南海18°N斷面中層水的年代際變化

趙德平，王衛(wèi)強(qiáng)，覃慧玲，毛慶文，王東曉，陳榮裕

（1.中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實驗室，廣東廣州 510301；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

南海18°N斷面中層水的年代際變化

趙德平1，2，王衛(wèi)強(qiáng)1，覃慧玲1，毛慶文1，王東曉1，陳榮裕1

（1.中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實驗室，廣東廣州 510301；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

利用中國科學(xué)院南海海洋研究所歷史溫鹽剖面觀測資料和WOD09（World Ocean Database 2009）中的CTD、OSD、PFL溫鹽剖面資料，分析了1965－2012年間南海18°N跨海盆斷面中層水的變化特征。研究結(jié)果表明：中層水平均鹽度呈現(xiàn)顯著的年代際變化，20世紀(jì)60年代中期至70年代末，中層水平均鹽度約為34.432，80年代鹽度增加至34.440，90年代之后至今鹽度明顯降低；在年代際尺度變異調(diào)制下，不同年代中層水鹽度變化有不同的變化趨勢，1967－1977年呈現(xiàn)顯著的下降趨勢，1990－1997年中層水鹽度從34.450迅速降為34.414，而在1997年之后表現(xiàn)出明顯上升趨勢，與此同時，中層水溫度有著相似的變化特征，與90年代之前相比，21世紀(jì)以來溫度與鹽度同步下降，并且變化幅度變小。與大洋的中層水團(tuán)年代際變異相比，南海18°N斷面中層水呈現(xiàn)出與大洋不同的特征。另外，中層水鹽度有著十分顯著的年際變化，其振幅遠(yuǎn)大于年代際尺度變異，并且與ENSO密切相關(guān)，在厄爾尼諾年達(dá)到極小值。

南海；18°N；中層水；年代際變化

1 引言

北太平洋中層水（NPIW）是起源于北太平洋極地區(qū)域（主要是鄂霍次克海和亞極地環(huán)流）具有鹽度極小值特征的水團(tuán)，鹽度范圍約在34.0～34.3之間，深度在300～800 m之間，核心位密為26.8σθ左右［1－5］。通過亞熱帶環(huán)流，NPIW在北太平洋亞熱帶廣泛分布［］。

對年代際以及更長時間尺度上大洋中層水的變異的研究已經(jīng)引起廣泛關(guān)注。Bryden等［7］發(fā)現(xiàn)跨大西洋的24°N斷面上的水團(tuán)溫鹽特性存在年代際變化。在主溫躍層上，1957－1992年鹽度有一個穩(wěn)定的增加。在12～17℃之間給定等位溫線上的鹽度以0.010／（10 a）的比率增加；在等位勢密度線上，鹽度和溫度分別以0.065℃／（10 a）和0.018／（10 a）的比率增加，在中層海洋1981－1992年鹽度增加現(xiàn)象也同樣存在。Yasuda和Hanawa［4］發(fā)現(xiàn)北太平洋中層模態(tài)水和副熱帶模態(tài)水的水體性質(zhì)在20世紀(jì)70年代中期之后發(fā)生較大變化，在1976－1985年，北太平洋中層模態(tài)水呈現(xiàn)冷卻趨勢，而熱量輻散以及Ekman層上層熱通量的變化是其變冷的主要原因。Wong等［8］根據(jù)20世紀(jì)30－80年代的歷史觀測資料以及1985－1994年間6個跨大洋的斷面資料，分析了印度洋中層水和太平洋中層水在60年代和80年代的變異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中層水鹽度減小和溫躍層水鹽度增加同時發(fā)生的，南極中層水（AAIW）和北太平洋中層水（NPIW）都隨時間存在海盆尺度的鹽度降低現(xiàn)象，究其原因是由于跨極地區(qū)域降水量的增大，在NPIW和AAIW的源地——高緯度南北太平洋表層水鹽度的降低導(dǎo)致。Bryden等［9］對印度洋32°S斷面上5個年份（1936、1965、1987、1995、2002年）的觀測資料分析發(fā)現(xiàn)，中層水有較大的年代際振蕩，結(jié)果顯示，1936－1965年鹽度變化比較穩(wěn)定，1965－1987年中層水有變淡趨勢，而從1987－2002年中層水鹽度逐漸變大。張艷慧等［10］利用20世紀(jì)80、90年代WOD01（World Ocean Database 2001）中的CTD溫度和鹽度剖面站點(diǎn)資料以及2000年以后收集到的Argo資料，研究分析了熱帶西太平洋處中層水團(tuán)的分布特征和年代變化。發(fā)現(xiàn)起源于南北太平洋中高緯度海域的中層水在2000年前后水團(tuán)性質(zhì)年代變化不大，與上述兩個時段全球海洋、大氣耦合系統(tǒng)趨于正常狀態(tài)相吻合。

