第25卷 第3期Vol. 25 No. 3海 洋 学 研 究 2007年9月Sept. , 2007JOURNAL OF MARINE SCIENCES
文章编号:1001-909X (2007) 03-0014-09
2004年东海及黄海部分海域
表层水温分布状况
沈建华, 周更生芳, 董玉来, 崔雪森
(中国水产科学研究院东海水产研究所渔业遥感信息技术重点实验室, 上海 200090)
摘 要:分析了2004年东海及黄海部分海域表层水温的分布状况, 结果表明, 不同水团具有不
同的温度年变化, 大陆水系的均极差远大于多年平均值, 说明沿岸海域的表层水温该年变化比
常年大, 但黑潮主干区的均极差却比多年平均值低; 夏季沿岸海域以及中间水域出现了异常的
高温现象, 在8月, 浙江沿岸、江苏沿岸、长江口以及福建部分沿岸海域的表层水温都突破了
近20年的历史最高纪录; 在春末、秋末沿岸海域表层水温远高于多年平均值。在暖流区域, 除
冬季的表层水温高于常年外, 其它时间与多年平均差不多, 所以年变化相对较小。
关键词:东海及黄海部分海域; 表层水温; 分布状况; 2004年
中图分类号:P 722. 6 文献标识码:A
东、黄海海洋生态系统的变化不仅会影响到沿岸地区气候和环境的变化, 而且影响到沿岸地区的经济发展和社会进步。海洋生态系统的变化在很大程度上是受海水环境状态变化的影响, 而水温又是其中的一个重要因素。所以研究东海及黄海部分海域表层水温的年变化状态对于了解生态环境的年变化有很大的帮助。
东、黄海是西北太平洋的边缘海, 其水温的变化主要受太阳辐射、海-气热交换、暖流以及入海径流等因素的影响, 所以, 参与海-气热交换的表层水温不仅对于海域的热能吸收和散发有相当的影响, 还影响着次表层以及更深层次海水的热能交换和变化。研究海域表层水温的变化对于了解海域的热能变化很有意义。
本文利用东海水产研究所常年积累的资料, 对24°～36°～130°N 、122°E 范围内的东海及黄海部分海域2004年表层水温进行一些分析和研究。
1 材料与方法
本文所用的数据主要有NOAA16、17卫星数据、美国国家海洋中心制作的海洋环境数据库(WOA98) 中国海海区环境调查数据(odf. ucsd. edu/joa/data/w oa98) 、东海水产研
[1]究所制作的《东黄海表层水温速报》、黄、东海区表面温度历史数据库、中国城市温度资
收稿日期:2005-04-25项 目:农业部海洋与河口海业重点开放实验室重点开放资助项目(开重-03-06)
:() , ,
沈建华等:2004年东海及黄海部分海域表层水温分布状况
[2][3][4]・15・料、黄、东海区长波离水辐射资料以及太平洋热带海域表层水温资料等。
卫星影像用NOAA 发布的适用于近海海域的非线性模型计算[5-6], 通过地理校正生成单轨的准实时温度数据, 用于观察和补充东海表层水温数据库中相关的细节, 从2004年1月到2004年12月间共选出可用影像197幅。用地理信息系统把数据库中的格点温度数据按周或月生成相应的温度等温线、距平和极差等图形shp 文档, 共生成127幅不同的图形文档, 并进行空间分析[7-8]。对东、黄海不同水团2004年温度状况变化情况进行了分析研究, 并与多年平均值进行了比较, 还对一些海域同一时期的表层水温进行年间比较等, 以期对2004年东、黄海表层水温分布状况有较全面的认识。
2 分析与结果
2. 1 基本情况
研究海域位于亚热带至温带海域,
其沿岸海域的表层水温显示出明显的北半球亚热带
和温带特色, 即四季变化明显。由于东海有
常年不断的暖流——黑潮流入, 故黑潮及其
派生的各暖流区域就显示出表层水温年间变
化较小的特点。2004年研究海域表层水温的
最大值为30. 4℃, 于7月的第2周出现在黑
潮主干区; 表层水温的最小值为3℃, 于2月
的第2周出现在山东沿岸海域。在江苏北部
沿岸海域表层水温的年最大极差为26. 1℃;
在黑潮主干区表层水温的年最小极差为7
℃。图1为2004年研究海域表层水温极差示
意图。从图1可以明显看出, 黑潮主干区的
表层水温年极差均在8℃以内; 台湾暖流、对
马暖流区的为8～15℃; 黄海暖流的为15～
18℃; 台湾海峡和福建沿岸的为15～20℃;
浙江沿岸的为18～24℃; 长江口、江苏沿岸
图1 2004年东、黄海表层水温极差示意图
F ig . 1 Y early differ ences of SST in the
East China Sea in 2004及山东沿岸的为24～26. 1℃; 黄海中南部海域的为18～20℃; 东海外海海域的为11～18℃。
研究海域冬季表层水温的极差最大, 在2月的第2周达21. 4℃; 夏季表层水温的极差最小, 在8月的第3周及第4周减小到3. 9℃左右。
2. 2 暖流区东、黄海区的暖流主要有黑潮以及在黑潮流经东海时所分流出的台湾暖流、对马暖流, (,
・16・海 洋 学 研 究25卷3期 另一方面受流经海域的气候和水体温度的影响, 形成独特的变化特性——既有水温相对稳定、比较高的特性, 又有随季节变化的特性。所以, 东、黄海的暖流区表层水温虽然年变化较小, 但仍能分辨出季节更替。图2为变化最小的黑潮区2004年表层水温的变化状况, 从图2中可以看出其季节变化。图3为2004年逐月东、黄海各主要暖流表层水温的距平示意图。从图3可以看出, 2004年各暖流海域表层水温变化与多年平均状态的不同之处:黑潮在9月之前大部分时间的表层水温比多年平均的高, 只在4月初出现略低于多年平均的状态, 即在2004年的冬、春和夏季, 黑潮表层水温处于较高的状态, 但在夏末及整个秋季, 其表层水温大部分时间都低于多年平均; 台湾暖流在2004
