李立，許金電

(1.自然資源部第三海洋研究所 海洋動力學(xué)實驗室，福建 廈門 361005)

1 引言

南海是地球上為數(shù)不多的大型次級海盆之一，縱跨 20 多緯距，橫越 10 經(jīng)距，面積約為 3.5×106km2。其平均水深約為 1 200 m，最大深度超過 5 500 m。由于海域廣袤，相關(guān)海洋科學(xué)考察大多只根據(jù)研究的焦點對其局部海域開展觀測。迄今為止，涵蓋整個海域的“全覆蓋”海洋學(xué)觀測僅組織過3次。它們分別是1998年6?7月實施的“南海季風(fēng)試驗(SCSMEX)”之IOP2航次[1?2]、1998年12月實施的南海海洋環(huán)境補充調(diào)查航次[3]以及本文討論的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目(G1999043800)“中國近海環(huán)流形成變異機理、數(shù)值預(yù)測方法及對近海環(huán)境影響的研究”之夏季調(diào)查航次（圖1）[4]。該次調(diào)查在8月實施，結(jié)束于季風(fēng)轉(zhuǎn)換之前，幾乎覆蓋了整個南海海盆，第1次給出了盛夏時分南海完整的三維水文和環(huán)流結(jié)構(gòu)。盡管近年來衛(wèi)星遙感技術(shù)極大豐富了人們對海洋動力過程的認(rèn)識，但受其海面觀測性質(zhì)之局限，現(xiàn)場調(diào)查依然是海洋研究不可或缺的重要手段。只有現(xiàn)場觀測方能充分揭示海面以下的物理過程。

圖1 夏季航次調(diào)查Fig.1 Map of the summer survey

此前已有學(xué)者使用該航次的部分觀測結(jié)果就2000年夏季南海環(huán)流開展過一些研究[5–7]。然而，因該次調(diào)查由多船實施，而且航次期間主力考察船的觀測設(shè)備出現(xiàn)問題[8–9]，迄今為止依然缺少對該次調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)量的仔細(xì)考證和結(jié)果的綜合分析。為彌補不足，本文首先對參與該次調(diào)查各船的觀測數(shù)據(jù)進行了盡可能嚴(yán)格的校準(zhǔn)，然后以校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)展開分析，以保證研究的可靠性。

2 觀測與數(shù)據(jù)

本次調(diào)查在2000年7月29日至9月6日間展開，“向陽紅 14”號、“南測 12”號、“延平 2”號等多艘科考船參與了實施，主要項目包括溫鹽深儀（CTD）、沿程船載多普勒聲學(xué)海流剖面儀（ADCP）、測流潛標(biāo)等觀測。因關(guān)注重點在于海盆尺度的水文與環(huán)流，本文主要分析與討論“向陽紅14”號和“南測12”號的觀測結(jié)果?！把悠?”號航次[10?11]及相關(guān)潛標(biāo)海流觀測[12]集中在南海北部陸架附近，與本文關(guān)注重點有別，不再重復(fù),有興趣的讀者請參見相應(yīng)文獻。

圖1給出本次調(diào)查期間“向陽紅14”號和“南測12”號實施的CTD測站站位和“向陽紅14”號船載ADCP測線分布。其中，“南測12”號負(fù)責(zé)18°N以北的58個CTD測站，實際完成100個剖面，目標(biāo)觀測深度約為1 000 m。該船裝備有3套CTD，本文采用其中海鳥SBE 19提供的57個站位以保證數(shù)據(jù)的一致性?！跋蜿柤t14”號負(fù)責(zé)18°N以南的89個測站，目標(biāo)觀測深度為1 500 m。該船實際完成92個CTD剖面，其中 80 個由 Neil Brown Mark III CTD完成，12 個由海鳥SBE 25 CTD 完成，內(nèi)含62 號、79號、131 號3 個比測站。沿程測流采用 RDI 150 kHz 窄帶船載 ADCP 執(zhí)行。

