羅嘉琪,李響,張?zhí)N斐,史珍
(國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心自然資源部海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100081)
海表溫度(Sea Surface Temperature,SST)是表征海氣相互作用的重要因子,是兩者相互作用的結(jié)果體現(xiàn),同時(shí)也是影響氣候系統(tǒng)變化的重要參數(shù)。海表是大氣的下邊界,許多海洋與大氣之間的物質(zhì)、能量交換都發(fā)生在海表,交換過(guò)程對(duì)海洋表面的溫度及其變化十分敏感。海表溫度日變化(Diurnal Sea Surface Temperature,DSST)定義為每日最高和最低海表溫度之間的差值[1-2]。DSST 通過(guò)改變熱量和氣體通量、大氣環(huán)流和大氣邊界層高度來(lái)影響海氣相互作用[3]。
DSST 的首次觀測(cè)記載于20 世紀(jì)40 年代,當(dāng)時(shí)的DSST 數(shù)據(jù)大多來(lái)源于船舶的原位觀測(cè)[4]。20 世紀(jì)70年代,首次出現(xiàn)了大范圍海溫日變暖事件的相關(guān)記錄,CLAYSON 等[5-6]觀測(cè)到非洲西北部出現(xiàn)了DSST 超過(guò)1 ℃的現(xiàn)象。早期研究表明,中低緯DSST幅度平均為0.2~0.6 ℃,在晴朗無(wú)風(fēng)的情況下可達(dá)1.5 ℃左右[1],極端情況下甚至可以達(dá)到6 ℃[7]。即使在北極,也會(huì)發(fā)生明顯的海溫日變化事件[8]。KARAGALI 等[9]使用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)研究了大西洋、地中海等地SST 日循環(huán)的變化特征,認(rèn)為高緯度地區(qū)DSST 比低緯度地區(qū)更加劇烈,因?yàn)闊釒У貐^(qū)的海洋洋面具有溫暖穩(wěn)定的水溫、持續(xù)的信風(fēng)及較高的降水率,導(dǎo)致熱帶地區(qū)DSST 信號(hào)較弱。MORAKBOZZO 等[10]使用浮標(biāo)數(shù)據(jù)研究了10°緯度帶的SST日循環(huán),顯示其峰值出現(xiàn)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間15 時(shí)左右,并存在向赤道方向有振幅增加和季節(jié)性減弱的現(xiàn)象。KAWAMURA 等[11]研究了印度洋-太平洋暖池在發(fā)生熱事件時(shí)的DSST,結(jié)果表明每日SST 最大值出現(xiàn)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間15時(shí),海溫最小值出現(xiàn)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間07時(shí)。林鵬飛等[12]用12 a的衛(wèi)星觀測(cè)資料驗(yàn)證了氣候系統(tǒng)海洋環(huán)流模式模擬的東太平洋冷舌區(qū)SST 日變化特征,并指出該區(qū)域SST 日變化主要受太陽(yáng)輻射和垂直混合的影響。SHENOI 等[13]用19 a 的觀測(cè)資料指出北印度洋DSST 在春季最大,其中75%~80%的觀測(cè)報(bào)告顯示DSST 小于0.5 ℃。王劍等[14]用30 a 的浮標(biāo)觀測(cè)資料研究了中低緯DSST 的特征分布,結(jié)論表明北半球的平均DSST 高于南半球,DSST 具有明顯的季節(jié)變化特征。LI 等[15]研究發(fā)現(xiàn)在所有的海盆中都存在明顯的DSST 現(xiàn)象,大西洋和太平洋的DSST 受日照變化向南北向發(fā)展,而印度洋海盆的季風(fēng)變化是DSST 的主要影響因素。PRICE等[16]在馬尾藻海發(fā)現(xiàn)海溫晝夜變化取決于表面加熱和風(fēng)應(yīng)力。YANG 等[17]通過(guò)對(duì)孟加拉灣和赤道以南地區(qū)DSST 的分析,證實(shí)了一年中最大的DSST 發(fā)生在季風(fēng)過(guò)渡期,且會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)高峰(3—4月和10月)。