通過對NPIW鹽度最小值的追蹤發(fā)現(xiàn)，NIPW的傳播路徑指向呂宋海峽，而南海作為北太平洋最大的半封閉深水邊緣海，呂宋海峽是連接南海與北太平洋之間的唯一深水海峽，深度達(dá)到2 500 m以上，這意味著通過呂宋海峽，NPIW與南海內(nèi)部的中層水團(tuán)之間存在可能的聯(lián)系。對于二者之間的關(guān)聯(lián)，Qu等［11］和You等［6］的研究都認(rèn)同南海中層水是NPIW的延伸，You等［6］則進(jìn)一步分析和解釋了南海中層水與NPIW的差異，指出由于呂宋海峽處的地形抬升作用引起NPIW進(jìn)入到南海后中層水厚度增加，且由于融合了更多上層水體而鹽度增加。除此之外，有研究表明南海中層水在呂宋海峽南端有流出南?，F(xiàn)象，Chen等［12－13］發(fā)現(xiàn)在呂宋海峽122°E處存在一個350～1 350 m的鋒面，鋒面東部表現(xiàn)出西菲律賓海水的特性，西部表現(xiàn)出南海水和西菲律賓水的混合水體特性，可以到達(dá)沖繩海槽西部，另外，研究還表明部分南海中層水可以上涌到大陸架，從而可以影響東海的生態(tài)系統(tǒng)和局部氣候。

關(guān)于南海中層水的研究主要集中在NPIW通過呂宋海峽與南海的交換方式及其季節(jié)變化等方面。Nitani［14］發(fā)現(xiàn)南海鹽度極小值層的位勢溫度在8℃，且與西南太平洋中層水的性質(zhì)比較接近，臺灣東部黑潮中層水最低鹽度值相對較高，可能是南海中層水沿著臺灣西南沿岸流出到西北太平洋的原因造成。Qu［15］利用歷史溶解氧數(shù)據(jù)，得出南海與西太平洋存在水交換，水深700 m以上和1 500 m以下是西太平洋水流進(jìn)南海，而700～1 500 m南海水流出到西太平洋（呈三明治結(jié)構(gòu)）。Tian等［16］對2005年秋季在呂宋海峽處LADCP的直接觀測結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，在500～1 500 m的中層深度上有5×106m3／s的南海水流出，隨后在2007年夏季的觀測結(jié)果中顯示有2.5 ×106m3／s的水體流出南海［17］，并且二者的研究中都發(fā)現(xiàn)中層水通過呂宋海峽的流入和流出同時存在。以上的研究，多是以深度來定義中層水，不能精確刻畫NPIW的特征及其通過呂宋海峽與南海交換的物理過程?；跉v史水文數(shù)據(jù)，通過對位勢密度范圍在（26.5～27.2）σθ之間的中層水的研究，You等［6］發(fā)現(xiàn)年平均凈流入約1.1×106m3／s。類似的，Lan等［18］通過對數(shù)值模式結(jié)果分析得到有1.72×106m3／s的NPIW進(jìn)入南海。因此，在年平均意義上，通過呂宋海峽NPIW進(jìn)入到南海，量值約在1×106～2 ×106m3／s之間，且在呂宋海峽處同時存在中層水的流入和流出現(xiàn)象，對整個呂宋海峽來說，凈流量為中層流出南海。途經(jīng)呂宋海峽的中層水的流入流出存在顯著的季節(jié)變化，有研究表明，冬春季入流最強(qiáng)，而夏秋季則以出流為主［6，11］。同時，劉長建等［19］認(rèn)為NPIW在春季有一定程度的入侵，然后逐漸東撤，在東北季風(fēng)最強(qiáng)盛的冬季NPIW的入侵程度反而最弱，分析發(fā)現(xiàn)可能是由于在中層水深度的北向運(yùn)動的南海經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的阻礙作用。近來的研究也有不同的發(fā)現(xiàn)，劉增宏等［20］對2003年2月至2009年的觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，整年都沒有發(fā)現(xiàn)明顯的NPIW進(jìn)入南海的跡象，而高鹽的南海中層水則通過海峽流入太平洋，其強(qiáng)度在秋、冬季節(jié)達(dá)到最大。在南海中層水的年際乃至更大尺度的變化方面，楊春輝［21］利用WOD09（World Ocean Database 2009）的溫鹽數(shù)據(jù)和模式結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在1979－2004年中層水有持續(xù)變咸趨勢。Liu等［22］利用中國科學(xué)院南海海洋研究所的歷史航次水文資料，發(fā)現(xiàn)80年代的中層水相對于60年代明顯淡化，并通過SODA數(shù)據(jù)利用徑向翻轉(zhuǎn)環(huán)流理論進(jìn)行了解釋。

