（物理海洋學(xué)專業(yè)論文）南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析.pdf

南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 專業(yè)：物理海洋學(xué) 姓名：聶宇華 指導(dǎo)老師：詹杰民( 教授) 摘要 本文首先對南海的環(huán)流、潮汐潮流和溫度結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀做了介紹，接著詳細(xì)介紹了 普林斯頓海洋模式( p o m ) 的結(jié)構(gòu)。p o m 模式采用垂向。分層，能較好地反映南海大陸架 地形。另外，模式還采用自由表面以及既能描述重力外波又能描述海洋內(nèi)波的原始方程模式， 這些特點都使它能適用于南海。本文利用p o m 模式，對南中國海9 8 。e - 1 2 6 。e ，3 。s 2 6 。n 的范圍進(jìn)行環(huán)流和溫度結(jié)構(gòu)的模擬。采用真實的地形數(shù)據(jù)，計算區(qū)域右邊界的上半部分 設(shè)置為開邊界，其它邊界都設(shè)置為封閉邊界。模擬從靜止的海洋開始，以1 月的月平均溫鹽 數(shù)據(jù)為初始場，在1 2 個不同的月平均風(fēng)場的驅(qū)動下，模式穩(wěn)定地模擬了四個模式年，從第 三年開始進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。模擬結(jié)果和前人的模擬與實測結(jié)果吻合良好。我們首先討論了南海 環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)的時空演變過程：冬季南海主要被一個大的氣旋式環(huán)流占據(jù)，夏季主要呈大的 反氣旋式環(huán)流。春季和秋季是季風(fēng)轉(zhuǎn)換季節(jié)，南海環(huán)流在受到上一個季節(jié)影響的同時也向下 一個季節(jié)的典型流態(tài)轉(zhuǎn)換，并由多個渦旋組成。在此基礎(chǔ)上，論文系統(tǒng)討論了南海冷渦、暖 流、黑潮入侵和西邊界流的強化等重要現(xiàn)象，并對其形成機制和影響因素進(jìn)行了探討。由于 冬季表層漂流的掩蓋，南海暖流在春季才開始明顯的出現(xiàn)在表層。黑潮入侵冬季最強，但次 表層并沒有明顯的黑潮入侵現(xiàn)象。冬夏兩季都有明顯的西邊界流強化現(xiàn)象。另外，地形條件， 氣候條件和邊界條件的選取，都會影響到南海的環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征。 關(guān)鍵詞：環(huán)流；熱結(jié)構(gòu)：南海；普林斯頓海洋模式 n u m e r i c a ls i mu l a t i o na n d a n a l y s i s o f t h ec i r c u l a t i o n sa n d t h e r m o s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c so f t h es o u t hc h i n as e a m a j o r gp h y s i c a lo c e a n o g r a p h y n a m e ：n i ey | u h u a s u p e r v i s o r ：p r o f z h a nj i e m i n a b s t r a c t t h er e s e a r c h e sf o c u s e do nc i r c u l a t i o n s ，t i d e ，t i d a lc u r r e n ta n dt h e r m a ls t r u c t u r a lo ft h es o u t h c h i n as e a ( s c s ) a r ef i r s ts u m m a r i z e di nt h ep r e s e n tt h e s i s t h es t r u c t u r eo ft h ep r i n c e t o no c e a n m o d e l ( p o m ) i st h e nd e s c r i b e di nd e t a i l b yu s i n gp o m ，t h ec i r c u l a t i o na n dt h e r m a ls t r u c t u r eo f t h es c si nt h ed o m a i n9 8 0e 12 6 0e 3 。s 2 6 0na r es i m u l a t e d r e a lt o p o g r a p h yd a t aa r e a d o p t e d t h eu p p e rh a l fo ft h er i g h tv e r t i c a lb o u n d a r yi ss e ta s a l lo p e nb o u n d a r yw h i l ea l lt h e o t h e rb o u n d a r i e sa r es e ta sc l o s e db o u n d a r i e s t h es i m u l a t i o ns t a r t sf r o mam o t i o n l e s so c e a n , a n d t h ea v e r a g et e m p e r a t u r ea n ds a l i n i t yd a t ao fj a n u a r ya r eu s e da st h ei n i t i a lf i e l d d r i v e nb yt h e12 d i f f e r e n tw i n df i e l d so ft h e1 2d i f f e r e n tm o n t h s t h em o d e lc a nr u ns t e a d i l yf o rf o u ry e a r s f r o m t h eb e g i n n i n go ft h et h i r dy e a r , s i m u l a t i o nr e s u l t sa r er e c o r d e da n da n a l y z e d t h er e s u l t sa g r e e q u i t ew e l