DSST 在影響海氣通量交換的同時(shí),也會(huì)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間尺度的大氣過(guò)程產(chǎn)生影響[2],由于低緯度地區(qū)的自然氣候波動(dòng)對(duì)SST的變化非常敏感[11],因此這種影響在熱帶地區(qū)和副熱帶地區(qū)尤為明顯。DSST 被證明與熱帶季節(jié)內(nèi)震蕩(Madden-Julian Oscillation,MJO)和厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)現(xiàn)象有著不可忽視的聯(lián)系。KAWAI等[18]利用4 a 的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)研究了西太平洋DSST 的時(shí)空變化,指出DSST 不能直接對(duì)MJO作出響應(yīng)但受MJO 影響。BERNIE 等[19]指出DSST會(huì)影響西太平洋暖池上空的大氣,SST 的晝夜變化受MJO 調(diào)節(jié),因此增加了對(duì)MJO 不同階段的季節(jié)內(nèi)SST 響應(yīng)。楊洋等[20]利用7 a 的浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)采用合成分析的方法研究了MJO 對(duì)DSST 特征的影響,指出DSST與MJO對(duì)流呈直接反位相關(guān)系,即對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)時(shí)DSST 弱,對(duì)流活動(dòng)弱時(shí)DSST 強(qiáng),受MJO的影響印度洋DSST具有顯著的季節(jié)內(nèi)變化特征。GE 等[21]的模擬結(jié)果表明DSST 分辨率的改善有利于熱帶MJO 的觀測(cè)和模擬。WELLER 等[22]研究了阿拉伯海上層海洋對(duì)季風(fēng)的響應(yīng),西南季風(fēng)期間較強(qiáng)的風(fēng)強(qiáng)迫使DSST 有所減小。SALISBURY等[23]認(rèn)為DSST 及其晝夜周期變化調(diào)節(jié)了界面處的海氣交換,理解這種變化可以對(duì)上層海洋和大氣狀態(tài)的預(yù)測(cè)產(chǎn)生積極影響。CLAYSON 等[5,24]認(rèn)為在估算海表熱量時(shí)使用省略DSST 信號(hào)的SST 數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生很大的誤差,不包含DSST 的海洋模型可能會(huì)高估因混合引起的冷卻效應(yīng)和SST 的東西梯度差異,從而影響對(duì)ENSO 的判斷。TIAN 等[25]通過(guò)模擬SST 的日變化發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾期間的DSST 通常比拉尼娜期間更強(qiáng)。
目前,關(guān)于DSST 的研究大多集中在熱帶和副熱帶地區(qū),尤其是天氣系統(tǒng)頻發(fā)的太平洋和季風(fēng)現(xiàn)象明顯的印度洋,且數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度多局限在10 a左右,少有長(zhǎng)時(shí)間尺度的相關(guān)研究。南海作為我國(guó)近海中唯一處于熱帶的海域,有著明顯的DSST 現(xiàn)象,但針對(duì)南海DSST 變化的相關(guān)研究卻十分有限。受東亞季風(fēng)影響,強(qiáng)烈的水汽輸送和海氣耦合使南海的海氣相互作用活躍,導(dǎo)致南海DSST 具有明顯的時(shí)空分布特征[26]。臧楠[27]利用觀測(cè)數(shù)據(jù)分析了南海季風(fēng)前后DSST 的特征變化,指出夏季風(fēng)爆發(fā)前SST 存在規(guī)則的日變化趨勢(shì),季風(fēng)爆發(fā)后SST 日變化曲線變得不規(guī)則。TU 等[28]制作了南海地區(qū)4 a的SST 數(shù)據(jù)集并對(duì)DSST 做了簡(jiǎn)單分析,得出南海地區(qū)SST 呈類似正弦波的日循環(huán)周期,春季海溫日變化現(xiàn)象明顯。林銳等[29]簡(jiǎn)單分析了南海DSST 的時(shí)空特征,認(rèn)為其在時(shí)間分布上冬季最小、春季最大,在空間分布上南高北低、東高西低。南海受西南夏季風(fēng)控制,YAN 等[30]的研究表明在西南夏季風(fēng)期間,由于季風(fēng)在建立過(guò)程中被越南地區(qū)的山脈遮擋,南海西部山脈背風(fēng)處的DSST 相對(duì)較大。 除上述特征外,YAN 等[31]還發(fā)現(xiàn)南海DSST 存在著年周期和半年周期,與DSST 年周期的振幅相比,半年周期振幅以17°N 為分界,17°N 以北的半年周期振幅小得多。
