標(biāo)進(jìn)行多參數(shù)海洋觀測(cè)，并獲取了大量海洋環(huán)境要素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文主要是基于這些浮標(biāo)近年來(lái)所獲取的渤海表層海水溫度和鹽度（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“表層水溫”和“表層鹽度”）數(shù)據(jù)，分析其分布及變化特征。

2 資料來(lái)源與處理

本文所用資料主要來(lái)源于布放在渤海不同海區(qū)的7個(gè)大型多參數(shù)海洋資料浮標(biāo)所獲取的表層水溫和鹽度。此外，還選取了環(huán)渤海沿岸11個(gè)岸基海洋站觀測(cè)的表層水溫和鹽度資料作為參考。

浮標(biāo)觀測(cè)的水溫和鹽度資料的時(shí)間分辯率為1 h；海洋站觀測(cè)的水溫和鹽度資料時(shí)間分辨率為6 h。將不同觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算月平均和年平均的水溫和鹽度值。

浮標(biāo)測(cè)站和岸基海洋站名稱(chēng)（代號(hào)）、所在海區(qū)以及資料統(tǒng)計(jì)年限等詳見(jiàn)表1和表2。

3 表層水溫

3.1 水平分布

3.1.1 年平均表層水溫水平分布

根據(jù)2009—2013年各浮標(biāo)測(cè)站表層水溫觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，渤海累年平均表層水溫總體呈現(xiàn)東高西低的分布態(tài)勢(shì)。其中，渤海海峽最高（12.0—13.9℃），中央海區(qū)次之（12.9—13.1℃），渤海灣東北部和遼東灣西南部最低（11.7—12.5℃），詳見(jiàn)表3。

3.1.2 月平均表層水溫水平分布

表4是各浮標(biāo)測(cè)站逐月平均表層水溫及年較差統(tǒng)計(jì)；圖1是根據(jù)表4并結(jié)合各岸基海洋站逐月表層水溫統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制的渤海四季月平均表層水溫分布。

綜合表4和圖1可以看出，渤海月平均表層水溫總體呈現(xiàn)由東向西、由南向北逐漸遞減的分布態(tài)勢(shì)，但不同季節(jié)差異較大。以下分別以冬、春、夏、秋四個(gè)季節(jié)展開(kāi)描述。

冬季（以2月為代表），整個(gè)渤海表層水溫等溫線分布與等深線分布基本一致，有一高溫水舌由北黃海向西經(jīng)渤海海峽伸入渤海。渤海表層水溫值由東向西、自中央向南岸逐漸遞減。其中，遼東灣、渤海灣及萊州灣大部分沿岸海區(qū)表層水溫在0℃以下。此時(shí)，渤海沿岸尤其是3個(gè)海灣的灣頂沿岸，均有海冰出現(xiàn)，致使灣頂?shù)乃疁氐陀跒晨冢兜陀谶h(yuǎn)岸。

該季渤海盛行干燥而寒冷的偏北風(fēng)，使水溫達(dá)到全年最低[5]。

春季（以5月為代表），渤海冬季的表層高溫水舌和沿岸的低溫現(xiàn)象消失，形成渤海沿岸水溫高、中央及海峽附近水溫低的現(xiàn)象，等溫線分布較冬季的密集。因地理環(huán)境和水動(dòng)力條件等的不同，渤海增溫速率具有明顯的地區(qū)差異：以渤海灣增溫最快，萊州灣次之，遼東灣再次，渤海中央及海峽附近增溫最慢。

該季渤海表層水溫變化的主要特征是明顯增溫[6]。

夏季（以8月為代表），渤海表層水溫分布比較均勻，等溫線分布自東向西遞增，分布趨勢(shì)正好與冬季的相反，出現(xiàn)近岸高于遠(yuǎn)岸、灣頂高于灣口，渤海三大海灣水溫高于中央及海峽附近的格局。

表1 浮標(biāo)測(cè)站代號(hào)、所在海區(qū)及資料統(tǒng)計(jì)年限

表2 岸基海洋站名稱(chēng)、所在海區(qū)及資料統(tǒng)計(jì)年限

表3 渤海各海區(qū)年累年平均表層水溫統(tǒng)計(jì)（單位：℃）

表4 渤海各浮標(biāo)測(cè)站逐月平均表層水溫及年較差（單位：℃）

圖1 渤海四季月平均表層水溫分布（單位：℃）

該季由于太陽(yáng)輻射最強(qiáng)，水溫升至全年最高[5]。

秋季（以11月為代表），渤海表層水溫明顯下降。就下降速率而言，遼東灣降溫最快，其次是渤海灣和萊州灣，渤海中央海區(qū)及海峽附近最慢。由于沿岸降溫比海區(qū)中央降溫快，導(dǎo)致渤海表層水溫又出現(xiàn)沿岸水溫低、海區(qū)中央水溫高的形勢(shì)。