年显示出相当的强势和高温状
图2 2003年和2004年黑潮区域逐月的表层水温
F ig . 2 T he va ria tio ns o f SST in K ur oshio in 2003and
2004
A. 黑潮; B. 台湾暖流; C. 对马暖流; D. 黄海暖流;
图中左侧标“0”的横线表征表层水温多年平均值; 纵坐标为表层水温距
平, ℃; 两横线之间间隔为±5℃
图3 2004年各暖流海域逐月的表层水温距平
Fig. 3 T he var iations of anoma lies o f SST in w ar m
cur rents ar eas in 2004
沈建华等:2004年东海及黄海部分海域表层水温分布状况・17・
态, 特别是在上半年有8周表层水温比多年平均高出2. 0℃以上, 这在历史上是从未所见的, 虽然在10月底和11月初3周表层水温连续低于多年平均, 但幅度均小于1. 0℃, 所以, 可认为2004年台湾暖流表层水温比较高; 冬季和夏季对马暖流的表层水温比较高, 其中在8月连续3周表层水温连续出现比多年平均高3. 0℃以上的状态; 春季虽在5月连续3周表层水温低于多年平均, 但偏低的幅度不超过0. 8℃, 就平均而言, 其表层水温还是比多年平均要高一些; 秋季大部分时间的表层水温虽比多年平均要高, 但偏高的幅度不很大, 一般不超过2. 0℃, 而在低于多年平均的3周中偏低的幅度则不超过0. 5℃, 所以, 2004年对马暖流表层水温也处于较高的状态; 黄海暖流的情况比较复杂, 但总的说来, 在冬、夏和秋季其表层水温比较高, 特别是在夏季的8月, 有3周表层水温比多年平均高出2. 0℃以上, 虽然在7月和9月有4周的表层水温低于多年平均, 但偏低的幅度均不超过1. 2℃; 在春季的大部分时间, 黄海暖流的表层水温低于多年平均, 从4月底至6月初表层水温连续低于多年平均, 且偏低的幅度一般都在1. 0℃以上, 最大达2. 9℃; 所以与其它暖流不同, 春季黄海暖流表层水温处于较低的状态。
2. 3 沿岸海域
沿岸海域毗邻陆地, 水层浅、透明度小, 所以沿岸海域的表层水温一般来说受太阳辐射和天气气候的影响比较大。东、黄海的大部分海岸都处于亚热带至温带区域, 所以表层水温有非常明显的季节变化, 同样, 东、黄海沿岸海域表层水温的年变化主要受季节变化的影响。图4为2004年江苏沿岸海域逐月表层水温距平的变化, 与图2(黑潮海域表层水温的逐月变化) 相比, 具有表层水温变化大, 季节变化明显的特点。图5为2004年部分沿岸海域逐月表层水温的距平示意图。从图5可以看出, 江苏沿岸和长江口邻近海域表层水温距平年变化趋势相当类似; 福建沿岸和台湾海峡表层水温距平年变化情况比较相似; 山东沿岸海域表层水温距平年变化与其它沿岸海域明显不同, 年度中表层水温与多年平均相比虽有高低起伏, 但总的说来与多年平均差不多, 有一半左右的时间表层水温比多年平均高, 另一半的时间表层水温比多年平均低, 只是在秋末表层水温距平有逐渐增加的趋势, 也即降温的过程比常年要慢, 秋末表层水温相对较高。冬季大部分时间江苏沿岸海域表层水温低于多年平均, 所以相对于多年平均而言, 该海域表层水体在这一时期比较“冷”; 长江口邻近海域表层水温与多年平均相比虽时有高低, 但总体上比多年平均低一些; 而在2004年后3季的大部分时间内, 江苏沿岸海域和长江口邻近海域表层水温与多年平均相比都比较高, 特别是在春末夏初(6月底至7月初) 表层水温远高于多年平均, 江苏沿岸海域表层水温偏高幅度甚至超过了3℃; 最值得注意的是在夏季的8月, 表层水温出现了远高于多年平均的状态, 由于该时期正是一年中温度最高的季节, 所以2004年上述海域表层水温都达到了历史同期的最高水平; 江苏沿岸海域和长江口邻近海域秋季表层水温距平曲线都呈现出逐渐增大的趋势, 该季是降温的季节, 表层水温距平缓慢降低; 从图4可看出, 2004年秋季江苏沿岸海域表层水温降温与2003年相比既缓且匀, 到了秋末就比2003年要高得多了。与上述区域不同, 2004年浙江沿岸海域表层水温比多年平均显然要高得多, 在冬季表层水温虽偶有比多年平均低, 但除了在3月底出现过比多年平均低1. 7℃的情况外, 其
・18・海 洋 学 研 究25卷3期
图4 2003年和2004年江苏沿岸海域逐月的表层水温
F ig. 4 T he var iat ions of SST in coast ar eas off
Jiangsu Pr ov. in 2003and
2004
A. 山东沿岸; B. 江苏沿岸; C. 长江口; D. 浙江沿岸; E. 福建沿岸; F. 台湾海峡;
图中左侧标“0”的横线表征表层水温多年平均值; 纵坐标为表层水温距
平, ℃; 两横线之间间隔为±5℃
图5 2004年各沿岸海域逐月的表层水温距平
F ig. 5 T he var iat ions of ano malies of SST in co ast areas in 2004