綜上所述,受限于長(zhǎng)時(shí)間序列高覆蓋率的高頻SST 數(shù)據(jù)的缺失,目前針對(duì)南海地區(qū)DSST 的研究還比較少,且研究結(jié)論也存在一定的不確定性。本文將采用國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心時(shí)間跨度為38 a的長(zhǎng)時(shí)間序列高分辨率逐時(shí)SST 數(shù)據(jù)和歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的ERA5(The Fifth Generation ECMWF Reanalysis for the Global Climate and Weather,ERA5)再分析數(shù)據(jù)集,對(duì)南海海域DSST 的時(shí)空變化特征進(jìn)行研究,并探討其影響因素。
本文使用的數(shù)據(jù)包括國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心制作的全球高分辨率逐小時(shí)SST 數(shù)據(jù)以及ECMWF的ERA5再分析數(shù)據(jù)集。
高分辨率逐小時(shí)SST 數(shù)據(jù)為國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心研制的MLSST(Mixed-Layer Model Sea Surface Temperature,MLSST)[15]數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)水平分辨率為0.312 5°×0.312 5°,時(shí)間分辨率為逐小時(shí),數(shù)據(jù)覆蓋全球范圍。MLSST 數(shù)據(jù)由國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心開發(fā)的上層海洋混合層模式計(jì)算得到,其在天氣和氣候尺度上均具有較好的刻畫能力,與浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比,平均偏差為-0.26~0.40 ℃。本研究中,該數(shù)據(jù)的使用時(shí)段為1982—2019 年,共計(jì)38 a,用于分析南海區(qū)域DSST的時(shí)空變化特征。
ERA5 再分析數(shù)據(jù)是ECMWF 的第五代全球氣候和天氣的再分析數(shù)據(jù),也是最新一代再分析數(shù)據(jù)。ERA5 數(shù)據(jù)覆蓋全球,具有0.25°×0.25°的水平分辨率、37 層標(biāo)準(zhǔn)氣壓層的垂直分辨率和逐時(shí)分辨率[32]。ERA5 產(chǎn)品比之前推出的ERA-Interim 等產(chǎn)品有著更高的水平和垂直分辨率,還提供了更多參量以供研究[33]。本文使用的海表風(fēng)場(chǎng)、短波輻射通量、長(zhǎng)波輻射通量、潛熱通量及感熱通量數(shù)據(jù)資料均來(lái)自ERA5 逐小時(shí)再分析資料,時(shí)間長(zhǎng)度與MLSST 一致(1982—2019 年),該數(shù)據(jù)用于分析南海區(qū)域DSST特征的影響因子。
圖1 為1982—2019 年南海區(qū)域(105°~125°E,0°~25°N)DSST 日變化幅度的氣候平均態(tài)。該區(qū)域DSST 平均為0.56 ℃,隨緯度總體呈明顯的北低南高的分布型態(tài),且大值區(qū)分布在沿岸近海和10°N以南地區(qū),開闊海域及10°N 以北地區(qū)的DSST 相對(duì)較小。10°N 以南地區(qū)的DSST 氣候態(tài)大多在0.6 ℃及以上,以北地區(qū)多為0.4~0.5 ℃。沿岸近海地區(qū)的DSST氣候態(tài)通??蛇_(dá)到0.6 ℃甚至更高,開闊海洋處的DSST約為0.5 ℃。
圖1 1982—2019年南海海表溫度日變化氣候平均態(tài)(單位:℃)Fig.1 Climatological mean state of DSST in the South China Sea during 1982—2019(unit:℃)