因中層水團(tuán)形成于高緯地區(qū)，下沉至300 m以深，并通過海盆尺度環(huán)流在全球海洋傳播，因其帶有明顯的氣候變化信息，因而研究區(qū)域海洋中層水變化及其與大洋中層水之間的關(guān)聯(lián)，不僅有利于對局域海洋環(huán)流的研究，而且對大尺度氣候系統(tǒng)變化的研究有重要的意義。對南海中層水來說，由于缺乏長時間的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)，因此目前為止，多數(shù)都集中在對較短時間尺度的中層水變化的研究，而對南海中層水長期變化的研究還很少。本文擬用南海18°N跨海盆斷面處的現(xiàn)場觀測資料，分析南海中層水的年代際以及更長時間尺度變異，及其與大洋中層水變化的異同。

2 數(shù)據(jù)和方法

作為南海最北部的跨海盆斷面，18°N斷面西起海南島南側(cè)，東至菲律賓西岸，分隔南海北部與中部。本文選取的18°N斷面站點(diǎn)水深都在700 m以深，而在114°E以東海域水深超過3 000 m（圖1）。在南海北部，呂宋海峽是連接外大洋的唯一深水通道，北太平洋與南海北部的水體交換，無論是僅僅發(fā)生在南海北部還是水體以某種方式進(jìn)一步深入到南海內(nèi)部，18°N斷面都是一個最適合的研究斷面。鑒于此斷面對于南海北部與南海內(nèi)區(qū)水體交換等研究中的重要作用，自2010年起此斷面已納入CLIVAR國際氣候與海洋計劃框架。

圖1 南海北部水深（等值線，m）和18°N斷面及選定的溫鹽剖面站位Fig.1 The bathymetric contour of the northern region of the South China Sea，and the location of 18°N section together with the chosen stations for temperature and salinity profiles

本文選用的溫鹽觀測數(shù)據(jù)來源包括兩部分：中國科學(xué)院南海海洋研究歷年收集的現(xiàn)場溫鹽觀測數(shù)據(jù)，時間跨度為1933－2012年。沿18°N斷面，因觀測數(shù)據(jù)時空覆蓋不規(guī)則等原因，這里選取1941－2012年時段。1941－1993年期間，除個別年份有較完整的斷面觀測以外，多數(shù)年份只有零星站位，而1993年后，由于國際上對海洋研究的投入日益增加，在多數(shù)年份能夠獲得對斷面的完整觀測。尤其自2004年起中國科學(xué)院南海海洋研究所每年進(jìn)行的公開航次中，對18°N斷面進(jìn)行連續(xù)和系統(tǒng)全面地觀測，積累了大量空間高分辨的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)（見圖2）。除此之外，美國國家海洋數(shù)據(jù)中心（NODC）提供的WOD09中的CTD、OSD、PFL在18°N斷面處的溫鹽數(shù)據(jù)也都包括在此研究中。盡管年平均意義上WOD09數(shù)據(jù)覆蓋全球，然而在南海18°N斷面，其時空分布都很稀疏，2007年以前幾乎沒有較完整的斷面觀測。針對18°N斷面，通過對原始資料的分析和質(zhì)量控制（主要包括篩選出適合此斷面水深的數(shù)據(jù)，去除明顯有溫鹽觀測誤差的剖面以及通過T－S曲線去掉明顯偏離平均態(tài)的溫鹽剖面等方式），選用18°N斷面南北各0.5°以內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)，共得到781個溫－鹽剖面（圖1）。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)所在期間的分布情況，本文分析將基于以下5個時間段來研究中層水的年代際變異：1941－1949年，1965－1977年，1979－1990年，1991－2001年，2002－2012年（見圖2）。1965年以前，只有1941和1949年兩個年份有觀測資料，時間采樣低，不能代表所在年代的平均狀況，因此在本文中層水的年代際研究中不再考慮。較之90年代以前，90年代以后尤其是2000年之后有了較多的觀測，使得對中層水特征的精細(xì)描述成為可能。