2. 0℃以上的情况; 春季表层水温虽然也偶有低于多年平均, 但偏低的幅度均不大, 而在6月底表层水温却高出多年平均3. 0℃以上; 在夏、秋季表层水温高于多年平均, 且在8月中旬表层水温偏高的幅度超过了2. 5℃, 并刷新了这一海域表层水温的历史同期最高纪录。冬季福建沿岸海域和台湾海峡表层水温与多年平均相比处于较高的状态; 春季与夏季福建沿岸海域和台湾海峡表层水温同样比多年平均高, 8月的表层水温达到了历史同期最高纪录; 秋季福建沿岸海域和台湾海峡表层水温距平变化却又处于不断下降的趋势, 降温幅度比较大, 到秋末表层水温比多年平均低得多, 12月台湾海峡表层水温甚至降到了历史同期
沈建华等:2004年东海及黄海部分海域表层水温分布状况・19・
2. 4 中间水体
中间水体处于沿岸海域和暖流之间, 其温度变化既受沿岸海域温度变化的影响, 也受邻近暖流温度的影响。图6为2004年黄海中南部海域及东海中部海域逐月表层水温距平变化示意图。从图6可看出, 这两个海域逐月表层水温距平变化趋势相当类似。冬、春季东海中部海域表层水温与多年平均相比虽时高时低但与多年平均的差值都不大, 到春末至夏季该海域表层水温与多年平均相比明显高得多, 在8月中旬表层水温距平甚至达2. 3℃以上, 8月的表层水温超过了历史同期最高纪录, 到秋初表层水温虽与多年平均的差值缩小, 但整个秋季表层水温距平逐渐上升, 秋季表层水温的降温比较缓慢, 秋末表层水温相对较高, 12月的表层水温达到了同期最高水平。冬、春季黄海中南部海域表层水温(除在6月初出现比多年平均低2. 5℃的情况外) 与多年平均相比也时有高低但差值不大; 夏季该海域表层水温比多年平均高得多, 在8月初甚至出现比多年平均高3. 5℃的情况, 同时8月的表层水温超过了历史同期最高纪录; 秋初表层水温距平虽有所减小, 但尔后又慢慢升高, 到秋末增大到2. 0℃以上, 也即在秋初表层水温虽有较大幅度的降低, 尔后降温减缓, 以
至于秋末表层水温与历史同期相比处于很高的水平。
图中左侧标“0”的横线表征表层水温多年平均值; 纵坐标为表层水温距
平, ℃; 两横线之间间隔为±5℃
图6 2004年中间水体的表层水温距平
F ig. 6 T he var iat ions of a no malies of SST in transitional areas in 2004
综上所述, 2004年除了黑潮在秋季以及黄海暖流在春季的表层水温比多年平均低一些外, 各暖流大部分时间的表层水温都处于较高的状态, 其中台湾暖流在2004年冬、春季表层水温比多年平均高得多, 显示出异常的高温与强势。在沿岸海域中, 2004年山东沿岸海域年度内表层水温与多年平均差不多, 冬季江苏沿岸海域表层水温略低于多年平均, 其余大部分时间各沿岸海域表层水温都比多年平均要高。在8月, 山东沿岸海域、江苏沿岸海域、长江口海域以及福建沿岸海域表层水温都刷新了历史同期纪录, 所以就沿岸海域而言, 2004年的夏季特别炎热, 而其它时间表层水温也都相对较“暖”。冬、春季中间水体的表层
・20・海 洋 学 研 究25卷3期 水温突破了历史同期最高纪录, 秋季表层水温降温缓慢, 秋末表层水温相对较高。3 讨论
2004年东、黄海表层水温与常年有许多明显的不同之处, 如冬季台湾暖流的高温与强势、春末夏初沿岸海域及中间水域水温偏高、8月的大面积高温以及秋季在沿岸海域及中间水体中比常年缓慢的降温速度。显然, 这些现象都会影响海洋和沿岸区域的海洋环境和生态系统的变化, 其中对海洋及沿岸区域生态及环境系统影响最大的莫过于在8月出现的高温现象。出现于2004年夏季的高温, 一方面, 面积比较大, 从朝鲜沿岸, 江苏沿岸、浙江沿岸、福建部分沿岸海域开始扩展到黄海中南部海域、东海中部海域; 另一方面温度绝对值比较高, 在上述海域中(即研究海域一半左右的面积中) 2/3以上海域的表层水温突破了过去近20年来的历史最高纪录, 其余的也达到了近20年来的前3位。这种大范围的高温, 对海洋生态及环境系统和沿海区域的生态和环境系统的影响非常深刻, 其影响也许会辐射到今后几年甚至几十年。由于没有先例可循, 对其影响只能通过今后的海洋环境、生物监测加以观测并进行研究。这种现象的出现, 虽说原因复杂, 但主要原因不外乎以下几个方面。首先是气候对表层水温的影响, 据文献[9]分析, 2004年中国温带区域夏季气候相当炎热, 中国的许多温带区域的沿海城市都经历了异常的高温天气。以上海为例, 根据“天气在线”提供的资料初步统计, 2004年夏季最高气温超过35℃的日子共有20d, 而在1997年至2002年间一般为2～9d ; 而最高气温在2004年夏季从未低于28℃, 在1997年至2002年间低于28℃的日子则一般有10～28d ; 温带沿海的其它城市也有类似的现象发生。所以, 气候炎热显然是海域表层水温偏高的主要原因之一。其次, 全球气候变化对研究海域也有影响, 近几十年来由于地球生态环境遭到人类活动的破坏, 使全球的气候正在变暖, 作为地球面积最大的海洋显然也受到了影响, 有报道世界许多海域的表面温度都有升高的迹象[10-13], 2003年太平洋的大部分海域表面温度高于1902～1997年间的平均值。由于这种影响是长期积累的结果, 解明这种影响的方式和程度需要作专门的研究。