已有研究表明,中低緯海域的DSST 幅度通常不超過(guò)1 ℃,DSST 大于1.5 ℃的日增暖現(xiàn)象在中低緯并不常見(jiàn)[14]。圖2分別統(tǒng)計(jì)了1982—2019年南海DSST 幅度超過(guò)0.5 ℃、1.0 ℃、1.5 ℃的事件發(fā)生頻率的空間分布,結(jié)果表明不同空間范圍的發(fā)生頻次略有差異,但共同點(diǎn)是離岸開闊洋面的DSST 更穩(wěn)定。南海具有廣闊的洋面,SST變化相對(duì)穩(wěn)定,僅有約30%的DSST>0.5 ℃。在10°N 以南海域,DSST>0.5 ℃的事件發(fā)生更加頻繁,與我國(guó)大陸南部近岸沿海地區(qū)的發(fā)生頻次相近,幾乎達(dá)到了35%以上。DSST>1.0 ℃的現(xiàn)象并不少見(jiàn),10°N 以南海域大約有至少10%的發(fā)生概率。DSST>1.5 ℃的現(xiàn)象相對(duì)減少,空間分布顯示其與DSST>1.0 ℃和DSST>0.5 ℃的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相似,近岸沿海處DSST比開闊海洋變化更劇烈。
圖2 1982—2019年南海海表溫度日變化超過(guò)不同溫度的事件發(fā)生頻率的空間分布(單位:%)Fig.2 Spatial distribution of the frequency of events with DSST exceeding different temperature in the South China Sea during 1982—2019(unit:%)
圖3 為南海DSST 多年平均逐月的空間分布。從圖中可以看出,南海DSST 呈現(xiàn)顯著的季節(jié)變化特征,總體表現(xiàn)為DSST 在春季達(dá)到峰值,冬季達(dá)到谷值。南海冬季DSST 為一年的最低值,約為0.2~0.3 ℃,其后緩慢增強(qiáng),3月進(jìn)入春季后DSST迅速增強(qiáng),并在4 月達(dá)到一年之中的最大值(0.7 ℃左右),而后夏季一直穩(wěn)定在0.5 ℃左右且隨月份增加有緩慢的減弱趨勢(shì),但在9月入秋后有小幅度回升,10月開始持續(xù)呈減弱趨勢(shì)直至12月。冬季,沿岸近海的DSST 與離岸開闊海洋差別不大,但在另外三季,由于大陸和海洋之間存在熱力差異,沿岸近海和離岸遠(yuǎn)海的DSST不同,其中春季DSST在離岸開闊洋面處比沿岸近海更大,夏季和秋季沿岸近海處的DSST明顯高于離岸開闊海洋。
圖3 1982—2019年南海海表溫度日變化逐月分布(單位:℃)Fig.3 Monthly DSST in the South China Sea during 1982—2019(unit:℃)
YANG 等[17]通過(guò)敏感性試驗(yàn),驗(yàn)證了6 種強(qiáng)迫場(chǎng)對(duì)孟加拉灣DSST 變化的影響,發(fā)現(xiàn)短波輻射通量的日變化和風(fēng)應(yīng)力是影響DSST 的主要因素,長(zhǎng)波輻射通量、感熱通量、潛熱通量對(duì)DSST 也存在著不可忽視的影響。由于夜間不存在短波輻射,因此只需考慮綜合輻射通量對(duì)海溫日變化的影響。本文在考察南海區(qū)域DSST 季節(jié)變化的影響因子時(shí)除了考慮海表風(fēng)速外,還將短波輻射通量、長(zhǎng)波輻射通量、感熱通量和潛熱通量的作用效果疊加為凈輻射通量進(jìn)行分析。
高輻射、低風(fēng)速可以使熱量盡可能地聚集在海表[2],高輻射持續(xù)對(duì)海表進(jìn)行加熱,低風(fēng)速導(dǎo)致的弱湍流混合抑制了從海面向下的熱量傳輸[34],故SST在海表風(fēng)弱且輻射變化強(qiáng)時(shí)變化更大。圖4 和圖5分別為1982—2019 年南海凈輻射通量日變化和平均海面風(fēng)速的季節(jié)變化。從圖中可以看出,凈輻射通量日變化的季節(jié)變化特征與南海DSST 的季節(jié)變化特征具有一致的變化趨勢(shì),最大值都出現(xiàn)在春季的4月,最小值出現(xiàn)在冬季;而平均海面風(fēng)速的季節(jié)變化特征則呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì),最小值出現(xiàn)在春季,大值區(qū)域出現(xiàn)在夏季和冬季。南海季風(fēng)在風(fēng)速影響南海DSST 的過(guò)程中起重要作用,在季風(fēng)建立期間,南海上方的平均緯向風(fēng)由東風(fēng)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的西風(fēng),海表面風(fēng)速變?nèi)酰藭r(shí)南海DSST 達(dá)到全年最高值。上述結(jié)果表明,春季是一年中凈輻射通量日變化幅度最大但風(fēng)速最小的季節(jié),這導(dǎo)致南海區(qū)域DSST 在春季最大;冬季則相反,由于冬季南海海表的凈輻射通量日變化最低,而強(qiáng)風(fēng)又加劇了海表的熱損失,進(jìn)而抑制了DSST[4],這是南海DSST最小值發(fā)生在冬季的原因。