文中所給出的2000年8月的遙感海面動力地形是由當(dāng)月的海平面高度異常（Sea Level Anomaly,SLA）與融合平均動力地形（MDT_CNES-CLS-09）合成而得。衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)均系在法國國家太空研究中心支持下，由Ssalto/Duaces多任務(wù)衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成，AVISO（Archiving，Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data,http://www.aviso.oceanobs.com）分發(fā)。

2.1 CTD 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

雖“南測12”號有3 臺CTD 裝備，但僅海鳥SBE 19 CTD全程使用，除卻第N49號測站完成了57站位的觀測，為此予以采用以保證觀測的一致性。不過航次所提交的數(shù)據(jù)噪音偏大（圖2a），因此首先按海鳥數(shù)據(jù)處理軟件的標(biāo)準(zhǔn)程序濾除噪音，而后就溫度?鹽度（T-S）特征曲線低于12℃部分，與同一海域業(yè)經(jīng)標(biāo)定與質(zhì)量檢驗后的歷史CTD測站的比對結(jié)果表明，其鹽度值偏低0.03。據(jù)此，對全部57個測站的鹽度做了校正。

“向陽紅14”號的情況比較復(fù)雜。其主力CTD MARK III在航次初期即發(fā)生故障，雖經(jīng)現(xiàn)場維修后投入使用，但觀測結(jié)果需嚴(yán)格質(zhì)量控制后方可使用。另外，航次備用的SBE 25 CTD使用前經(jīng)過標(biāo)定，數(shù)據(jù)可靠，但因水文絞車故障僅完成了12個測站，其中包含3個與MAKRK III CTD的比測站，可供后者數(shù)據(jù)校正使用。其校正步驟如下：

(1)首先用131號比測站比測結(jié)果對MARK III數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)誤差訂正。分別對兩臺儀器獲取的溫度和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)做線性回歸（在回歸之前分別用41點中位數(shù)濾波器和三角濾波器對MARK III CTD數(shù)據(jù)做了兩次平滑以除去毛刺），求得

式中，T、C 和T′、C′分別為SBE 25 CTD 和MARK III CTD獲取溫度和電導(dǎo)率。

(2)根據(jù)上兩式對 MARK III CTD的所有測站的溫度、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行線性校正。

(3)此后，以131號比測站為基準(zhǔn)，對各站的T-S特征曲線逐一加以比較，發(fā)現(xiàn)校正后MARK III CTD給出的鹽度值不太穩(wěn)定，站與站之間存在系統(tǒng)偏差。鑒于CTD溫度探頭工作正常，根據(jù)各站T-S特征曲線14℃以下部分求得同一溫度下單站鹽度與131號比測站鹽度偏差的平均值，并據(jù)此對該站鹽度加以校正。此外對個別鹽度出現(xiàn)臺階式跳躍的測站，則先將跳躍段改正后再如上做單站校正。

圖2對比了校正前后所有測站的T-S特征。由圖2a可見，校正前“南測12”號和“向陽紅14”號的觀測結(jié)果均存在明顯噪音與偏差。經(jīng)校正之后（圖2b）噪音明顯減小，而它們的T-S特征與經(jīng)標(biāo)定的SBE 25的一致性表明鹽度偏差已得到改正，數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯提高，保證了以下分析的可信度。

圖2 校正前 (a)和校正后 (b)所有 CTD 測站的T-S點聚圖Fig.2 T-S diagrams for all CTD stations before (a) and after(b) correction

2.2 船載 ADCP 數(shù)據(jù)校正

對船載ADCP給出的原始海流數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，測得的海流流矢總是偏向航跡的一側(cè)（如文獻[6]，圖3），表明船載ADCP軸線與“向陽紅14”號船軸線不一致。該偏差導(dǎo)致常規(guī)計算中船速不能準(zhǔn)確扣除，從而被投影到分析所得水體流速上造成嚴(yán)重系統(tǒng)誤差。此前本文作者已參照J(rèn)oyce[13]分析過誤差原因，根據(jù)GPS導(dǎo)航階段的航向、船速和原始海流數(shù)據(jù)求得兩軸線之間的偏角 α=2.17°，尺度校正參數(shù) β=1.003 6[8]。本文據(jù)此對船載ADCP原始數(shù)據(jù)加以訂正。