所以目前只能说, 东、黄海表层水温的升高受全球气候影响的状态虽有待于进一步研究, 但其影响的存在是不可否认的。再其次, 2004年春末夏初东、黄海海域出现了高于常年的太阳辐射率。根据NOAA 气候分析中心的统计, 在2004年6～8月期间研究海域的阳光辐射率高于多年平均, 有60%以上的面积长波离水辐射比多年平均高出10W/m , 在长江口及其外海区域甚至达到15W /m 2以上。众所周知, 阳光辐射是地球主要的热能来源, 对海洋而言也不例外, 6、7、8月充沛的阳光显然使海面温度迅速升高, 同时在气温也很高的情况下, 海水温度当然也要升高。这也是海域表层水温偏高的原因之一。除此以外, 诸如海域内的入海径流量、风场、灾害性天气、热带风暴、人类的经济活动等的变化都有可能对海域的表面温度产生影响。所以, 2004年8月东、黄海表层水温出现偏高的原因是多方面的。此外, 大部分沿岸海域在春末就出现了高于多年平均的表层水温, 部分海域在秋末也出现远高于常年的水温, 一般来说, 这种现象只能使水体出现比较温暖的状态, 但这些现象对如生物群落分布和结构等细部状态的生态系统变化也会产生一定的影响, 虽然其影响程度远, 2
刻的。
此外, 2004年冬季台湾暖流的强势状况对海洋生态系统变化的影响也不可忽视。台湾暖流的强势主要表现为暖流表层水温高于常年, 暖流影响范围向北偏西方向扩张, 波及福建沿岸甚至长江口; 冬季这些海域为带鱼、大小黄鱼、柔鱼、鲐鱼参鱼类等一些主要经济鱼类提供了理想的越冬场所, 所以暖流的强势对渔业的影响应是有利的, 但同时也为一些赤潮生物提供良好的繁育条件, 就这一点而言对海洋生态环境又有不利的影响。
总之, 2004年东、黄海表层水温出现了非同寻常的状况, 这种状况对渔业以及海洋其它经济活动都产生了影响, 这需要与海洋相关的各方予以关注和配合, 通过监测和研究, 进一步搞清海域生态环境系统各方面产生的变化以及那些与水温异常有关的变化对整个地球环境可能产生的影响, 为人类生存创造适合的空间而努力。
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-159.
Sea surface temperature structure of
the East China Sea in 2004
SHEN Jian-hua, ZHOU Su-fang , DONG Yu-lai, CU I Xue-sen
(K ey L aboratory o f Remote Sensing I nf ormation Ap p lication in Fisheries Resources , East China Sea Fisher ies I nstitute , Chinese A cad emy of F ishery S ciences , Shanghai 200090, China )
Abstract :The structure and abnorm ity of sea surface temperature in the East China Sea in 2004is briefly rev iew ed. It is concluded that the variations differed for w ater masses. The inshore w aters exper ienced larg er differ ences in temperature and indicated that the tem peratures in these w ater s changed dramatically. A nd the difference in the axis of the Kur oshio w as low er than its averag e level of the r ecent 20y ears . In summ er , the SST in inshore w aters and som e of offsho re w ater s appear ed ver y hig h, and in Aug. the SST in most of inshor e areas obtained their highest recor ds in the recent 20years. Therefore in the ends of the spring and the autumn , the SST in m ost inshore areas appeared higher than the averages o f recent 20years . For the areas of the Warm Cur rents , the SST appear ed hig her than aver ag es of the r ecent 20year s in w inter and show ed little deviates from averages in other tim es of the year, so the chang es of year round w ere smaller than that of averages .