該季渤海表層水溫開(kāi)始向冬季型轉(zhuǎn)換[7]。

圖2是文獻(xiàn)[5]給出的各個(gè)季節(jié)渤海（黃海和東海）表層水溫分布圖。與前人的研究成果相比，冬季（2月）和夏季（8月）的水溫分布特征和溫度值具有較高的一致性；春季中央海區(qū)的冷水團(tuán)水溫略偏低，遼東灣沿岸水溫略偏高；秋季中央海區(qū)的冷水團(tuán)水溫、遼東灣和渤海灣水溫均略偏低。究其原因，其一是春秋季處于季節(jié)轉(zhuǎn)換的過(guò)渡期，水溫分布特征復(fù)雜而多變；其二是隨著觀測(cè)點(diǎn)增多和觀測(cè)手段多樣化，對(duì)渤海表面水溫的觀測(cè)更為精確。

3.2 月平均表層水溫季節(jié)變化

渤海表層水溫具有明顯的季節(jié)性變化特征[5]。圖3是各浮標(biāo)測(cè)站月平均表層水溫季節(jié)變化過(guò)程。綜合圖3和表4可以看出，渤海月平均表層水溫季節(jié)性變化總的特征是：從2月中旬前后各海區(qū)開(kāi)始逐步增溫，3—7月增溫速率最大，8月份平均水溫達(dá)到最高。此后，各海區(qū)很快進(jìn)入降溫期，至翌年1或2月降至全年最低。

3.3 溫差變化

根據(jù)表4、圖3并綜合各岸基海洋站統(tǒng)計(jì)資料，渤海月平均表層水溫月際變化幅度，總體上呈現(xiàn)由東向西、由南向北、由岸邊向遠(yuǎn)岸逐漸遞減的分布態(tài)勢(shì)，但不同月份差異較大；渤海月平均表層水溫年較差的分布特征與月際分布大致相似，其變化幅度在20.4—25.3℃之間。

圖2 渤海（黃海、東海）四季代表月平均表層水溫分布[5]

圖3 渤海各浮標(biāo)測(cè)站月平均表層水溫季節(jié)變化

4 表層鹽度

4.1 水平分布

4.1.1 年平均表層鹽度水平分布

根據(jù)渤海各浮標(biāo)測(cè)站表層鹽度資料統(tǒng)計(jì)，渤海的年平均表層鹽度，大致呈現(xiàn)東高、西低的分布態(tài)勢(shì)。其中東部的渤海海峽最高，其值為30.7—31.1，詳見(jiàn)表5。

4.1.2 月平均表層鹽度水平分布

表6為渤海各浮標(biāo)測(cè)站逐月平均表層鹽度統(tǒng)計(jì)；圖4是根據(jù)表6并結(jié)合沿岸各岸基海洋站統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制的渤海冬季（以2月為代表）和夏季（以8月為代表）月平均表層鹽度分布。

綜合表6和圖4可以看出：

冬季，渤海表層海水鹽度水平分布總的趨勢(shì)與渤海冬季表層水溫分布相對(duì)應(yīng)。此時(shí)，31.0等鹽線的高鹽水分布范圍達(dá)到最大，西伸勢(shì)力也達(dá)到最強(qiáng)。其中北自老鐵山角經(jīng)遼東灣南部至秦皇島以南、南自海峽南部經(jīng)萊州灣外至曹妃甸附近均為一片高鹽區(qū)。就渤海3大海灣比較，遼東灣鹽度最高，其次為渤海灣，萊州灣鹽度最低。

夏季，整個(gè)渤海表層31.0等鹽線消失，相對(duì)高鹽區(qū)由30.0等鹽線所包絡(luò)的范圍代替。此外，該季外海進(jìn)入渤海的高鹽水也由原先的西伸轉(zhuǎn)變成北伸進(jìn)入遼東灣。由于該季是渤海全年中降雨量和大陸徑流量最大的季節(jié)，導(dǎo)致渤海沿岸海域鹽度迅速下降，其中河口區(qū)沿岸海域下降最為顯著。

表5 渤海各浮標(biāo)測(cè)站年平均表層鹽度

表6 渤海各浮標(biāo)測(cè)站月平均表層鹽度統(tǒng)計(jì)

圖4 渤海月平均表層鹽度分布

圖5 渤海（黃海、東海）2月和8月平均表層鹽度分布[5]