圖3 2000年8月南海的海面重力勢異常（DH,10 J/kg=1 dyn·m）分布 (a)，衛(wèi)星高度計遙感海面動力地形（MDT）分布 (b)，1 000 kPa （深度：100 m）(c)和 2 000 kPa（深度：200 m）(d)層的重力勢異常分布Fig.3 Distributions of surface geopotential anomaly (DH,10 J/kg=1 dyn·m) (a),surface dynamic topography derived (MDT) from satellite altimetry (b),and geopotential anomaly at 1 000 kPa (depth:100 m) (c) and 2 000 kPa levels (depth:200 m) (d)in the South China Sea in August,2000

3 結(jié)果

3.1 水文要素的水平分布

圖4給出500 m以淺主要層次的溫度、鹽度和密度的水平分布。盛夏南海表層水溫大都高于28℃，受陸地影響大陸一側(cè)水溫較高，島鏈一側(cè)較低，自西北往東南呈下降趨勢。在臺灣海峽南口、中南半島南部近岸可見河口羽流影響，較弱低鹽區(qū)也出現(xiàn)在呂宋島西岸和民都洛海峽口上，這些影響也反映在密度場上。

圖4 表層、1 000 kPa、2 000 kPa、3 000 kPa、4 000 kPa 和 5 000 kPa 各層的溫度（℃，左列）、鹽度（中間列）和密度（kg/m3，右列）的水平分布Fig.4 Distributions of temperature (℃,left column),salinity (middle column),and density (kg/m3,right column) at surface,1 000 kPa,2000 kPa,3 000 kPa,4 000 kPa and 5 000 kPa levels

100 m（水深增大 1 m 相當(dāng)于壓力增大 10 kPa，后同）層海水性質(zhì)分布以海盆SW?NE軸線為界明顯分成兩部分。水文分布格局與表層完全不同，海區(qū)西北部相對低溫、高鹽、高密度，顯示大陸一側(cè)深層冷水抬升，反映了在夏季西南季風(fēng)作用下南海水文結(jié)構(gòu)海盆尺度的動力調(diào)整。該調(diào)整雖未將冷水帶至海面，但為夏季沿岸上升流的發(fā)生提供了背景條件。在菲律賓群島西側(cè)和中南半島東南可見兩個高溫、低鹽、低密度海區(qū)。前者中心位于民都洛海峽口上，表現(xiàn)為以民都洛海峽為核心向西擴展的高溫、低鹽、低密度水舌，提示蘇祿海水體的可能影響。后者應(yīng)為夏季該海域常見的南沙反氣旋環(huán)流（Nansha Anticyclonic Gyre,NSAG）[14]。此外，在較小尺度上，海區(qū)東北部有黑潮暖水侵入，在東沙島以西海域則有一中尺度冷渦發(fā)育。

與100 m層相比，200 m層同樣發(fā)生了顯著變化，其鹽度差異甚小，海水性質(zhì)的分布格局主要表現(xiàn)為沿海盆軸向呈SW?NE分布的暖水帶。暖水帶含南北兩個反氣旋核，分別位于 12.0°N，112.5°E 和 14.5°N，116.0°E，中心水溫高于19℃ 和17℃，密度小于25.1 kg/m3和25.3 kg/m3。沿岸（特別是大陸沿岸）則相對低溫、高密，表明海盆中部大尺度環(huán)流為反氣旋型，應(yīng)為季風(fēng)響應(yīng)所致。該層的另一值得注意顯著變化是，民都洛海峽口外的低鹽、低密度水舌消失，提示在200 m層蘇祿海水體的影響已不復(fù)存在。除此之外，東北部黑潮入侵仍十分明顯，其南側(cè)冷渦依然可見但卻表現(xiàn)為低鹽核，反映了氣旋型冷渦中心低鹽中層水上涌。

這一格局在300 m層得以維持，此時暖水帶的兩個核心表現(xiàn)出高鹽特征，表明在反氣旋中心次表層高鹽水下沉。有趣的是，在海南島東南方出現(xiàn)了一個淺層未見的中尺度暖中心，其原因待考。