lw i t he x i s t i n gs i m u l a t i o na n di ns i t uo b s e r v a t i o nr e s u l t si nt h el i t e r a t u r e s t h e nt h e t e m p o r a la n ds p a t i a le v o l u t i o np r o c e s s e so ft h ec i r c u l a t i o na n dt h e r m a ls t r u c t u r eo ft h es c sa r e f i r s td i s c u s s e d i nw i n t e rs e a s o n , t h es c si sd o m i n a t e db yab i gc y c l o n et y p ec i r c u l a t i o n ；i n s u m m e rs e a s o n , t h ec i r c u l a t i o ni so fa n t i c y c l o n et y p e s p r i n ga n da u t u m na r et h es e a s o n sw h e nt h e m o n s o o ns w i t c h e sd i r e c t i o n d u r i n gt h e s et w os e a s o n s ，t h ec i r c u l a t i o n sa r ea l s os w i t c h i n g d i r e c t i o n sa n dc o m p o s e do fm a n yv o r t i c e s a l s o , s e v e r a li m p o r t a n tp h e n o m e n a , i n c l u d i n gt h ec o l d v o r t e x ，w a r mc u r r e n t ，t h ei n v a s i o no f t h ek u r o s h i oa n dt h ee n h a n c e m e n to f t h ew e s tb o r d e rf l o w , a r es y s t e m a t i c a l l yd i s c u s s e da n dt h e i ru n d e r l y i n gf o r m a t i o nm e c h a n i s ma n di m p a c tf i c t o r sa r e i n v e s t i g a t e d d u et ot h es u r f a c ec i r c u l a t i o ni nw i n t e r , t h ew a r mc u r r e n td o e s n ta p p e a ru n t i ls p r i n g t h ei n v a s i o no ft h ek u r o s h i oi ss t r o n g e s ti nw i n t e r i nb o t hw i n t e ra n ds u m m e rs e a s o n s ，t h e r e e x i s t st h ep h e n o m e n o no ft h ee n h a n c e m e n to ft h ew e s tb o r d e rf l o w a d d i t i o n a l l y , t h et o p o g r a p h y c o n d i t i o n , c l i m a t ec o n d i t i o na n dt h ea d o p t i o no fd i f f e r e n tb o u n d a r yc o n d i t i o nc a n a l li n f l u e n c et h e c h a r a c t e r i s t i c so f t h ec i r c u l a t i o na n dt h e r m a ls t r u c t u r ea n da r ed i s c u s s e di nt h ep r e s e n tt h e s i s k e yw o r d s ：c i r c u l a t i o n s ；t h e r m a ls t r u c t u r a l ；t h es o u t hc h i n a s e a ；p o m i i i 論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨 立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論 文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文 的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本 人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名：瑰宕仟 日期：砷，年6 月占日 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 本人完全了解中山大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué) 校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國家主管部門或其指定機構(gòu)送交論文的電 子版和紙質(zhì)版，有權(quán)將學(xué)位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論 文進(jìn)入學(xué)校圖書館、院系資料室被查閱，有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入 有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用復(fù)印、縮印或其他方法保存學(xué)位論文。 學(xué)位論文作者簽名：韻辭導(dǎo)師簽名：務(wù)索、氏 日期：硼7 1 年月孕日 日期：加聽年二月q 日 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 1 緒論 1 1 引言 南海位于熱帶西太平洋的邊緣，是西太平洋最大的半封閉深水海盆，具有某 些大洋的特征，同時它不僅是聯(lián)接亞澳季風(fēng)的橋梁，也是典型的季風(fēng)區(qū)，并存在 顯著的局地性海氣相互作用【l 】。 