春季和秋季是2個(gè)過(guò)渡型季節(jié)[7]。

與前人的研究成果相比（見(jiàn)圖5），冬季（2月）渤海表面鹽度分布具有較高的一致性；夏季遼東灣、渤海灣和萊州灣沿岸海域鹽度值略偏高。其原因除觀測(cè)手段發(fā)生變化外，主要考慮夏季降水量和入海徑流量的年代際變化。有研究表明[5]，近幾十年來(lái)渤海沿岸的主要大河（如黃河、海河、遼河等）入海的年徑流量都有減少的趨勢(shì)，導(dǎo)致渤海（尤其是沿岸海域）表面鹽度存在逐年升高的趨勢(shì)。

4.2 月平均表層鹽度季節(jié)變化

由于影響鹽度變化的降水、徑流以及結(jié)冰、融冰等因子均具季節(jié)性，使得渤海表層鹽度變化特征亦具有明顯的季節(jié)性變化特征，并且不同海區(qū)的鹽度季節(jié)性變化存在一定差異。圖6是渤海各浮標(biāo)測(cè)站月平均表層鹽度季節(jié)變化過(guò)程。根據(jù)圖6并結(jié)合表6可以看出，渤海月平均表層鹽度總體上呈冬季高、夏季低的變化趨勢(shì)。春、秋則為過(guò)渡季節(jié)。其中，大多數(shù)海區(qū)均從4月開(kāi)始到9月為降鹽期，10月至翌年3月為增鹽期。年內(nèi)，多數(shù)海區(qū)的月平均表層鹽度最高值出現(xiàn)在2月，最低值出現(xiàn)在8月，年較差在1.5—2.5之間。

圖6 渤海各浮標(biāo)測(cè)站月平均表層鹽度季節(jié)變化

總體而言，渤海表層鹽度的季節(jié)性變化不如水溫那么規(guī)則，但總的變化趨勢(shì)與水溫的季節(jié)性變化相反[5]。

5 結(jié)論與不足

本文使用近年來(lái)陸續(xù)布放在渤海的7個(gè)大型多參數(shù)海洋浮標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合11個(gè)沿岸岸基海洋站的觀測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)、分析并給出了渤海表層水溫和鹽度的水平分布、季節(jié)變化以及溫差變化等基本特征。得出如下結(jié)論：

（1）分析結(jié)果較為全面、真實(shí)地反映出了渤海表層溫鹽的基本特征。這些特征與已有諸多研究結(jié)論[5-8]基本一致。說(shuō)明這些浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)較為真實(shí)、可靠；

（2）海洋環(huán)境瞬息萬(wàn)變。浮標(biāo)是無(wú)人值守的自動(dòng)海洋觀測(cè)站，可以進(jìn)行長(zhǎng)期、連續(xù)和全天候海洋觀測(cè)，并提供實(shí)時(shí)海洋環(huán)境要素觀測(cè)數(shù)據(jù)。因此，浮標(biāo)觀測(cè)具有其他觀測(cè)方式所無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)，可以為海洋開(kāi)發(fā)、管理和海洋防災(zāi)減災(zāi)等提供有效的技術(shù)支撐；

（3）我國(guó)渤海開(kāi)展浮標(biāo)觀測(cè)起步相對(duì)較晚，其觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列相對(duì)較短；另一方面，由于浮標(biāo)觀測(cè)系統(tǒng)本身尚有不足，以至于觀測(cè)數(shù)據(jù)偶有中斷或異?，F(xiàn)象發(fā)生，不同程度地影響了觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和可信度等。

[1]沈文周.中國(guó)近?？臻g地理[M].北京:海洋出版社,2006.

[2]陳則實(shí),王文海,吳桑云,等.中國(guó)海灣引論[M].北京:海洋出版社,2007.

[3]侍茂崇.物理海洋學(xué)[M].濟(jì)南:山東教育出版社,2004.

[4]Mao X Y,Jiang W S,Zhao P,et al.A 3-D numerical study of salinity variations in the Bohai Sea during the recent years[J].Continental Shelf Research,2008,28(19):2689-2699.

[5]喬方利.中國(guó)區(qū)域海洋學(xué)—物理海洋學(xué)[M].北京:海洋出版社,2012.

[6]孫相平.中國(guó)近海區(qū)域海洋[M].北京:海洋出版社,2006.

[7]蘇紀(jì)蘭,袁業(yè)立.中國(guó)近海水文[M].北京:海洋出版社,2005.

[8]陳達(dá)熙.渤海、黃海、東海海洋圖集—水文分冊(cè)[M].北京:海洋出版社,1992.