400 m層和500 m層的分布格局較其上層有了明顯的變化，暖水帶東北部的暖核心已趨于消失，但南沙反氣旋仍是水溫和密度分布的主要特征，此外亦可見海南島東南方的中尺度暖中心。鹽度的分布則發(fā)生根本的變化，自北向南呈帶狀分布，其值逐步升高。鹽度的最低值出現(xiàn)在呂宋海峽，說明帶狀結(jié)構(gòu)是侵入南海的北太平洋中層水向南運移所致。上述水溫和密度的分布格局在600 m層僅依稀可見，鹽度分布與500 m層相似。在更深層次，各要素的水平較差變得很小，不再討論。

3.2 水文要素的垂直分布

圖5是15°N和12°N兩個橫跨海盆緯向斷面上水文性質(zhì)的垂直分布。15°N位于NSAG以北，較好地反映了觀測期間南海海盆的大尺度水文分布特征（圖5a至圖5c）。由圖可見，大致以116°E為中心，溫鹽密度的等值線都向兩側(cè)抬升，在400 m以淺尤為顯著，提示海盆尺度環(huán)流大抵呈反氣旋型。不過116°E以西等值線的抬升明顯高于海盆東側(cè)，表明這里的氣旋型環(huán)流是不對稱的，斷面西側(cè)的北向流會更強些。在近陸坡處分布變得復(fù)雜，可見等值線較小尺度的波狀起伏，在深處更加明顯。這提示在近陸坡處上下層的主要物理過程可能有所不同。

圖5 15°N（a?c）和 12°N（d?f）兩個緯向跨海盆斷面上水文性質(zhì)的垂直分布Fig.5 Vertical distributions of hydrographic properties on zonal,cross-basin sections in 15°N（a?c）and 12°N（d?f）

12°N斷面在NSAG核心略偏北處橫切過。在116°E以西，斷面圖的左側(cè)可見等值線明顯下沉，核心水體水溫（密度）明顯高（低）于周邊。NSAG的水平尺度大于3個緯距（約400 km），垂直尺度達近千米。其反氣旋特征在1 000 m深處依然得以維持，盡管因相差偏小在水平分布上難以分辨。值得注意的是，在NSAG的中心等溫線和等密線隆起，即便在深處亦是如此，表明NSAG內(nèi)部可能存在復(fù)雜的流場結(jié)構(gòu)。

3.3 環(huán)流特征

受海區(qū)北部測站觀測深度所限，我們根據(jù)CTD現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)計算了海面相對8 000 kPa表面的重力勢異常（亦即相對8000 kPa表面的動力高度，圖3a）并與當(dāng)月衛(wèi)星高度計遙感海面動力地形（圖3b）以及船載ADCP的實測流矢對比。其結(jié)果顯示，三者所揭示的主要環(huán)流特征相當(dāng)一致，表明經(jīng)校正后的CTD和船載ADCP數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地反映了觀測期間南海上層的環(huán)流特征，另一方面，也說明南海上層環(huán)流主要受800 m以淺的斜壓地轉(zhuǎn)分量所支配。

表層重力勢異常和動力地形分析都顯示，觀測期間，南海大抵以海盆SW?NE走向的軸線為界分野，東南部動力地形高于西北部。軸線東南由兩個高值區(qū)組成：其一位于中南半島南部外海（中心位置11.5°N，112.0°E），其二位于呂宋島西側(cè)外海（15.0°N，118.0°E附近），說明有反氣旋渦狀環(huán)流存在。整體而言，海盆東南受反氣旋型環(huán)流控制（雖然高值區(qū)的分布因?qū)崪y和遙感的時空采樣方式的差別而有所不同），其中最突出的特征是中南半島南部外NSAG及其北側(cè)密集的等值線所反映的強離岸流，二者的ADCP實測最大流速都達近 1 m/s。