海溫變化作為海氣相互作用的重要因子，不僅可以直接影響海洋上空的大 氣狀況，進(jìn)而制約中長期的天氣預(yù)報時效，而且可以通過直接影響海流而間接影 響氣候變化。而南海地區(qū)又是東亞大氣環(huán)流的熱量和水汽的重要源地之一，該地 區(qū)天氣系統(tǒng)的季節(jié)和年際變化以及海氣相互作用，對長期天氣過程有重要的影響 【2 】。因此對于南海熱結(jié)構(gòu)的研究具有重要的理論和實踐意義j 它的研究，不僅對 于海氣相互作用的清晰認(rèn)識有著推動作用，而且在對于海洋氣候直接或間接影 響到的漁業(yè)、通訊及海洋資源開發(fā)利用等等也具有重要的實用價值。 受到冬夏兩季方向相反的季風(fēng)的作用，南海的環(huán)流也呈現(xiàn)出相應(yīng)的特點，即 冬季呈大的氣旋式環(huán)流，夏季呈大的反氣旋式環(huán)流。但是，除了季風(fēng)這一重要因 素的影響，南海的環(huán)流結(jié)構(gòu)還受到包括地形、海岸線、太陽輻射等的聯(lián)合作用而 顯現(xiàn)出總體環(huán)流結(jié)構(gòu)中不同的中小尺度的流場結(jié)構(gòu)，包括暖流、局地渦旋、西邊 界流等。因此，詳細(xì)地研究和探討南海的流場結(jié)構(gòu)和影響因素也是非常必要的。 本文通過衛(wèi)星遙感資料與溫、流動力模式，模擬南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)的年循環(huán) 過程，這一嘗試對進(jìn)一步認(rèn)識南海的環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)具有重要意義。 1 2 南海概況 1 2 1 地理位置概況 南海因為是位于中國南邊的近海而得名( 地理位置如圖1 1 ) 。雖然近代有人 從英語s o u t hc h i n as e a 直接翻譯為南中國海，但中國仍采用南海作為官方名稱。 南海的北邊是我國廣東、海南、廣西、福建和臺灣四省一區(qū)，東南邊至菲律賓群 島，西南邊至越南和馬來半島，最南邊的曾母暗沙靠近加里曼丹島。以廣東省南 澳島到臺灣省本島南端( 一作經(jīng)澎湖到臺灣東石港) 一線同東海分界。中國近海 當(dāng)中，它的面積最廣，約有3 5 6 萬平方公里，相當(dāng)于1 6 個廣東省那么大。南海 南海環(huán)流手口熱結(jié)構(gòu)特征數(shù)值摧柑與# 析 出灶鄰接找圳蛙深的海，1 r 均水深約1 2 1 2 米，- l 部深海、r 原巾最深處迓5 5 6 7 米，比大陸卜兩減高原的商度還要大。 從爾海往南穿過獄長的臺灣海峽就進(jìn)入洶涌澎湃的南海了。南海足我國域 i 勻 、蛀人的海，也是儀次1 ：珊瑚海和剮拉伯海的1 i t 界第二大陸緣海。南海位j 耐a 、p 洋和印度洋之問的航運要沖在經(jīng)濟上、網(wǎng)防卜都共有重要的意義。 山于南海四劇大 b 分足r 島和島嶼，因此陸地面積與海洋帽比，顯得很小。 注入m 海的河流人 1 1 分都分巾j ：北部，主要有珠江、紅河、湄公河、湄南河等。 山于這些河的臺沙雖很小，所以海嗣水深的南海一股都暈現(xiàn)碧綠或深藍(lán)色。南海 地處低緯度地域，是我國海k 中氣候最暖的熱帶深海。南海海水表層水溫較高( 2 5 2 8 ) ，年溫差較小( 3 - - 4 ) ，終年高溫高濕k 夏無冬。南海赫度約3 5 ， 潮差2 米。 | 生| l - 1 南海地理能：苒! 圖 南海處于熱帶的這種自然地理位置，適于珊瑚繁殖。在海底高臺卜，形成了 很多肛l 光綺昕的珊瑚島，如東沙群島、西沙群島、巾沙群島和南沙群島。南海諸 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 島很早就被我國勞動人民發(fā)現(xiàn)與開發(fā)，是我國領(lǐng)土不可分割的一部分。除了明媚 的風(fēng)光，南海水產(chǎn)業(yè)非常豐富，盛產(chǎn)海龜、海參、牡蠣、馬蹄螺、金槍魚、紅魚、 鯊魚、大龍蝦、梭子魚、墨魚、魷魚等熱帶名貴水產(chǎn)。 1 2 2 海底地形 南海是較為少見的半封閉海域。它的周圍，除了臺灣海峽、呂宋海峽和馬六 甲海峽等少數(shù)幾個海峽與熱帶太平洋和印度洋相通之外，其余基本都被大陸或洋 中陸地所包圍。并且，呂宋海峽是南海與其他大洋相通的唯一深水通道。南海的 海底地形也頗為特殊，其北部和中部是碗狀的深水區(qū)，西部是寬闊的大陸架，南 部是淺海，東部是洋中島嶼且無大陸架【3 】。 1 2 3 南海的構(gòu)造演化 一、南海地區(qū)的構(gòu)造單元如下 4 1 ： 1 、北部灣盆地 該盆地可劃分出三個由斷塊分隔的“凹陷 。 1 ) 填充白堊紀(jì)至始新世紀(jì)沉積物的n e s w 向凹陷； 2 ) 填充漸新世紀(jì)沉積物的e w 向凹陷； 3 ) n e s w 向構(gòu)造橫切e w 向構(gòu)造的復(fù)合型凹陷。 這些凹陷都被白堊紀(jì)漸新世紀(jì)沉積物沖填。 2 、文昌b 凹陷 它是一個向西傾斜的半地塹，位于珠江口盆地西南端和海南島東側(cè)。半地塹 的基底剖面是由晚侏羅紀(jì)世至早第三紀(jì)裂陷陸殼組成，基底上的凹陷發(fā)育過程可 分為三個階段： 1 ) 凹陷盆地的發(fā)育年代主要是始新紀(jì)。在一些凹陷盆地內(nèi)有以粗粒、非海 相碎屑到厚層湖泊相頁單元的沉積； 2 ) 文昌b 凹陷的裂谷活動始于早漸新紀(jì)，雖然單個斷裂、地壘和地塹的主 要走向為e w 走向，但是，整個凹陷帶走向為n e e s w w ； 3 ) 雖然各種斷裂能夠分開，但在漸新紀(jì)最早期，斷裂活動相對減弱。本區(qū) 有幾條e w 走向滑斷層帶，常難以與正斷層區(qū)分。 3 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 3 、珠江口盆地 它位于華南地塊與南海北部的大陸架上。在盆地內(nèi)可觀察到三組不同的斷 裂，即n e s w 向、e w 向、n w - s w 向。在盆地西端，靠近文昌b 凹陷的斷層 走向主要是n e s w 向。珠江口盆地在三次構(gòu)造演化階段形成了三套沉積旋回和 三次沉積中心的遷移。 1 ) 從晚白堊紀(jì)至始新世，許多n e 。