3 南海18°N斷面中層水的年代際變化特征分析

Qu等［11］通過分析南海和西太平洋歷史溫鹽數(shù)據(jù)研究了NPIW水團(tuán)的分布，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入南海后水團(tuán)性質(zhì)有所改變，可以依等位勢密度面追蹤。進(jìn)入到南海后，南海中層水約處于300～700 m之間，位密約（26.5～27.0）σθ之間；核心位密約為26.73σθ，在490 m附近，溫度在8℃左右［6，19，23－24］。對應(yīng)本文觀測時段溫鹽數(shù)據(jù)，由站位中層水團(tuán)的溫鹽T-S圖（圖3a）和18°N斷面氣候態(tài)垂向鹽度分布（圖3b），可以看到除核心密度為26.75σθ外，中層水團(tuán)厚度及其所在深度、水團(tuán)鹽度范圍34.40～34.45、密度范圍（26.4～27.0）σθ、核心密度所在深度、水團(tuán)溫度6.5～10.0℃等屬性皆與前人研究基本一致。本文選取位密26.4σθ和27.0σθ作為南海18°N斷面處中層水的上界和下界，選取在此密度范圍內(nèi)的中層水的鹽度平均為指數(shù)來表征中層水團(tuán)特征變異。值得說明的是，用位密定義的中層水上下界，與鹽度34.45所包絡(luò)的中層水厚度非常一致（圖3b），說明無論采用密度或是鹽度定義，中層水的變化都是一致的。另外在空間分布上，此斷面上中層水在東西兩側(cè)的分布并無明顯的差異（圖3b），說明盡管南海中層水源于NPIW途徑呂宋海峽的延伸，然而并不因18°N斷面東西兩端距離呂宋海峽遠(yuǎn)近而使得局地中層水有明顯不同的特征。

圖2 18°N斷面各年份的觀測數(shù)量統(tǒng)計柱狀圖Fig.2 The histogram statistics of the observation data at 18°N section

圖3 18°N斷面中層水附近的溫-鹽散點(diǎn)圖（a）和中層水鹽度的氣候態(tài)垂直剖面圖（b）Fig.3 T-S scatter diagram of the intermediate water at 18°N section（a）and the climatology vertical cross-section of the salinity of the intermediate water（b）

南海中層水有顯著的年代際變化（圖4）。在1965－2012年間，南海中層水的平均鹽度經(jīng)歷了自1965－1977年至1979－1990年時段的上升，之后在1991－2012年鹽度降低，低于1965－1977年區(qū)段的鹽度值，整個時間段內(nèi)年代際振蕩幅度在0.010左右。20世紀(jì)60年代中層水平均鹽度約34.432，而在80年代，中層水平均鹽度是本研究中有效數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi)中層水鹽度最高的時期，其平均鹽度約34.440，從60年代至80年代中層水鹽度呈增大趨勢。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，在相同時間段內(nèi)南海整個區(qū)域的中層水鹽度有淡化趨勢［22］。自90年代起，中層水呈現(xiàn)急劇變淡趨勢，鹽度從34.450一直降至34.414，在1997年達(dá)到最低值。綜合80年代至90年代的中層水鹽度變化特征，呈淡化趨勢。然而，楊春輝［21］利用HYCOM模式結(jié)果分析了相同時間段內(nèi)整個南海中層水變化，發(fā)現(xiàn)鹽度呈明顯上升趨勢。2002－2012年間中層水平均鹽度與1991－2001年期間非常接近，盡管這兩個區(qū)間中層水鹽度變化趨勢迥異。與Liu等［22］和楊春輝［21］對整個南海中層水年代際趨勢的研究相比，本文研究在20世紀(jì)60年代至2001年間的18°N斷面鹽度年代際趨勢變化，與以上兩者研究的結(jié)論相反，可能與使用資料異同、觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)果中存在的誤差以及18°N斷面獨(dú)特的地理位置有關(guān)。