在海盆軸線西北特別是大陸沿岸海面動力地形處低位，顯示西南季風(fēng)驅(qū)動下南海海盆尺度的動力響應(yīng)，包括大尺度溫鹽結(jié)構(gòu)季節(jié)性調(diào)整和沿大陸近岸（從中南半島南端到臺灣海峽）分布的近岸上升流及其伴隨的東北向急流[14–15]。分析并揭示，觀測期間海盆軸線西北海域基本受中尺度現(xiàn)象支配，未見明確的大尺度環(huán)流結(jié)構(gòu)。自呂宋海峽往西依次可見黑潮入侵在南海東北部形成的高值帶（21°N）、東沙島西南方的氣旋渦（19.0°N，116.5°E）、海南島東南方的反氣旋渦（17.0°N，112.0°E）以及中南半島中部向東突出的氣旋型舌（14°N）。

根據(jù)開闊海域的Sverdrup輸運理論或風(fēng)應(yīng)力旋度分析，以往有研究認(rèn)為，夏季南海北部環(huán)流應(yīng)該是氣旋型的[16]。從觀測結(jié)果看，侵入南海東北部的黑潮流套的南段、呂宋島西側(cè)反氣旋環(huán)流的西北段以及東沙東南的冷渦雖構(gòu)成氣旋狀流態(tài)，然而其尺度不及海盆寬度的一半，代表不了海盆軸線西北海域的大尺度環(huán)流態(tài)勢。與此相反，衛(wèi)星高度計給出的動力地形顯示，在沿岸低值區(qū)的外側(cè)等值線密集，地轉(zhuǎn)環(huán)流朝向東北。因此，夏季南海北部并沒有明顯的大尺度氣旋型環(huán)流態(tài)勢呈現(xiàn)，地形邊界的作用應(yīng)該是導(dǎo)致該結(jié)果有別于Sverdrup輸運的主要原因。而黑潮的外強迫及其誘發(fā)的渦旋則令該海域的環(huán)流主要受活躍的中尺度現(xiàn)象所支配。

100 m層和200 m層的重力勢異常分布與表層有所不同，其東南?西北分野弱化，主要表現(xiàn)為海盆中部由SW?NE走向的兩個相鄰的高值中心組成的反氣旋環(huán)流結(jié)構(gòu)（圖3c，圖3d）。二者之中NSAG尤顯突出，其水體呈高溫、低鹽、低密度，在海水特性分布上有著明顯的印記（圖4，圖5）。從圖3c和圖3d還可看到，在上述反氣旋環(huán)流結(jié)構(gòu)以南重力勢異常分布比較均勻，而在其北側(cè)分布則呈現(xiàn)較復(fù)雜的高低起伏。呂宋海峽黑潮的入侵及東沙島以西的氣旋渦特征依然明顯，海南島東南海域的反氣旋渦也依稀可見，在其西側(cè)未見西邊界流，次表層環(huán)流主要受中尺度變異主導(dǎo)。

4 討論

4.1 NSAG 的主要特征

位于中南半島東南外海的NSAG是南海夏季環(huán)流最顯著的特征。早在20世紀(jì)60年代，Wyrtki便已注意到夏季中南半島東南部外海表層西向強化的北向流及其外側(cè)的逆流[17]，并得到夏季平均動力高度場分析的支持[18]。但直到20世紀(jì)90年代才有關(guān)于NSAG的現(xiàn)場觀測見諸文獻。迄今為止，相關(guān)的觀測僅有4次，分別來自1994年9月和1999年7月南沙調(diào)查的夏季航次[19?20]、1998年6月的南海季風(fēng)實驗夏季航次[1?2]以及本文討論的2000年8月航次。比較它們的觀測結(jié)果（圖 3，文獻 [1–2,19–20]）可知，NSAG 在緯向跨4個經(jīng)距，水平尺度約400 km（在經(jīng)向向南延伸尺度要大些），垂向尺度至少有400 m，并有跡象表明，其影響可達近千米（圖5d至圖5f）。NSAG的核心大致穩(wěn)定于112°E附近，但所處的緯度不穩(wěn)定，南北波動明顯。