s w 向正斷層由于局部地區(qū)上升導(dǎo)致了地 塹的形成； 2 ) 從漸新世至中新世，在沉積階段就形成了幾條主要的e w 走向的斷層。 3 ) 從晚中新世至第四紀(jì)，斷裂活動增多，這一階段發(fā)育了許多主要走向為 n w - s w 新斷層，某些老正斷層重新活動，其走向與原先的走向相同。 4 、東沙島 它位于珠江口鹽地南緣，是一個處在珠江口盆地與南海甕地之間的構(gòu)造高 地，構(gòu)造傾向西南。該區(qū)有2 1 3 千米厚的第三系沉積物，基底由中性至酸性中 生代侵入巖和沉積物組成。已見到的斷層走向主要是n e s w 向，少量的為 n w - s e 向，所有斷層都是正斷層。 其地質(zhì)發(fā)育有三個階段： 1 ) 早始新世的早期上升階段 2 ) 中期下降階段 3 ) 中中新世的整個地區(qū)上升。 5 、臺南盆地 它位于珠江口盆地東側(cè)的陸架，在臺灣西南約2 0 千米，地內(nèi)有兩組正斷層， 一組為n e s w 走向，一組為n e e s w w 走向。j 下斷層基底斷裂作用分為兩個階 段，第一階段發(fā)生在晚始新世至早漸新世，而第二階段發(fā)生在中至晚中新世。 6 、危險灘 它位于加里曼丹北部的禮樂灘和納土鄂群島之間的南海南端，由許多淺而出 露的礁島組成。據(jù)s o n n e 調(diào)查船1 9 8 2 年和1 9 8 3 年的調(diào)查結(jié)果，在危險灘有5 個區(qū)域不整合：白堊紀(jì)一早第三紀(jì)不整合、中一上漸漸世不整合、早中新世不整合、 中中新世不整合和中新世上新世不整合。 7 、中沙灘和西沙群島 4 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 在海南島東南部岸外和中沙灘之間有幾個沉積盆地。老第三系沉積物主要限 于斷層為界的裂谷谷中。老第三系沉積物等厚圖一般為n e s w 走向，相反的， 中新世沉積等厚圖則顯示為e w 分布，上新世與第四紀(jì)沉積物等厚圖顯示 n e s w 向分布。 據(jù)h o l l o w a y ( 1 9 8 2 ) ，在古新世，禮樂灘和中沙灘裂離亞洲大陸的南緣，變成 了亞洲大陸外緣的微型陸塊。這些陸塊東南方向的洋殼沿著加里曼丹和巴西望西 北緣發(fā)生了俯沖。 二、南海盆地的構(gòu)造模式 目前，至少有三種解釋南海構(gòu)造演化的觀點。第一種學(xué)派認(rèn)為，南海盆地中 部呈s n 向張開發(fā)生在中漸新世早中新世。其后，約在2 1 2 0 m a 包括西南部的 次級海盆，變?yōu)榇篌w呈n w - s w 向的拉張。第二種學(xué)派認(rèn)為，西南部次級盆地開 啟在先，早于漸新世，隨之在3 2 1 7 m a 之間東部次級盆地發(fā)生海底擴張。第三 種學(xué)派認(rèn)為，整個南海盆地的開啟都是n w - s e 向的，目前在南海中部出現(xiàn)的e w 向海洋磁場常使人產(chǎn)生誤解。 區(qū)域構(gòu)造史上支持上述假說中的前兩種。首先，資料表明，從古生代起亞洲 東南部與東部就存在著地殼薄弱帶，其主要走向為n e s w 。其次，早第三紀(jì)或 更老的洋殼從現(xiàn)今的華南外陸緣延續(xù)至加利曼丹西北部，這些早期的洋殼推測可 能沿巴拉望海槽分布，并俯沖于西北蘇祿海盆地之下。 1 2 4 南海的氣候概況 南海和南海諸島全部在北回歸線以南，接近赤道，屬赤道帶、熱帶海洋性季 風(fēng)氣候。其氣候特征包括【5 】： ( 1 ) 終年高溫。由于南海海域接近赤道，接受太陽輻射的熱量較多，所以 整體氣溫較高。年平均氣溫在2 5 - 2 8 。c 。最冷的月份平均溫度也在2 0 c 以上，最 熱時極端達(dá)3 3 左右。氣溫雖高，但有廣闊的海洋及強勁的海風(fēng)調(diào)節(jié)，并無酷 熱。一年中氣溫變化不大，溫差較小。冬季來自蒙古高原的冷空氣進(jìn)入南海時， 勢力已大大減弱，對南海諸島的氣候的影響不大，冬季仍似初夏，正所謂“四時 皆夏 ，同時，南海表層海水溫度也較高。北部2 3 - 2 5 ，中部2 6 2 7 ，南部 5 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 2 7 - 2 8 ；且季節(jié)的變化也不大。 ( 2 ) 雨量充沛。廣闊的南海和西太平洋有豐富的水汽來源，大量水汽受各 種各樣條件的作用形成豐沛的降水。其中臺風(fēng)雨約占三分之一。南海諸島年平均 降雨量在1 3 0 0 毫米以上。但是雨量的季節(jié)分配不均勻，具有集中于夏半年的特 點。如西沙群島的永興島年降雨量1 3 9 2 毫米，而在6 月至1 0 月的降雨量卻達(dá) 1 0 4 0 毫米，占全年降雨量的七成多。 ( 3 ) 季風(fēng)明顯。南海熱帶海洋性季風(fēng)氣候非常明顯，每年1 0 月以后，從西 伯利亞和蒙古高原吹來的冬季氣流不斷奔向我國南方海洋。所以南海與南海諸島 每年1 1 月至次年3 月盛行東北季風(fēng)；每年4 月開始，南海與南海諸島轉(zhuǎn)而受熱 帶與赤道海洋氣團的影響，5 月至9 月盛行西南季風(fēng)；4 月和1 0 月是季風(fēng)轉(zhuǎn)換時 期。受其影響，南海的海流也有明顯的季風(fēng)特點，夏天流向東北，冬天流向西南。 ( 4 ) 受臺風(fēng)影響。南海諸島在夏秋兩季還常受臺風(fēng)影響。這些臺風(fēng)七成來 自菲律賓以東的西太平洋面和加羅林群島附近洋面，三成源自南海的西沙群島和 中沙群島附近海面。進(jìn)入南海的臺風(fēng)對南海諸島的影響非常巨大。臺風(fēng)風(fēng)力狂虐， 裹挾暴雨，掀起巨浪，往往對海上航運、海上生產(chǎn)和海島建設(shè)造成一定的災(zāi)害。 但是，臺風(fēng)也有其有利的一面，它使南海諸島、海南島以及我國東南大部分地區(qū) 上空形成豐沛的降水過程，對解除干旱或緩解旱象起很大作用。 1 3 本文的研究內(nèi)容 就中國海而言，南海不但最大最深，而且也是調(diào)查研究最為薄弱的海域。雖 然從1 8 4 2 年起國外對南海的調(diào)查研究已經(jīng)開始，但以往的調(diào)查研究大都比較零 星，且以陸架淺水區(qū)為主。對于南海環(huán)流的研究，7 0 年代以前多以船舶漂移資 料、海面盛行風(fēng)資料來研究表層流的分布和變化；7 0 年代以后，除了以動力計 算方法結(jié)合溫、鹽度等分布繼續(xù)研究南海的中、上層海流外，亦已展開南海海流 的數(shù)值模擬并取得了一些有意義的結(jié)果 6 1 。 由于南海海域?qū)拸V，并且缺乏實際觀測資料，因此用數(shù)值模擬是經(jīng)濟又實用 的方法之一。