圖4 1982—2019年南海海表凈輻射通量日變化逐月分布(單位:W/m2)Fig.4 Monthly diurnal variation of net radiation flux in the South China Sea during 1982—2019(unit:W/m2)
圖5 1982—2019年南海海表風(fēng)速逐月分布(單位:m/s)Fig.5 Monthly distribution of sea surface wind speed over the South China Sea from 1982 to 2019(unit:m/s)
南海位于季風(fēng)區(qū),夏季風(fēng)對(duì)南海區(qū)域的天氣和氣候變化具有重要影響。采用張莉萍等[35]對(duì)南海夏季風(fēng)建立與結(jié)束日期的定義,計(jì)算了1982—2019年南海夏季風(fēng)建立和結(jié)束的時(shí)間序列距平(見(jiàn)圖6)。從圖中可以看出,南海夏季風(fēng)的爆發(fā)時(shí)間平均在每年的第28.29 候,即五月,而結(jié)束平均在每年的第52.89 候,即9 月,季風(fēng)爆發(fā)的時(shí)間前后浮動(dòng)通常不超過(guò)6候(一個(gè)月)。南海的夏季有著一年中最長(zhǎng)的日照時(shí)間和最強(qiáng)烈的短波輻射,但是由于夏季風(fēng)為南海上方帶來(lái)了對(duì)流降雨和強(qiáng)烈的表面風(fēng),引起了強(qiáng)烈的水汽輸送[36],導(dǎo)致到達(dá)海表面的短波輻射較少,進(jìn)而導(dǎo)致南海DSST 的幅度在夏季反而不大。季風(fēng)結(jié)束時(shí)間的前后浮動(dòng)比建立時(shí)間偏小,通常不會(huì)超過(guò)4 候,因此從9 月開始,風(fēng)速逐漸減小,南海上方的平均緯向風(fēng)由西風(fēng)逐漸重新轉(zhuǎn)為東風(fēng),隨著季風(fēng)逐漸結(jié)束,南海DSST 在逐漸降低的過(guò)程中有回升現(xiàn)象。
圖6 1982—2019年南海季風(fēng)爆發(fā)(a)和結(jié)束(b)的時(shí)間序列距平Fig.6 Time series anomalies of the onset(a)and the offset(b)of monsoon in the South China Sea during 1982—2019
南海區(qū)域SST 呈現(xiàn)顯著的日循環(huán)特征(見(jiàn)圖7),即平均在08 時(shí)(北京時(shí),下同)左右達(dá)到一天中的谷值,而在16 時(shí)左右達(dá)到峰值,其中DJF 代表12月—次年2 月,MAM 代表3—5 月,JJA 代表6—8月,SON 代表9—11 月。SST 日循環(huán)還表征出季節(jié)差異性,春季DSST 相對(duì)劇烈,幅度最大,而冬季DSST相對(duì)穩(wěn)定,幅度最小。
圖7 1982—2019年南海海表溫度日循環(huán)Fig.7 Diurnal cycle of sea surface temperature in the South China Sea during 1982—2019
為了探究影響南海區(qū)域SST 日變化的成因,分別分析了南海區(qū)域平均海表凈輻射通量日循環(huán)(見(jiàn)圖8)和海表風(fēng)速日循環(huán)(見(jiàn)圖9)變化。
圖8 1982—2019年南海凈輻射通量日循環(huán)Fig.8 Daily cycle of net radiation flux over the South China Sea during 1982—2019
圖9 1982—2019年南海海表風(fēng)速日循環(huán)Fig.9 Diurnal circulation of sea surface wind speed over the South China Sea from 1982 to 2019
南海區(qū)域平均海表凈輻射通量具有明顯的日變化特征。18 時(shí)—次日08 時(shí)海表一直向外散發(fā)熱量,08—18 時(shí)海表向內(nèi)吸收熱量,且在每日14 時(shí)左右達(dá)到峰值,由于海洋的熱容較大,SST對(duì)凈輻射通量的響應(yīng)存在1~2 h 的延遲。從日出開始,海表開始吸收來(lái)自太陽(yáng)的短波輻射,來(lái)自外界的輻射持續(xù)對(duì)海表進(jìn)行加熱,使SST 持續(xù)升高;午后,凈輻射通量達(dá)到一天中的最大值,隨后開始逐漸減小,但由于海表還未將吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為自身的熱能,故此時(shí)海表仍處于升溫狀態(tài);隨著地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的凈輻射通量逐漸減小,海表也開始隨之降溫;日落后短波輻射加熱消失,海面上的大氣持續(xù)凈熱損失使SST持續(xù)下降,夜間下降的幅度小于白天。