Key words :the East China Sea; sea surface temperature; str ucture; 2004
第25卷 第3期Vol. 25 No. 3海 洋 学 研 究 2007年9月Sept. , 2007JOURNAL OF MARINE SCIENCES
文章编号:1001-909X (2007) 03-0014-09
2004年东海及黄海部分海域
表层水温分布状况
沈建华, 周更生芳, 董玉来, 崔雪森
(中国水产科学研究院东海水产研究所渔业遥感信息技术重点实验室, 上海 200090)
摘 要:分析了2004年东海及黄海部分海域表层水温的分布状况, 结果表明, 不同水团具有不
同的温度年变化, 大陆水系的均极差远大于多年平均值, 说明沿岸海域的表层水温该年变化比
常年大, 但黑潮主干区的均极差却比多年平均值低; 夏季沿岸海域以及中间水域出现了异常的
高温现象, 在8月, 浙江沿岸、江苏沿岸、长江口以及福建部分沿岸海域的表层水温都突破了
近20年的历史最高纪录; 在春末、秋末沿岸海域表层水温远高于多年平均值。在暖流区域, 除
冬季的表层水温高于常年外, 其它时间与多年平均差不多, 所以年变化相对较小。
关键词:东海及黄海部分海域; 表层水温; 分布状况; 2004年
中图分类号:P 722. 6 文献标识码:A
东、黄海海洋生态系统的变化不仅会影响到沿岸地区气候和环境的变化, 而且影响到沿岸地区的经济发展和社会进步。海洋生态系统的变化在很大程度上是受海水环境状态变化的影响, 而水温又是其中的一个重要因素。所以研究东海及黄海部分海域表层水温的年变化状态对于了解生态环境的年变化有很大的帮助。
东、黄海是西北太平洋的边缘海, 其水温的变化主要受太阳辐射、海-气热交换、暖流以及入海径流等因素的影响, 所以, 参与海-气热交换的表层水温不仅对于海域的热能吸收和散发有相当的影响, 还影响着次表层以及更深层次海水的热能交换和变化。研究海域表层水温的变化对于了解海域的热能变化很有意义。
本文利用东海水产研究所常年积累的资料, 对24°～36°～130°N 、122°E 范围内的东海及黄海部分海域2004年表层水温进行一些分析和研究。
1 材料与方法
本文所用的数据主要有NOAA16、17卫星数据、美国国家海洋中心制作的海洋环境数据库(WOA98) 中国海海区环境调查数据(odf. ucsd. edu/joa/data/w oa98) 、东海水产研
[1]究所制作的《东黄海表层水温速报》、黄、东海区表面温度历史数据库、中国城市温度资
收稿日期:2005-04-25项 目:农业部海洋与河口海业重点开放实验室重点开放资助项目(开重-03-06)
:() , ,
沈建华等:2004年东海及黄海部分海域表层水温分布状况
[2][3][4]・15・料、黄、东海区长波离水辐射资料以及太平洋热带海域表层水温资料等。
卫星影像用NOAA 发布的适用于近海海域的非线性模型计算[5-6], 通过地理校正生成单轨的准实时温度数据, 用于观察和补充东海表层水温数据库中相关的细节, 从2004年1月到2004年12月间共选出可用影像197幅。用地理信息系统把数据库中的格点温度数据按周或月生成相应的温度等温线、距平和极差等图形shp 文档, 共生成127幅不同的图形文档, 并进行空间分析[7-8]。对东、黄海不同水团2004年温度状况变化情况进行了分析研究, 并与多年平均值进行了比较, 还对一些海域同一时期的表层水温进行年间比较等, 以期对2004年东、黄海表层水温分布状况有较全面的认识。
2 分析与结果
2. 1 基本情况
研究海域位于亚热带至温带海域,
其沿岸海域的表层水温显示出明显的北半球亚热带
和温带特色, 即四季变化明显。由于东海有
常年不断的暖流——黑潮流入, 故黑潮及其
派生的各暖流区域就显示出表层水温年间变
化较小的特点。2004年研究海域表层水温的
最大值为30. 4℃, 于7月的第2周出现在黑
潮主干区; 表层水温的最小值为3℃, 于2月
的第2周出现在山东沿岸海域。在江苏北部
沿岸海域表层水温的年最大极差为26. 1℃;
在黑潮主干区表层水温的年最小极差为7
℃。图1为2004年研究海域表层水温极差示
意图。从图1可以明显看出, 黑潮主干区的
表层水温年极差均在8℃以内; 台湾暖流、对
马暖流区的为8～15℃; 黄海暖流的为15～
18℃; 台湾海峡和福建沿岸的为15～20℃;
浙江沿岸的为18～24℃; 长江口、江苏沿岸
图1 2004年东、黄海表层水温极差示意图
F ig . 1 Y early differ ences of SST in the
East China Sea in 2004及山东沿岸的为24～26. 1℃; 黄海中南部海域的为18～20℃; 东海外海海域的为11～18℃。
研究海域冬季表层水温的极差最大, 在2月的第2周达21. 4℃; 夏季表层水温的极差最小, 在8月的第3周及第4周减小到3. 9℃左右。
2. 2 暖流区东、黄海区的暖流主要有黑潮以及在黑潮流经东海时所分流出的台湾暖流、对马暖流, (,