圖4 18°N斷面中層水鹽度整層平均的年代際變化Fig.4 The decadal variability of the salinity of the intermediate water at 18°N section

除了中層水的平均鹽度之外，在以上各年代際區(qū)間，由溫鹽曲線顯示的中層水屬性也有明顯的年代之間的差異（見圖5）。主要的差異表現(xiàn)在：20世紀(jì)90年代和2000年中層水鹽度幾乎沒有變化，且兩者都低于1965－1977年和80年代，其中80年代中層水鹽度最大；除了1965－1977年鹽度最小值對應(yīng)的溫度較小外，其他3個年代溫度都比較類似。1965－1977年低于7℃的T－S曲線段有跳躍毛刺現(xiàn)象，這是由于選取的深度大于700 m的數(shù)據(jù)比較少的原因。圖6顯示了中層水溫、鹽度及密度年代際變化差異在垂直結(jié)構(gòu)上的表征。鹽度差異和位溫差異的變化趨勢一致（見圖6A和6B），因為在同一等位密面上溫度的變化會導(dǎo)致相應(yīng)的鹽度變化，反之亦然。在溫、鹽垂向結(jié)構(gòu)上，2000年與20世紀(jì)90年代比較一致，1965－1977年介于20世紀(jì)90年代與80年代之間。中層水深度差異和溫、鹽差異的變化趨勢不同（見圖6）：與其他3個年代相比，90年代的中層水上下界均是最淺的；1965－1977年中層水深度介于90年代和2000年之間；80年代和2000年中層水深度基本一致；4個年代中層水深度的變化趨勢與溫鹽變化趨勢是一致的；然而四個年代等位密深度的變化幅度都比較小，在10 m量級以內(nèi)，考慮誤差在內(nèi)，可以認(rèn)為4個年代中層水深度基本不變。隨著時間的推移，標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減小，可能與近年來觀測資料精度提高以及溫、鹽變化的幅度變小有關(guān)。

圖5 4個年代18°N斷面緯向平均（等位密面上）的T-S圖Fig.5 Zonally averaged T-S curves of the four periods at 18°N section

圖6 a、b、c、d分別代表1965－1977、1979－1990、1991－2001、2002－2012四個時間區(qū)間，以c為參考區(qū)間，其他區(qū)間與c之間的鹽度差異（A），位溫差異（B）和深度差異（C），其中a－c（點(diǎn)線），b－c（虛線），d－c（實線），水平線是指標(biāo)準(zhǔn)偏差Fig.6 The salinity differences（A），potential temperature differences（B）and depth differences（C）during 1965－1977（a），1979－1990（b），1991－2001（c）and 2002－2012（d），of which the period1991－2001（c）is used as reference.The dotted lines represent a minus c，the dashed lines show b minus c，the solid lines present d minus c，and the horizontal lines refer to standard deviation

四個年代中18°N斷面的鹽度垂直剖面如圖7所示。從東西分布整體上看，在東部、中部、西部存在著3個低鹽值區(qū)。可從You等［6］通過歷史水文資料得到的南海中層水環(huán)流得到部分解釋，在氣候態(tài)年平均下，斷面西部和東部（菲律賓沿岸）都存在一支低鹽南向的徑向流。90年代的中層水鹽度明顯低于其他年代。雖然80年代斷面西部有一個小于其他年代的低鹽區(qū)，但 是其整層在四個年代中依然表現(xiàn)出鹽度最大。

圖7 18°N斷面1965－1977（a），1979－1990（b），1991－2001（c），2002－2012（d）4個時間段的鹽度垂直剖面圖Fig.7 The vertical cross-section of the salinity variations（grey shaded）in four periods：1965－1977（a），1979－1990（b），1991－2001（c）and 2002－2012（d）at 18°N section