從上述4個航次所在月份的衛(wèi)星高度計遙感海面動力地形（圖6a至圖6d）可以看到，1998年6月、1999年7月和2000年8月NSAG核心區(qū)都在11.5°N附近，但1994年9月卻在9.5°N附近，南偏了兩個緯距。與此相應(yīng)，其北側(cè)的離岸流與岸線分離的緯度也明顯不同。對比多年月平均動力地形（圖6e至圖6h）可見，就氣候態(tài)而言，NSAG的強度要比觀測期間弱得多（尤其是6月），而且氣候態(tài)核心所處緯度的季節(jié)波動僅半個緯距（6?8月在 10.0°N，9月在 9.5°N）。這說明，NSAG的強度和位置都存在明顯的年際差異，年際變化較季節(jié)變化更為顯著，其規(guī)律有待深入探索。

圖6 各次觀測期間（a?d）和相應(yīng)氣候態(tài)的月平均（e?h）衛(wèi)星高度計遙感海面動力地形（單位：m）Fig.6 Monthly surface dynamic topography (unit:m) derived from satellite altimetry for each observational period (a?d) and the corresponding climatological month (e?h)

4.2 民都洛海峽

民都洛海峽是南海與蘇祿海水交換的主要通道，早在20世紀(jì)60年代，Wyrtki[17]便指出蘇祿海水來自南海，并根據(jù)船舶報資料認(rèn)為，在西南季風(fēng)期（6?9月）民都洛海峽表層流從南海流入蘇祿海，而在東北季風(fēng)強盛期（12月至翌年3月）則相反。近年來，南海在太平洋?印度洋盆間交換中所起作用被重視[21]，民都洛海峽交換也日受關(guān)注。Qu和Song[22]通過遙感海面高度和海底壓力的分析表明，存在1個持續(xù)的斜壓梯度驅(qū)動南海到蘇祿海的溢流，其平均輸送約為2.4×106m3/s，大都經(jīng)民都洛海峽底層流入。2008年前后，PhilEX項目在民都洛海峽投放了長達15個月的ADCP測流潛標(biāo)，證實不論冬夏，民都洛海峽的下層流均由南海流向蘇祿海，而上層流則呈明顯的季節(jié)循環(huán)：從4月起經(jīng)整個西南季風(fēng)期到11月向北流入南海，冬季則相反。夏季流速呈兩層結(jié)構(gòu)，上進下出，切變大致位于200 m上下[23]。

本航次期間，“向陽紅14”號在民都洛海峽北側(cè)口外有1個船載ADCP走航斷面，圖7截取了斷面1個日潮周期的測線上（圖7a）的海流觀測，估算了峽口的平均余流剖面（圖7b）。其結(jié)果表明，觀測期間確有海水自蘇祿海經(jīng)民都洛海峽口涌入南海，但沿海峽走向流速卻呈3層結(jié)構(gòu)。涌向南海的入流發(fā)生在上混合層底（約60 m）到210 m區(qū)間，流速最大值出現(xiàn)在大約100 m深處，上下層流向則都與中層相反。流向蘇祿海的上層出流出現(xiàn)在上混合層，近表層流速約為 10 cm/s；下層出流則發(fā)生在 200 m以深層次，并隨水深而增強，最大流速約5 cm/s。

水文觀測亦支持上述海流分析，分布顯示，在1 000 kPa（近 100 m）層，海區(qū)東側(cè)的水文特征表現(xiàn)為以民都洛海峽為核心的高溫、低鹽、低密度水舌（圖3a）。水舌沿呂宋島和巴拉望島西岸向兩翼擴展，并西伸至115°E附近。在峽口入流的核心水溫超過25℃，鹽度低于 34.2，密度小于 22.5 kg/m3，呈高溫、低鹽、低密度特征，水體應(yīng)來自蘇祿海。通過與蘇祿海8月多年平均溫鹽剖面的對比（圖7c）可以看到，南海和蘇祿海的剖面曲線的交點大致出現(xiàn)在100 m附近，在交點以下，蘇祿海的鹽度低于南海水溫卻高于南海。因此，上述高溫、低鹽、低密度水舌確為來自蘇祿海的逆流，只是觀測期間蘇祿海的溫鹽剖面與多年平均結(jié)果略有不同。