・16・海 洋 学 研 究25卷3期 另一方面受流经海域的气候和水体温度的影响, 形成独特的变化特性——既有水温相对稳定、比较高的特性, 又有随季节变化的特性。所以, 东、黄海的暖流区表层水温虽然年变化较小, 但仍能分辨出季节更替。图2为变化最小的黑潮区2004年表层水温的变化状况, 从图2中可以看出其季节变化。图3为2004年逐月东、黄海各主要暖流表层水温的距平示意图。从图3可以看出, 2004年各暖流海域表层水温变化与多年平均状态的不同之处:黑潮在9月之前大部分时间的表层水温比多年平均的高, 只在4月初出现略低于多年平均的状态, 即在2004年的冬、春和夏季, 黑潮表层水温处于较高的状态, 但在夏末及整个秋季, 其表层水温大部分时间都低于多年平均; 台湾暖流在2004
年显示出相当的强势和高温状
图2 2003年和2004年黑潮区域逐月的表层水温
F ig . 2 T he va ria tio ns o f SST in K ur oshio in 2003and
2004
A. 黑潮; B. 台湾暖流; C. 对马暖流; D. 黄海暖流;
图中左侧标“0”的横线表征表层水温多年平均值; 纵坐标为表层水温距
平, ℃; 两横线之间间隔为±5℃
图3 2004年各暖流海域逐月的表层水温距平
Fig. 3 T he var iations of anoma lies o f SST in w ar m
cur rents ar eas in 2004
沈建华等:2004年东海及黄海部分海域表层水温分布状况・17・
态, 特别是在上半年有8周表层水温比多年平均高出2. 0℃以上, 这在历史上是从未所见的, 虽然在10月底和11月初3周表层水温连续低于多年平均, 但幅度均小于1. 0℃, 所以, 可认为2004年台湾暖流表层水温比较高; 冬季和夏季对马暖流的表层水温比较高, 其中在8月连续3周表层水温连续出现比多年平均高3. 0℃以上的状态; 春季虽在5月连续3周表层水温低于多年平均, 但偏低的幅度不超过0. 8℃, 就平均而言, 其表层水温还是比多年平均要高一些; 秋季大部分时间的表层水温虽比多年平均要高, 但偏高的幅度不很大, 一般不超过2. 0℃, 而在低于多年平均的3周中偏低的幅度则不超过0. 5℃, 所以, 2004年对马暖流表层水温也处于较高的状态; 黄海暖流的情况比较复杂, 但总的说来, 在冬、夏和秋季其表层水温比较高, 特别是在夏季的8月, 有3周表层水温比多年平均高出2. 0℃以上, 虽然在7月和9月有4周的表层水温低于多年平均, 但偏低的幅度均不超过1. 2℃; 在春季的大部分时间, 黄海暖流的表层水温低于多年平均, 从4月底至6月初表层水温连续低于多年平均, 且偏低的幅度一般都在1. 0℃以上, 最大达2. 9℃; 所以与其它暖流不同, 春季黄海暖流表层水温处于较低的状态。
2. 3 沿岸海域
沿岸海域毗邻陆地, 水层浅、透明度小, 所以沿岸海域的表层水温一般来说受太阳辐射和天气气候的影响比较大。东、黄海的大部分海岸都处于亚热带至温带区域, 所以表层水温有非常明显的季节变化, 同样, 东、黄海沿岸海域表层水温的年变化主要受季节变化的影响。图4为2004年江苏沿岸海域逐月表层水温距平的变化, 与图2(黑潮海域表层水温的逐月变化) 相比, 具有表层水温变化大, 季节变化明显的特点。图5为2004年部分沿岸海域逐月表层水温的距平示意图。从图5可以看出, 江苏沿岸和长江口邻近海域表层水温距平年变化趋势相当类似; 福建沿岸和台湾海峡表层水温距平年变化情况比较相似; 山东沿岸海域表层水温距平年变化与其它沿岸海域明显不同, 年度中表层水温与多年平均相比虽有高低起伏, 但总的说来与多年平均差不多, 有一半左右的时间表层水温比多年平均高, 另一半的时间表层水温比多年平均低, 只是在秋末表层水温距平有逐渐增加的趋势, 也即降温的过程比常年要慢, 秋末表层水温相对较高。冬季大部分时间江苏沿岸海域表层水温低于多年平均, 所以相对于多年平均而言, 该海域表层水体在这一时期比较“冷”; 长江口邻近海域表层水温与多年平均相比虽时有高低, 但总体上比多年平均低一些; 而在2004年后3季的大部分时间内, 江苏沿岸海域和长江口邻近海域表层水温与多年平均相比都比较高, 特别是在春末夏初(6月底至7月初) 表层水温远高于多年平均, 江苏沿岸海域表层水温偏高幅度甚至超过了3℃; 最值得注意的是在夏季的8月, 表层水温出现了远高于多年平均的状态, 由于该时期正是一年中温度最高的季节, 所以2004年上述海域表层水温都达到了历史同期的最高水平; 江苏沿岸海域和长江口邻近海域秋季表层水温距平曲线都呈现出逐渐增大的趋势, 该季是降温的季节, 表层水温距平缓慢降低; 从图4可看出, 2004年秋季江苏沿岸海域表层水温降温与2003年相比既缓且匀, 到了秋末就比2003年要高得多了。与上述区域不同, 2004年浙江沿岸海域表层水温比多年平均显然要高得多, 在冬季表层水温虽偶有比多年平均低, 但除了在3月底出现过比多年平均低1. 7℃的情况外, 其
・18・海 洋 学 研 究25卷3期
图4 2003年和2004年江苏沿岸海域逐月的表层水温
F ig. 4 T he var iat ions of SST in coast ar eas off
Jiangsu Pr ov. in 2003and
2004
A. 山东沿岸; B. 江苏沿岸; C. 长江口; D. 浙江沿岸; E. 福建沿岸; F. 台湾海峡;
图中左侧标“0”的横线表征表层水温多年平均值; 纵坐标为表层水温距
平, ℃; 两横线之间间隔为±5℃
图5 2004年各沿岸海域逐月的表层水温距平
F ig. 5 T he var iat ions of ano malies of SST in co ast areas in 2004