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，用實際觀測資料加以驗證，不斷改進(jìn)、修正 數(shù)值模擬的結(jié)果，使其能夠反映實際運動狀態(tài)，則是我們最終目的。本文主要從 當(dāng)前南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)研究中的幾個熱點問題著手，分別進(jìn)行較為深入的探討并 6 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 采用p o m 模式對問題進(jìn)行定量的研究。這在一定程度上可以代替昂貴的實驗過 程。模式采用0 坐標(biāo)系，能較好地反映南海大陸架地形。另外，模式采用自由表 面以及既能描述重力外波又能描述海洋內(nèi)波的原始方程模式，因此可適用于低緯 和赤道地區(qū)。這些特點都使它能適用于南海7 1 。本文主要通過p o m 模式分析了 南海的暖流、冷暖渦旋、黑潮入侵等環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)的變化特征及其影響因素。 7 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 2 南海的環(huán)流、潮汐、熱結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展 2 1 南海環(huán)流的研究進(jìn)展 南海是連接太平洋和印度洋的一條重要通道，因此南海一直都備受國際學(xué)術(shù) 界和周邊國家的重視。對于超過地球總?cè)丝跀?shù)6 0 的南海周邊國家的社會、經(jīng)濟 與生活，南海地區(qū)海一氣相互作用的特點及其造成的深遠(yuǎn)影響至關(guān)重要。要 研究海氣相互作用，必須對南海海洋要素場的分布有較多了解。而海流在 海洋要素場結(jié)構(gòu)的形成中，起著主動的作用。因此，海洋環(huán)流不僅逐漸成為 物理海洋學(xué)的核心研究方向，而且也是海洋學(xué)研究的重點。當(dāng)前研究南海的海 流對國民經(jīng)濟和國防建設(shè)都具有重要意義。 南海的地形、動力和熱力結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜。海區(qū)內(nèi)島礁星羅棋布，四周又有 臺灣海峽、呂宋海峽、民都洛海峽、巴拉巴克海峽、卡利馬塔海峽和馬六甲海峽 與東海、太平洋、蘇祿海、爪哇海及印度洋相通，并與他們進(jìn)行水交換。但是， 除了呂宋海峽深度超過2 0 0 0 米、民都洛海峽超過1 0 0 0 米外，多數(shù)海峽深度不超 過1 0 0 米。由此可見，南海是一個封閉度很高的海【l 】。南海的海底地形也獨具特 色。其北部和南部多為寬廣的陸架，東側(cè)陸坡上卻自北向南的分布了呂宋海槽、 馬尼拉海溝和南沙海槽，中部是深海平原，陸坡區(qū)內(nèi)還佇立著東沙、西沙、中沙 和南沙群島等幾百座島礁。海面盛行冬強夏弱的冬、夏兩季季風(fēng)。由于南海( 包 括泰國灣) 跨越2 0 多個緯( 或經(jīng)) 距，因而冬夏兩季季風(fēng)的開始時間和結(jié)束時 間，南北可相差3 4 個月，特別在冬、夏兩季季風(fēng)轉(zhuǎn)換時期，同一時問南海海面 上會出現(xiàn)明顯不同的控制風(fēng)場，這也許是南海海面風(fēng)場的一個特點【2 j 。 南海地區(qū)獨特的地理特征以及多時空尺度大氣系統(tǒng)的共同作用決定了南海 環(huán)流形勢復(fù)雜多變【引。而影響其環(huán)流的決定性因素有三個：首先，不同季節(jié)的太 陽輻射情況通過決定南海水溫分布而決定海流中的密度流部分；另外，季風(fēng)是南 海表層海水運動的最直接強迫，它不單改變了海洋上層水溫分布，同時也是出現(xiàn) 局地冷暖中心的主要原因；最后，南海復(fù)雜的地理狀況也使其海流呈現(xiàn)多樣化。 除了上述的影響因素外，黑潮也是影響南海環(huán)流的重要因素，其作用主要通 過呂宋海峽實現(xiàn)【8 】。 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 按照對于南海環(huán)流的機理和影響因素的認(rèn)識程度，可以把人類對于南海環(huán)流 的認(rèn)識發(fā)展分為4 個階段： 第一階段是2 0 世紀(jì)6 0 年代以前。這時人們多以船舶漂移資料、海面盛 行風(fēng)資料來研究表層流的分布和變化，這些主要反映在各類航海圖冊中。 1 9 5 8 - - 一1 9 6 0 年在中國近海開展的大規(guī)模的全國海洋綜合調(diào)查，以及后 來由中國科學(xué)院、國家海洋局和水產(chǎn)部等單位相繼在南海進(jìn)行的一系列海 洋調(diào)查，都為了解南海局部海域的海流狀況奠定了基礎(chǔ)。 j a e d g e l l l l o 】等最先匯編了2 0 。n 以南的南海表層流圖。1 9 5 6 年， d a l e i h 在分析南海海面風(fēng)季節(jié)變化的基礎(chǔ)上，給出了南海各月的表層流圖。 稍后，w y r t k i 1 2 】于1 9 6 1 年發(fā)表了著名的n a g a 報告，認(rèn)為南海中主要有沿 風(fēng)向的漂流、水平環(huán)流和垂直環(huán)流三種不同流動，他給出的雙月南海表層流圖 至今在國內(nèi)外文獻(xiàn)中被廣泛引用。上述三份報告都表明，南海表層環(huán)流具 有明顯的季風(fēng)特性，即南海的表層流流向隨盛行季風(fēng)的轉(zhuǎn)換而改變。 第二階段是2 0 世紀(jì)6 0 年代后期到8 0 年代初期之間。這一時期雖然在南 海開展了多次海洋調(diào)查，但是由于受到條件的限制，這一階段南海環(huán)流研 究缺少重大突破。 這一時期的南海海洋調(diào)查研究項目中，較為著名的有中科院南海所進(jìn) 行的南海東北部調(diào)查和國際黑潮合作調(diào)查( c s k ) 。而后，我國7 0 年代以來先 后開展了對南海東北部、中部和南部的綜合科學(xué)考察，以及福建省、臺灣 省在臺灣海峽區(qū)域所進(jìn)行的考察研究。前者為南海環(huán)流及南海的區(qū)域海洋 學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，而后者則為探討冬季南海暖流去向提供了寶貴的海流 實測資料和分析結(jié)果。