在年代際尺度變異調(diào)制的基礎(chǔ)上，在各選取時段內(nèi)中層水平均鹽度表現(xiàn)出了顯著的年際變化，而且，其振幅要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于年代際尺度上南海中層水鹽度變化的幅度。在1965－1967年期間監(jiān)測到鹽度變化0.040，考慮到僅有3年有效的觀測采樣且1967年觀測站點(diǎn)稀少，此變化幅度可能受到觀測誤差的影響。而1967－1977年，中層水鹽度降幅同樣達(dá)到0.040，基于7年觀測數(shù)據(jù)確認(rèn)了在此期間中層水鹽度的劇烈波動。同樣地，1979－1990年有類似的顯著的年際變化。較之90年代之后，1965－1977年和1979－1990年這兩個時段存在劇烈的年際變化，可能是由于此期間觀測資料精度比較低，或者觀測資料較少而導(dǎo)致選取時段的數(shù)據(jù)均方差較大的原因。1990－2001年期間以1997年為界，可分為兩個時段來分析中層水鹽度的變化。1997年之前中層水鹽度單調(diào)降低，而之后則單調(diào)上升。從1997－2012年，中層水平均鹽度呈持續(xù)變大趨勢。由于并不是每年的每個季節(jié)都有數(shù)據(jù)，有些年份的觀測數(shù)據(jù)可能集中在某一兩個季節(jié)，故而季節(jié)變化對鹽度的年際變化會產(chǎn)生一定的影響，但對年際變化趨勢的影響相對較小。隨著我國對南海觀測重視程度的增加，1997－2012年基本上每年都有觀測。特別值得一提的是，2004年之后，18°N斷面每年都有連續(xù)且空間高分辨率的觀測。大量的現(xiàn)場資料積累使得分析結(jié)果更加趨于真實情況，因而確認(rèn)了1997年之后的鹽度持續(xù)變大的趨勢。

在年際尺度上，南海中層水變異與大尺度海氣背景變化密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，中層水鹽度與Ni?o3指數(shù)呈現(xiàn)了良好的相關(guān)關(guān)系（－0.65），在1965、1987、1997、2004年等顯著的厄爾尼諾年中層水鹽度呈極小值（見圖4）。然而，在年代際尺度上大尺度海氣背景如何影響南海中層水及其與大洋中層水之間的關(guān)聯(lián)目前還不清楚。Wong等［8］分析太平洋和印度洋的觀測資料發(fā)現(xiàn)從19世紀(jì)60年代到80年代中層水有淡化趨勢，Bryden等［9］在印度洋32°S斷面也得出1965－1987年的淡化趨勢，1987－2002年則有變咸趨勢。與之相比，而南海18°N中層水在80年代鹽度最高，之后則有明顯地淡化趨勢至1997年，1997－2012年18°N斷面中層水鹽度持續(xù)增加。南海與大洋中層水變化趨勢有所不同，可能原因如下：大洋中層水的研究是基于個別年份的航次資料，因而其高頻時間變異信號（如季節(jié)和年際變化等）包含在年代際變異中，如果季節(jié)或者年際變化振幅比較大，則某一年的某個季節(jié)的航次數(shù)據(jù)并不能代表其年代際平均情況；南海中層水的變異，可能既受局地因素影響，也與大洋信號相關(guān)，而不同因子的相對貢獻(xiàn)，決定了南海中層水與大洋變異之間的異同。

4 總結(jié)與討論

本文通過南海18°N斷面的水文觀測數(shù)據(jù)，分析了此斷面上中層水分布特征以及年代際變化。南海18°N斷面中層水的深度大約在350～650 m之間，位密在（26.4～27.0）σθ之間，核心深度在490 m左右，核心位密在26.75σθ左右。

針對南海18°N中層水鹽度的年代際變化研究發(fā)現(xiàn)，在1965－2012年間，1979－1990年期間的中層水平均鹽度最大，1965－1977年期間鹽度次之，而1991－2001年和2002－2012年期間中層水最淡。在1991年后的兩個時間區(qū)間，盡管中層水平均鹽度非常接近，然而兩者的中層水鹽度變化趨勢卻有很大差異，1991－1997年18°N中層水鹽度急劇下降，幅度達(dá)到0.020以上，1997－2012年鹽度持續(xù)上升。在中層水鹽度的年代際振蕩調(diào)制下，18°N中層水呈現(xiàn)明顯與El Ni?o反相的特征（相關(guān)系數(shù)達(dá)到－0.65），在厄爾尼諾年鹽度呈極小值，特別是在1997年，鹽度值低至34.42，表現(xiàn)了南海18°N斷面中層水與大洋背景下的年際模態(tài)之間的關(guān)聯(lián)。