2. 0℃以上的情况; 春季表层水温虽然也偶有低于多年平均, 但偏低的幅度均不大, 而在6月底表层水温却高出多年平均3. 0℃以上; 在夏、秋季表层水温高于多年平均, 且在8月中旬表层水温偏高的幅度超过了2. 5℃, 并刷新了这一海域表层水温的历史同期最高纪录。冬季福建沿岸海域和台湾海峡表层水温与多年平均相比处于较高的状态; 春季与夏季福建沿岸海域和台湾海峡表层水温同样比多年平均高, 8月的表层水温达到了历史同期最高纪录; 秋季福建沿岸海域和台湾海峡表层水温距平变化却又处于不断下降的趋势, 降温幅度比较大, 到秋末表层水温比多年平均低得多, 12月台湾海峡表层水温甚至降到了历史同期
沈建华等:2004年东海及黄海部分海域表层水温分布状况・19・
2. 4 中间水体
中间水体处于沿岸海域和暖流之间, 其温度变化既受沿岸海域温度变化的影响, 也受邻近暖流温度的影响。图6为2004年黄海中南部海域及东海中部海域逐月表层水温距平变化示意图。从图6可看出, 这两个海域逐月表层水温距平变化趋势相当类似。冬、春季东海中部海域表层水温与多年平均相比虽时高时低但与多年平均的差值都不大, 到春末至夏季该海域表层水温与多年平均相比明显高得多, 在8月中旬表层水温距平甚至达2. 3℃以上, 8月的表层水温超过了历史同期最高纪录, 到秋初表层水温虽与多年平均的差值缩小, 但整个秋季表层水温距平逐渐上升, 秋季表层水温的降温比较缓慢, 秋末表层水温相对较高, 12月的表层水温达到了同期最高水平。冬、春季黄海中南部海域表层水温(除在6月初出现比多年平均低2. 5℃的情况外) 与多年平均相比也时有高低但差值不大; 夏季该海域表层水温比多年平均高得多, 在8月初甚至出现比多年平均高3. 5℃的情况, 同时8月的表层水温超过了历史同期最高纪录; 秋初表层水温距平虽有所减小, 但尔后又慢慢升高, 到秋末增大到2. 0℃以上, 也即在秋初表层水温虽有较大幅度的降低, 尔后降温减缓, 以
至于秋末表层水温与历史同期相比处于很高的水平。
图中左侧标“0”的横线表征表层水温多年平均值; 纵坐标为表层水温距
平, ℃; 两横线之间间隔为±5℃
图6 2004年中间水体的表层水温距平
F ig. 6 T he var iat ions of a no malies of SST in transitional areas in 2004
综上所述, 2004年除了黑潮在秋季以及黄海暖流在春季的表层水温比多年平均低一些外, 各暖流大部分时间的表层水温都处于较高的状态, 其中台湾暖流在2004年冬、春季表层水温比多年平均高得多, 显示出异常的高温与强势。在沿岸海域中, 2004年山东沿岸海域年度内表层水温与多年平均差不多, 冬季江苏沿岸海域表层水温略低于多年平均, 其余大部分时间各沿岸海域表层水温都比多年平均要高。在8月, 山东沿岸海域、江苏沿岸海域、长江口海域以及福建沿岸海域表层水温都刷新了历史同期纪录, 所以就沿岸海域而言, 2004年的夏季特别炎热, 而其它时间表层水温也都相对较“暖”。冬、春季中间水体的表层
・20・海 洋 学 研 究25卷3期 水温突破了历史同期最高纪录, 秋季表层水温降温缓慢, 秋末表层水温相对较高。3 讨论
2004年东、黄海表层水温与常年有许多明显的不同之处, 如冬季台湾暖流的高温与强势、春末夏初沿岸海域及中间水域水温偏高、8月的大面积高温以及秋季在沿岸海域及中间水体中比常年缓慢的降温速度。显然, 这些现象都会影响海洋和沿岸区域的海洋环境和生态系统的变化, 其中对海洋及沿岸区域生态及环境系统影响最大的莫过于在8月出现的高温现象。出现于2004年夏季的高温, 一方面, 面积比较大, 从朝鲜沿岸, 江苏沿岸、浙江沿岸、福建部分沿岸海域开始扩展到黄海中南部海域、东海中部海域; 另一方面温度绝对值比较高, 在上述海域中(即研究海域一半左右的面积中) 2/3以上海域的表层水温突破了过去近20年来的历史最高纪录, 其余的也达到了近20年来的前3位。这种大范围的高温, 对海洋生态及环境系统和沿海区域的生态和环境系统的影响非常深刻, 其影响也许会辐射到今后几年甚至几十年。由于没有先例可循, 对其影响只能通过今后的海洋环境、生物监测加以观测并进行研究。这种现象的出现, 虽说原因复杂, 但主要原因不外乎以下几个方面。首先是气候对表层水温的影响, 据文献[9]分析, 2004年中国温带区域夏季气候相当炎热, 中国的许多温带区域的沿海城市都经历了异常的高温天气。以上海为例, 根据“天气在线”提供的资料初步统计, 2004年夏季最高气温超过35℃的日子共有20d, 而在1997年至2002年间一般为2～9d ; 而最高气温在2004年夏季从未低于28℃, 在1997年至2002年间低于28℃的日子则一般有10～28d ; 温带沿海的其它城市也有类似的现象发生。所以, 气候炎热显然是海域表层水温偏高的主要原因之一。其次, 全球气候变化对研究海域也有影响, 近几十年来由于地球生态环境遭到人类活动的破坏, 使全球的气候正在变暖, 作为地球面积最大的海洋显然也受到了影响, 有报道世界许多海域的表面温度都有升高的迹象[10-13], 2003年太平洋的大部分海域表面温度高于1902～1997年间的平均值。由于这种影响是长期积累的结果, 解明这种影响的方式和程度需要作专门的研究。所以目前只能说, 东、黄海表层水温的升高受全球气候影响的状态虽有待于进一步研究, 但其影响的存在是不可否认的。