此外，國家海洋局在2 0 世紀(jì)8 0 年代初期組織了南海 中部調(diào)查，將研究海域向南推進(jìn)了一步。 除了各種國家級的調(diào)查研究項目，我國學(xué)者在南海海流研究方面也作 了不少努力。管秉賢【1 3 4 1 9 7 8 年的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水溫垂直結(jié)構(gòu)對南海暖流形成 有重要意義。1 9 8 2 年，徐錫禎等1 5 1 利用1 9 2 1 1 9 7 0 年間南海6 0 0 0 余個站次的動 力深度偏差，按四季以l 1 網(wǎng)格進(jìn)行統(tǒng)計平均，得出了南海1 2 0 0 米( 它被選 9 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 作動力計算時的速度零面) 深度以上各標(biāo)準(zhǔn)層的四季平均地轉(zhuǎn)流圖，比較 完整地反應(yīng)了南海中、上層水平環(huán)流的概貌，這修正了人們對南海北部流 系的傳統(tǒng)隊識。 第三階段是2 0 世紀(jì)8 0 年代后期至2 0 世紀(jì)末。這時南海環(huán)流研究迎來了 一個新階段，不單有各種先進(jìn)技術(shù)的綜合調(diào)查合作項目的開展，數(shù)值模擬 的方法也開始應(yīng)用到了南海的環(huán)流研究當(dāng)中。 2 0 世紀(jì)8 0 年代中國科學(xué)院南海海洋研究所的南沙海域海洋綜合調(diào)查揭 開了新一輪研究的序幕【l6 1 。2 0 世紀(jì)9 0 年代的南海東北部環(huán)流合作研究、南 海季風(fēng)試驗等研究項目，以及若干國家重大海洋基礎(chǔ)調(diào)查，也使南海環(huán)流 研究水平上升到了新的高度。同期臺灣和海外華裔海洋學(xué)家的研究工作也 為了解南海環(huán)流做出了重要貢獻(xiàn)。他們的共同特點是都采用了當(dāng)時的先進(jìn) 技術(shù)，并取得了良好的觀測成果。與此同時，數(shù)值模擬手段開始應(yīng)用到南 海環(huán)流研究當(dāng)中。南海的環(huán)流數(shù)值模式一直隨著國際上的海洋環(huán)流模式而 發(fā)展，國際上較為通用的幾個海洋環(huán)流數(shù)值模式，例女n p o m ，m o m 和 m i c o m 等都已經(jīng)發(fā)展出了相應(yīng)的南海模式。 1 9 8 7 年，p o h l m a n n 【1 7 】應(yīng)用b a c k h a s s 的三維環(huán)流模式( o g c m ) ，得到了 與w y r t k i 相似的結(jié)果。但是，1 9 8 3 年前蘇聯(lián)學(xué)者 6 1 根據(jù)海面起伏給出的冬夏 兩季世界大洋的表層梯度流圖中，南海表層的冬、夏季環(huán)流卻有著相同的 趨勢。1 9 8 9 年，曾慶存【1 8 1 用二維全流方程模式，計算了南海1 2 個月的平均表 層流，他認(rèn)為南海暖流的主要成因是風(fēng)生海流受四周海岸約束以及西沙和南沙 群島等海底地形的阻擋而造成的補償流作用。同年，李榮鳳等【1 9 1 以二維全流 模式對南沙群島鄰近海域春季典型月平均流進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果與實測流 基本相符。c l - l a o 2 0 1 1 9 9 5 年的研究顯示，冬季東北風(fēng)松弛導(dǎo)致的南部暖水回流是 南海暖流形成的一個可能原因，并為研究南海與e n s o 之問的關(guān)系提供了揭示 e n s o 循環(huán)機制的一種新的可能。黃企洲1 2 1 1 1 9 9 6 年的研究成果表明，黑潮入侵和 南海北分支的存在而導(dǎo)致的海水斜壓效應(yīng)是維系南海暖流的基本原因。1 9 9 6 年， 袁叔堯等【2 2 】貝0 提出冬季逆風(fēng)流的產(chǎn)生是風(fēng)應(yīng)力、海底地形、底摩擦及斜壓效應(yīng) 聯(lián)合作用的結(jié)果，其中風(fēng)應(yīng)力為主導(dǎo)因素。但蔡樹群1 2 3 1 1 9 9 7 年的正壓模式模擬 1 0 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 結(jié)果表明，風(fēng)應(yīng)力無法單獨驅(qū)動出南海暖流，黑潮是南海暖流出現(xiàn)的根本原因。 1 9 9 6 年，王東曉【2 4 】應(yīng)用一個包含動力學(xué)和熱力學(xué)的熱帶海洋兩層半模式， 模擬南海上層海洋閉邊界條件下的季節(jié)性環(huán)流，顯示了模式對南海海盆尺 度的環(huán)流系統(tǒng)有較好的模擬能力。劉勇剛等【2 5 】基于1 9 9 8 年夏季的c t d 和氣象 觀測資料，采用改進(jìn)逆方法計算了南海海流的流速和流量，并結(jié)合聲學(xué)a d c p 資 料分析了南海環(huán)流特征。1 9 9 9 年，錢永甫等【2 6 】利用普林斯頓海洋模式( p o m ) 對南中國海的年平均海流進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明，在南海海流的形成 中風(fēng)應(yīng)力的作用更為重要。海面自由高度的分析也證明了上述結(jié)論。 第四階段是近期，南海環(huán)流面臨著新的突破。 2 0 0 1 年，薛惠潔等【2 7 1 引入普林斯頓海洋模式( p o m ) 用以計算南海及 其鄰近海域的環(huán)流。2 0 0 2 年，李東輝等【2 8 1 用一個區(qū)域三維、自由表面、斜 壓海洋模式對南海全年各月的三維平均流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬得到的 環(huán)流特征與已有的實測資料十分相近，這表明該模擬結(jié)果是可信的，該數(shù) 值模擬也是成功的。2 0 0 4 年，趙進(jìn)平等【2 9 1 采用美國地球物理流體動力學(xué)實 驗室開發(fā)的一套大洋環(huán)流模式m o m ( m o d u l a ro c e a nm o d e l ) ，也較好的模 擬了南海的環(huán)流。 識： 經(jīng)過各國學(xué)者多年的研究和考察，對于南海的環(huán)流特征已經(jīng)達(dá)成了一定的共 南海海域?qū)拸V、深邃，有其自身環(huán)流系統(tǒng)。