圖7 民都洛海峽口外 100 m 層的密度分布（單位：kg/m3）、CTD 測站（灰點）、船載 ADCP 測線（紅線）(a)；船載 ADCP 測線平均流速剖面，粉色（藍色）為SE（NE）分量 (b)；a圖中CTD測站溫度（紅線）和鹽度（藍線）的深度剖面，粗線為WOA13 之 1°平均值（9.5°N，120.5°E）(c)Fig.7 Distribution of density on the 100 m level off the Mindoro Strait plotted with CTD stations (grey dots) and shipboard ADCP tracks used (red line) (a); vertical profiles of SW (pink) and NE (blue) current components averaged along the ADCP tracks (b); vertical profiles of temperature (red) and salinity (blue) of CTD stations in subfigure a,and for the one degree mean at (9.5°N，120.5°E) from WOA13(thick lines) (c)

上述蘇祿海入侵水體在表層不甚明顯，在2 000 kPa層則全然不可見，說明在近表層和下層不存在蘇祿海入流水體的影響。這和峽口斷面余流的分析結(jié)果一致，表明經(jīng)民都洛海峽涌入南海的蘇祿海入流主要發(fā)生在溫躍層（50～200 m），在 100 m 附近最為顯著。流向蘇祿海的表層出流主要發(fā)生在50 m以淺之上混合層，而下層溢流則在200 m以下。因此，經(jīng)民都洛海峽的盆間交換的垂直結(jié)構(gòu)要比此前的理解復(fù)雜，在不同的條件下交換可出現(xiàn)不同模態(tài)。

5 結(jié)論

經(jīng)認(rèn)真校正，2000年8月南海多船準(zhǔn)同步調(diào)查的CTD和船載ADCP觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量得以提高，達到正常工作水平。分析表明，盛夏期間南海海面動力地形東南部高于西北部，水文和環(huán)流性質(zhì)大抵以SW?NE走向的海盆軸線為界展現(xiàn)不同特征。

海盆軸線東南海域受季節(jié)性反氣旋環(huán)流控制，由直徑約為400 km的兩個相鄰的次海盆尺度反氣旋渦狀環(huán)流組成，其核心水體呈高溫、低密度特征。二者之中，位于中南半島南部外海的南沙反氣環(huán)流尤為強大，是盛夏南海海盆最顯著的特征。其實測最大流速近 1 m/s，垂直尺度不低于 400 m，并有跡象表明其影響可達近千米。遙感分析顯示，NSAG中心的平均位置在 10.0°N，111°E附近，但 4次已有的現(xiàn)場觀測期間，NSAG的中心位置都有明顯偏移。其中心經(jīng)度相對穩(wěn)定在112°E附近，中心緯度卻存在明顯的差異，南北波動達兩個緯距，說明NSAG及其北側(cè)伴隨的離岸流存在顯著的年際變化。

海盆軸線西北海域展現(xiàn)諸多中尺度特征，入侵黑潮、中尺度冷/暖渦以及西南季風(fēng)驅(qū)動的沿岸上升流均為重要特征，但未現(xiàn)明確的大尺度環(huán)流結(jié)構(gòu)。復(fù)雜的外強迫和地形的影響可能是導(dǎo)致軸線西北受中尺度現(xiàn)象控制的主要原因。

觀測證實，夏季有蘇祿海水經(jīng)民都洛海峽注入南海。但發(fā)現(xiàn)與以往的認(rèn)知不同，觀測期間民都洛海峽交換呈3層結(jié)構(gòu)，上混合層和下層均流向蘇祿海，進入南海的入流則發(fā)生在60～200 m的中層，其流速最大值約為10 cm/s，出現(xiàn)在約100 m深處。侵入南海的水體呈高溫、低鹽、低密度性質(zhì)，沿呂宋島和巴拉望島海岸向兩側(cè)擴展，并向西深入達115°E，不過影響僅限于躍層附近，在近表層和200 m層均難尋蹤跡。這一結(jié)果表明，在一定的條件下民都洛海峽的水交換可呈不同模態(tài)。

NSAG的年際變化和蘇祿海水交換的多模特征是值得進一步探討的科學(xué)問題。