再其次, 2004年春末夏初东、黄海海域出现了高于常年的太阳辐射率。根据NOAA 气候分析中心的统计, 在2004年6～8月期间研究海域的阳光辐射率高于多年平均, 有60%以上的面积长波离水辐射比多年平均高出10W/m , 在长江口及其外海区域甚至达到15W /m 2以上。众所周知, 阳光辐射是地球主要的热能来源, 对海洋而言也不例外, 6、7、8月充沛的阳光显然使海面温度迅速升高, 同时在气温也很高的情况下, 海水温度当然也要升高。这也是海域表层水温偏高的原因之一。除此以外, 诸如海域内的入海径流量、风场、灾害性天气、热带风暴、人类的经济活动等的变化都有可能对海域的表面温度产生影响。所以, 2004年8月东、黄海表层水温出现偏高的原因是多方面的。此外, 大部分沿岸海域在春末就出现了高于多年平均的表层水温, 部分海域在秋末也出现远高于常年的水温, 一般来说, 这种现象只能使水体出现比较温暖的状态, 但这些现象对如生物群落分布和结构等细部状态的生态系统变化也会产生一定的影响, 虽然其影响程度远, 2
刻的。
此外, 2004年冬季台湾暖流的强势状况对海洋生态系统变化的影响也不可忽视。台湾暖流的强势主要表现为暖流表层水温高于常年, 暖流影响范围向北偏西方向扩张, 波及福建沿岸甚至长江口; 冬季这些海域为带鱼、大小黄鱼、柔鱼、鲐鱼参鱼类等一些主要经济鱼类提供了理想的越冬场所, 所以暖流的强势对渔业的影响应是有利的, 但同时也为一些赤潮生物提供良好的繁育条件, 就这一点而言对海洋生态环境又有不利的影响。
总之, 2004年东、黄海表层水温出现了非同寻常的状况, 这种状况对渔业以及海洋其它经济活动都产生了影响, 这需要与海洋相关的各方予以关注和配合, 通过监测和研究, 进一步搞清海域生态环境系统各方面产生的变化以及那些与水温异常有关的变化对整个地球环境可能产生的影响, 为人类生存创造适合的空间而努力。
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-159.
Sea surface temperature structure of
the East China Sea in 2004
SHEN Jian-hua, ZHOU Su-fang , DONG Yu-lai, CU I Xue-sen
(K ey L aboratory o f Remote Sensing I nf ormation Ap p lication in Fisheries Resources , East China Sea Fisher ies I nstitute , Chinese A cad emy of F ishery S ciences , Shanghai 200090, China )
Abstract :The structure and abnorm ity of sea surface temperature in the East China Sea in 2004is briefly rev iew ed. It is concluded that the variations differed for w ater masses. The inshore w aters exper ienced larg er differ ences in temperature and indicated that the tem peratures in these w ater s changed dramatically. A nd the difference in the axis of the Kur oshio w as low er than its averag e level of the r ecent 20y ears . In summ er , the SST in inshore w aters and som e of offsho re w ater s appear ed ver y hig h, and in Aug. the SST in most of inshor e areas obtained their highest recor ds in the recent 20years. Therefore in the ends of the spring and the autumn , the SST in m ost inshore areas appeared higher than the averages o f recent 20years . For the areas of the Warm Cur rents , the SST appear ed hig her than aver ag es of the r ecent 20year s in w inter and show ed little deviates from averages in other tim es of the year, so the chang es of year round w ere smaller than that of averages .
Key words :the East China Sea; sea surface temperature; str ucture; 2004