由于南海位于季風(fēng)區(qū)，且 其縱軸與季風(fēng)走向頗為一致，因而對漂流的發(fā)展十分有利。其環(huán)流形式更 是受到季風(fēng)的顯著影響。更由于其復(fù)雜地形，在大環(huán)流的背景上存在許多 中小的渦旋結(jié)構(gòu)【27 1 。 從整體來看，南海中、上層環(huán)流的基本流型隨季風(fēng)的改變而變化：冬 季風(fēng)期間，南海表層流場基本上呈現(xiàn)為氣旋型環(huán)流，而在夏季風(fēng)期間則主 要為反氣旋型環(huán)流所控制。這是南海中、上層環(huán)流的基本特點，也是它與 東海、黃海中、上層環(huán)流主要流型( 它們均不隨季風(fēng)的轉(zhuǎn)換而改變) 的最 大區(qū)別。顯然，這與南海面積較大，且具有很高的封閉性而黑潮的影響又 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 不如東海和黃海那樣明顯等因素有關(guān)。南海陸架近底層總的環(huán)流趨勢總體 上與表層流的變化比較一致，即在冬季風(fēng)期間：基本上呈氣旋式環(huán)流，而 夏季則大致呈反氣旋式環(huán)流；但臺灣海峽的近底層流卻終年向東北方向流 動6 1 。 2 2 南海潮汐潮流的研究現(xiàn)狀 潮汐現(xiàn)象是指海水在天體( 主要是月球和太陽) 引潮力作用下所產(chǎn)生 的周期性運動，習(xí)慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐，而海水在水平方向 的流動稱為潮流。 潮汐潮流現(xiàn)象與人類的關(guān)系非常密切：海港工程，航運交通，軍事活 動，漁、鹽、水產(chǎn)業(yè)，近海環(huán)境研究與污染治理，都與其密切相關(guān)。潮汐的 準(zhǔn)確反演更是研究大洋環(huán)流的前提。因此，潮汐潮流現(xiàn)象的研究具有非常重 要的理論和實踐意義。 南海潮波的研究工作與渤海、黃海、東海相比要少得多。除了南海特殊的地 理條件外，南海的觀測資料缺乏也是一個重要原因。其研究的發(fā)展，大體可以 分為兩個階段。 第一階段是2 0 世紀(jì)3 0 年代至7 0 年代早期的潮汐潮流資料分析階段， 這一階段的研究成果大多數(shù)以紙質(zhì)圖表為載體。 19 3 3 年，日本人o g u r a 3 0 1 在實測資料的基礎(chǔ)上給出的渤、黃、東海同潮 圖是中國海最早的潮汐研究。2 0 世紀(jì)5 0 年代末我國海洋學(xué)家引入前蘇聯(lián)學(xué)者杜 瓦寧的非調(diào)和方法，進(jìn)行“潮流大面積預(yù)報”，并編制了“潮流永久預(yù)報表”， 提供了我國近海若干站點5 米層的潮流預(yù)報資料，同時還繪制了比o g u r a 更精確 的潮汐潮流分布圖。 1 9 4 4 年，d i e t r i c h 3 0 1 給出的南海同潮圖在對南海潮波結(jié)構(gòu)的闡述上仍有欠缺。 對南海潮波比較切實的研究首先由中國和蘇聯(lián)的海洋學(xué)家所完成。1 9 6 4 年，鄭文 振等利用了沿岸大量水位資料和陸架海區(qū)大量測流資料對南海北部潮汐潮流 作了系統(tǒng)研究。c e p r e e b 3 0 】也于1 9 6 4 年用沿岸實測潮汐常數(shù)給出了較符合實際的 南海同潮圖。隨后又有了不少海洋學(xué)家研究了南海潮波。 7 0 年代初期很多科研機構(gòu)合作組成的“潮流預(yù)報協(xié)作小組 采用了方國洪3 2 1 1 2 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 提出的一種新方法而編制成了渤海、渤海海峽、黃海、朝鮮海峽、東海、舟山海 區(qū)、南海北部和北部灣各個海區(qū)的“中國近海潮流永久預(yù)報圖表集”。 以上的研究成果，都為南海乃至整個中國海域的潮汐潮流研究做出了基礎(chǔ)性 重要的貢獻(xiàn)。 第二階段是2 0 世紀(jì)7 0 年代末期至今的數(shù)值模擬研究的應(yīng)用階段。 目前中國近海還有許多區(qū)域的潮汐潮流資料存在空白。而僅僅依靠實際觀 測，要補足空白區(qū)域的潮流信息，是很難做到的。除了空白區(qū)域的巨大面積需龐 大的人力和物力投入；還有些區(qū)域現(xiàn)階段無法進(jìn)入而難以實施調(diào)查。電子計算機 的發(fā)展恰好為我們提供了數(shù)值模擬的工具。 2 0 世紀(jì)7 0 年代，方國洪等【3 3 】首先采用二維線性方程計算得出黃海東部的潮 流。當(dāng)時所采用的數(shù)值計算方案是德國漢森的方案，隨后他又對臺灣海峽、朝鮮 海峽、渤海和東海東部建立了二維潮汐潮流模式。此后，他還進(jìn)行了潮汐同化模 式的最早嘗試。由于計算量大，當(dāng)時只計算了黃海的潮汐潮流，未能推廣到其它 海區(qū)。 1 9 8 3 年，葉安樂和r o b i n s o n l 3 4 】首次用初值方法計算了南海潮波，他們的研 究對于認(rèn)識南海潮波的分布和動力學(xué)性質(zhì)有重要意義。1 9 8 5 年，沈育疆等【3 5 】用 邊值方法數(shù)值求解了南海主要分潮的潮波運動方程，并探討了主要全日和半日潮 波在南海傳播、分布的規(guī)律。1 9 8 6 年，方國洪【3 6 】給出了南海北部陸架、北部灣 和泰國灣的潮流分布，又在1 9 9 4 年用二維球坐標(biāo)數(shù)值模式計算了南海m 1 和m 2 分 潮的分布并首次給出了南海全海區(qū)的潮流和余流分布。此外還有中外各國許多研 究者都采用數(shù)值模擬的方法較好的分析了南海地區(qū)的主要分潮。近期，李培良等 1 3 7 1 根據(jù)m u n k 等提出的響應(yīng)法對2 4 8 個周期超過6 年的南中國海的t o p e x p o s e i d o n 衛(wèi)星高度計資料進(jìn)行了較好的潮波分析。 經(jīng)過許多學(xué)者多年的研究和努力，對于南海的各主要分潮特征已經(jīng)有了較清 晰的認(rèn)識【3 7 1 ：南海大部分區(qū)域k 1 分潮的振幅都大于3 0 c m 并從巴士海峽向西、南 方向增大，北部灣里面x 1 分潮的振幅要顯著地大于其他海區(qū)；南海d 1 分潮的 振幅大部分超過1 0 c m ，由北向南傳播，北部灣里可以超過4 0 c m ，泰國灣有一個 反時針旋轉(zhuǎn)的無潮點；m 2 分潮在在泰國灣的西南部存在一個順時針旋轉(zhuǎn)的無潮 點；觀分潮在南海的影響比較小，它的振幅在大部分海區(qū)為5 1 5 c m 。 