南海海面風(fēng)速在一天中的變化較小,對(duì)SST 日循環(huán)的影響也相對(duì)較小。結(jié)合凈輻射通量日循環(huán)特征的季節(jié)變化來(lái)看,春季風(fēng)速低、輻射強(qiáng)的特征再次得到證明,因此南海在春季具有最大的DSST;冬季的風(fēng)速雖然與夏季相差不大,但凈輻射通量日變化比其他兩個(gè)季節(jié)小的多;秋季受季風(fēng)轉(zhuǎn)向的影響,風(fēng)速比夏季和冬季小,但比春季大得多。這表明風(fēng)速對(duì)DSST 的影響是長(zhǎng)期持續(xù)的,短期內(nèi)很難有所體現(xiàn)。
圖10 統(tǒng)計(jì)了南海SST 到達(dá)每日峰值和谷值時(shí)間的空間分布。與海表凈輻射通量和海表風(fēng)速日循環(huán)的結(jié)果一致,SST 的峰值出現(xiàn)在16 時(shí)左右,谷值出現(xiàn)在08 時(shí)左右。SST 的峰值與谷值在東西經(jīng)向上都存在時(shí)間變化,西部到達(dá)每日峰值和谷值的時(shí)間比東部晚1 h 左右,這是由于地球自轉(zhuǎn)引起經(jīng)度每15°相差1 h 導(dǎo)致的;南北緯向上的差異不是很明顯。由于大陸和海洋之間存在熱力差異,在由于短波輻射不足使得開闊海洋迅速作出響應(yīng)并開始呈現(xiàn)降溫趨勢(shì)的同時(shí),大陸仍在加熱近岸沿海處的海洋;早晨在開闊海洋已經(jīng)開始吸收短波輻射而升溫時(shí),大陸仍在吸收來(lái)自沿岸近海的熱量,因此沿岸近海SST到達(dá)峰值(谷值)的時(shí)間比開闊海洋要晚。
圖10 1982—2019年南海海表溫度到達(dá)日最大值(a)和最小值(b)的空間分布Fig.10 Spatial distribution of daily maximum(a)and minimum(b)sea surface temperature in the South China Sea during 1982—2019
本文利用國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心的高分辨率長(zhǎng)時(shí)間逐時(shí)SST數(shù)據(jù)研究了南海區(qū)域SST日變化的時(shí)空分布特征,并使用與ECMWF 同時(shí)段的ERA5再分析數(shù)據(jù)探討了SST 日變化特征的影響因素。主要結(jié)論如下:
①南海DSST 平均為0.56 ℃,總體呈現(xiàn)南高北低的緯向分布特征,DSST 高于1.0 ℃的事件時(shí)有發(fā)生,但是高于1.5 ℃的事件則相對(duì)較少。
②南海海域的DSST 存在顯著的季節(jié)變化特征,通常在春季(4 月)達(dá)到峰值,而在冬季(12 月、1月)達(dá)到谷值。DSST 的季節(jié)變化主要受凈輻射通量日變化和海面風(fēng)速的季節(jié)變化影響,其與前者的季節(jié)變化呈現(xiàn)一致性,而與后者的季節(jié)變化則相反。南海季風(fēng)在DSST 的季節(jié)變化中也扮演著重要的角色。
③南海海域SST 具有顯著的日循環(huán)特征,平均在08 時(shí)左右達(dá)到一天中的谷值,而在16 時(shí)左右達(dá)到峰值。SST的日循環(huán)主要受海表凈輻射通量日循環(huán)的影響,海表風(fēng)速的日循環(huán)對(duì)其影響相對(duì)較小。
本文僅從凈輻射通量日變化、海表風(fēng)速和南海夏季風(fēng)幾個(gè)方面研究了其對(duì)南海DSST 的影響。有研究表明其他影響因素諸如降水、云量、海水的渾濁度等[9,17-18]對(duì)DSST的影響效果雖然不如凈輻射和海表風(fēng)速,但可能也是不可忽略的,未來(lái)將進(jìn)一步深入開展此方面的研究。另外,除了DSST 的時(shí)空變化特征外,其長(zhǎng)期趨勢(shì)及其對(duì)區(qū)域天氣和氣候的影響也是非常重要的問(wèn)題,這些研究將在今后的工作中進(jìn)一步開展,以便更全面地理解南海DSST 在區(qū)域天氣和氣候中的重要作用。