南海18°N斷面中層水溫、鹽幾乎整層同時增加或減小，中層水深度的年代際變化趨勢與溫鹽變化趨勢是一致的，然而等位密深度的變化幅度很小，在10 m量級以內(nèi)，考慮誤差在內(nèi)，可以認(rèn)為四個年代中層水深度基本不變，隨著時間的推移，標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸減小，可能與近年來觀測資料精度提高以及溫、鹽變化的幅度變小有關(guān)。

在年代際尺度上，南海18°N斷面中層水變化在60年代至90年代間與印度洋和太平洋有所不同［8－9］，可能原因如下：大洋中層水的研究是基于個別年份的航次資料，因而其高頻時間變異信號包含在年代際變異中，如果季節(jié)或者年際變化振幅比較大，則某一年的某個季節(jié)的航次數(shù)據(jù)并不能代表其年代際平均情況；南海中層水變異既受局地因素影響，也與大洋信號相關(guān)，兩者共同決定了南海中層水與大洋變異之間的異同。另外，南海18°N斷面中層水的變化趨勢與整個南海區(qū)域水文資料及數(shù)值模式分析結(jié)果中的變化趨勢在60年代至90年代間相異［21－22］。究其原因，第一，可能是由于模式結(jié)果與觀測數(shù)據(jù)之間可能的差異；第二，可能是觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)果中存在的誤差，因為年際變化的振幅要遠(yuǎn)大于年代際變異，這可能會掩蓋真實的年代際變化；第三，可能是與18°N斷面獨(dú)特的地理位置有關(guān)，18°N斷面不能表征整個南海的中層水變化。

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Decadal changes of the intermediate water at 18°N in the South China Sea

Zhao Deping1，2，Wang Weiqiang1，Qin Huiling1，Mao Qingwen1，Wang Dongxiao1，Chen Rongyu1

（1.State Key Laboratory of Tropical Oceanography，South China Sea Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510301，China；2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Decadal change characteristics of the intermediate water at 18°N in the South China Sea during 1965 and 2012 were investigated using the historical temperature and salinity profile data from SCSIO（South China Sea Institute of Oceanology）and WOD09（World Ocean Database 2009）.This study revealed the significant decadal changes of the intermediate water based on the analysis of its decadal averaged salinity.The salinity was 34.432 on average in the period of 1965 to 1977 and increased to 34.440 in the 1980s，followed by an evident decrease after the 1990s.Modulated by the decadal scale changes，the salinity variation presented different trends in different periods.There was a significant decrease trend from 1967 to 1977，followed by a further decrease from 34.450 to 34.414 during 1990 and 1997.Thereafter there appeared a significant increase.Meanwhile，the temperature presented the same changing trends.Both temperature and salinity decreased in the 21st century with smaller amplitude of variation compared those in 1990s.The decadal changes of the intermediate water at 18°N were found to present different characteristics than those of Indian Ocean and the Pacific Ocean.In addition，the significant decadal changes of the intermediate water have greater amplitudes than those of the decadal scale variations.In addition，it is found that the salinity was closely related with ENSO that it reached its minimum in El Ni?o years.

South China Sea；18°N；intermediate water；decadal changes

P731.16

A

0253-4193（2014）09-0056-09

趙德平，王衛(wèi)強(qiáng)，覃慧玲，等.南海18°N斷面中層水的年代際變化［J］.海洋學(xué)報，2014，36（9）：56—64，

10.3969／j.issn.0253-4193.2014.09.007

Zhao Deping，Wang Weiqiang，Qin Huiling，et al.Decadal changes of the intermediate water at 18°N in the South China Sea［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（9）：56—64，doi：10.3969／j.issn.0253-4193.2014.09.007

2013-09-11；

2013-12-10。

國家自然科學(xué)基金項目（41376024，41276108，41206010）；中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）資助（XDA11010301）；科學(xué)基礎(chǔ)性工作專項——南海海洋斷面科學(xué)考察（2008FY110100海洋）。

趙德平（1989—），男，河南省商丘市人，從事海洋環(huán)流動力學(xué)研究。E-mail：depingzhao＠scsio.ac.cn