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 南海潮汐、潮流性質(zhì)復(fù)雜，各種類型的都有，但經(jīng)過數(shù)十年的研究，對于南 海的潮汐潮流性質(zhì)也已經(jīng)取得了共識【3 0 1 。 1 、潮汐性質(zhì) 廣東沿岸海區(qū)，海門灣以東、臺灣海峽的北部為正規(guī)半日潮，向南為不正規(guī) 半日潮。在海門灣與褐石灣之間向南伸展的舌形海區(qū)屬正規(guī)全日潮，周圍為不正 規(guī)全日潮。大亞灣以西至瓊州海峽東部沿岸一帶為不正規(guī)半日潮。海南島銅鼓角 以南為不正規(guī)全日潮。 北部灣的全日潮波節(jié)處于灣口，故灣內(nèi)的全日潮非常顯著，而半日潮則較弱。 因此，北部灣的潮汐以全日潮為主，其北部為正規(guī)全同潮，南部為不正規(guī)全日潮。 吉婆島附近為半日潮的波節(jié)帶，故全日潮性質(zhì)特別顯著。在全日潮無潮點順化附 近，為正規(guī)半日潮，其周圍為不正規(guī)半日潮。瓊州海峽西半部為正規(guī)全日潮，東 半部為不正規(guī)全日潮。 泰國灣的宋卡附近正處于全日潮波的波節(jié)、半同潮波的波腹處，因此，具有 正規(guī)半日潮性質(zhì)，其周圍為不正規(guī)半日潮和全同潮，在泰國灣的其它區(qū)域為正規(guī) 的全日潮。 南海東部廣大深水區(qū)域的潮汐為不正規(guī)全日潮。在馬來半島的東面，湄公河 口以及加里曼丹島古晉附近為不正規(guī)半日潮，因為此處是半日分潮的波腹，在湄 公河口和古晉連線的中央?yún)^(qū)域為正規(guī)的全日潮。 2 、潮流性質(zhì) 海門灣以西，直到廣州灣一帶為不正規(guī)的半日潮流。北部灣的潮流亦以全日 潮流為主，灣的南部為正規(guī)全日潮流，其中順化附近正處在全日潮波的無潮點和 半日潮波波腹處，故全日潮流最為顯著。海防正處在半日潮的波節(jié)帶，為不正規(guī) 的全日潮流，瓊州海峽為正規(guī)全日潮流。泰國灣的潮流亦以全日潮流為主，除灣 頂為不正規(guī)半日潮流外，其余各地全為正規(guī)的全日潮流。本海區(qū)東南廣大深水區(qū) 域的潮流，北部為不正規(guī)半同潮流，南部為不正規(guī)全日潮流。馬來半島東面以及 1 4 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 馬來亞和加里曼丹之間水域?qū)儆诓徽?guī)半日潮流。 2 3 南海熱結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展 南海的熱結(jié)構(gòu)研究可以追溯到上世紀(jì)5 0 年代末6 0 年代初對于中國海的大面 積普查。雖然由于南海的自然環(huán)境、海底地形和環(huán)流狀況比較復(fù)雜，使得南海調(diào) 查的開展比其他海域困難得多，因此南海熱結(jié)構(gòu)的研究相對于黃海、東海和渤海 來說，要稍顯薄弱；但是經(jīng)過數(shù)十年國內(nèi)外工作者的努力，南海熱結(jié)構(gòu)的研究也 已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展?？v觀其研究歷程，可總結(jié)出南海熱結(jié)構(gòu)研究主要涉及的 三個方面： 一、冷暖渦旋 在南海冷暖渦的研究中，對于冷渦的研究要早于暖渦。這是因為早在1 9 5 6 年，d a m 1 1 1 已經(jīng)觀測到南海中部的越南東岸的冷渦存在。1 9 7 2 年，u d a t 3 8 1 也觀測 到夏季越南中部海岸外和呂宋西北部海面上的冷渦。而直到1 9 8 5 年，南海的冬 季暖渦和夏季暖渦才在我國南海海洋研究所的研究中發(fā)現(xiàn)。因此，人們對于南海 冷渦的認(rèn)識相對于南海暖渦來講，要更為成熟一些。 南海是較為典型的季風(fēng)區(qū)，夏天是溫暖的西南季風(fēng)，而寒冷的東北季風(fēng)則貫 穿整個南海的整個冬季。1 9 9 2 年，黃企洲等1 6 1 的研究表明，由于南海地形復(fù)雜， 且又受到強大而且冬夏季節(jié)交替的季風(fēng)影響，其中尺度渦旋紛繁復(fù)雜。不管是岸 線形狀和海底地形呈內(nèi)凹形的區(qū)域，或者越南中部沿岸等流速比較大的地方，又 或者是南海暖流、黑潮南海分支，都有可能發(fā)現(xiàn)這些渦旋。南海西部夏季冷渦就 是其中之一。中外各國學(xué)者【l l ，3 8 3 9 8 1 都曾先后對南海冷渦進(jìn)行了研究和分析， 并為后來學(xué)者們的研究奠定了基礎(chǔ)。1 9 9 6 年，朱伯承等h 1 4 2 1 發(fā)現(xiàn)了南海暖渦和 冷渦的存在。2 0 0 0 年，錢永甫等【4 3 1 利用美國普林斯頓大學(xué)海洋模式( p o m ) 對 風(fēng)應(yīng)力和真實海岸線共同作用下的南海冷暖渦生成機制進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表 明，風(fēng)應(yīng)力的作用總可在其下方的海洋中激發(fā)出與風(fēng)應(yīng)力旋轉(zhuǎn)方向相同的直接渦 旋。2 0 0 6 年，蘭健等【4 0 1 采用p - v e c t o r 方法，計算了南海西部夏季冷渦及附近海 域的三維環(huán)流，結(jié)果表明其溫度場具有明顯的垂向?qū)踊Y(jié)構(gòu)，冷渦隨深度增加而 減弱，并具有明顯的季節(jié)性交化。 南海冷渦和暖渦的形成機制，目前尚未有明確的定論。有學(xué)者認(rèn)為風(fēng)應(yīng)力渦 度異常可能是影響南海深海盆中冷暖渦生成的重要因子。但在大陸架地區(qū)又不盡 1 5 南海環(huán)流和熱結(jié)構(gòu)特征的數(shù)值模擬與分析 然如此。因此，大陸架地區(qū)冷暖渦的生成可能有更復(fù)雜的機錆l j 4 3 1 。 二、暖流 1 9 5 9 1 9 6 0 年的全國海洋綜合調(diào)查發(fā)現(xiàn)在南海北部，在東北風(fēng)盛行的冬季，除 表層受風(fēng)影響外，在順風(fēng)沿岸流的外側(cè)，大致沿著1 0 0 米等深線的走向，存在著 一支逆風(fēng)流向東北的海流。當(dāng)年稱這支終年流向東北的海流為“南海暖流”【l3 1 。 可算作是南海暖流的研究開端。而在7 0