孟加拉灣海表鹽度變化特征的衛(wèi)星遙感應(yīng)用研究

林新宇，邱云 *，杜巖，周喜武，宣莉莉，許金電

（1.國家海洋局第三海洋研究所，福建廈門361005；2.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(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510301；3.國家海洋信息中心，天津300171）

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孟加拉灣海表鹽度變化特征的衛(wèi)星遙感應(yīng)用研究

林新宇1，邱云1 *，杜巖2，周喜武1，宣莉莉3，許金電1

（1.國家海洋局第三海洋研究所，福建廈門361005；2.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(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510301；3.國家海洋信息中心，天津300171）

摘要：本文利用2011年8月至2014年3月Aquarius衛(wèi)星鹽度產(chǎn)品結(jié)合Argo等實(shí)測鹽度資料，探討了孟加拉灣海表鹽度的季節(jié)及年際變化特征。結(jié)果顯示，Aquarius與Argo鹽度呈顯著線性正相關(guān)，總體較Argo鹽度值低，偏差為-0.13，其中在孟加拉灣北部海域負(fù)偏差值比南部海域更大，分別為-0.28和-0.10。Aquarius衛(wèi)星與Argo浮標(biāo)在表層鹽度觀測深度上的差別是造成此系統(tǒng)偏差的主因。Aquarius鹽度資料清晰顯示了孟加拉灣海表鹽度具有明顯的季節(jié)變化特征，包括阿拉伯海高鹽水的入侵引起灣南部海域鹽度的變化以及灣北部淡水羽分布范圍的季節(jié)性遷移等主要特征。此外，分析還揭示了2011（2012）年春季整個(gè)灣內(nèi)出現(xiàn)異常高鹽（低鹽）現(xiàn)象。研究表明，2010（2011）年灣北部夏季降雨減少（增加）導(dǎo)致該海域海水鹽度偏高（偏低），并通過表層環(huán)流向南輸運(yùn)引起次年春季灣內(nèi)表層鹽度出現(xiàn)異常高鹽（低鹽）現(xiàn)象，春季風(fēng)應(yīng)力旋度正（負(fù)）距平通過影響鹽度垂直混合過程對同期表層鹽度異常高鹽（低鹽）變化也有影響。

關(guān)鍵詞：孟加拉灣；Aquarius衛(wèi)星；表層鹽度；環(huán)流

1　引言

孟加拉灣位于東印度洋北部（圖1），是受南亞季風(fēng)影響的典型海域。南亞夏季風(fēng)給孟加拉灣帶來了豐沛的降水，而且大大超過蒸發(fā)作用，加之灣周邊諸多地表徑流的注入，整個(gè)海域年平均淡水凈收支高達(dá)4.05×1012m3［1］。大量淡水的輸入，使得孟加拉灣成為印度洋鹽度最低的海域，其上層鹽度的變化不僅影響了灣內(nèi)環(huán)流結(jié)構(gòu)［2］，還通過引發(fā)障礙層現(xiàn)象［3—4］對南亞季風(fēng)的爆發(fā)與變異有重要的調(diào)制作用［5］。

已有研究主要針對孟加拉灣表層鹽度的季節(jié)變化規(guī)律，且主要來自于少數(shù)現(xiàn)場水文觀測或再分析資料及數(shù)值模擬結(jié)果［6—8］。早期的研究［6］顯示，受降水、陸地徑流及阿拉伯海高鹽水等因素的影響，孟加拉灣表層鹽度分布呈北低南高的態(tài)勢，灣頂鹽度遠(yuǎn)低于灣口（圖1），在夏季風(fēng)期間二者鹽度差達(dá)到最大［9］。W u等［10］利用鹽度再分析資料給出了灣內(nèi)淡水羽的季節(jié)分布特征，并指出表層環(huán)流的平流輸運(yùn)過程決定了淡水羽的分布范圍。近期的研究［11］認(rèn)為夏季風(fēng)期西南季風(fēng)漂流帶來的次表層阿拉伯海高鹽水經(jīng)Ekman抽吸過程進(jìn)入混合層是維持灣內(nèi)混合層鹽量收支平衡的一個(gè)重要機(jī)制。然而，受制于鹽度資料的限制，對孟加拉灣鹽度年際變化的研究很少［12—13］。

當(dāng)前，衛(wèi)星鹽度遙感技術(shù)的成熟使得監(jiān)測海洋表層鹽度的變化成為可能，已有的研究［14—15］表明其數(shù)據(jù)質(zhì)量是可靠的。因此，本文嘗試?yán)肁-quarius/S A C-D衛(wèi)星的鹽度遙感資料在孟加拉灣開展海表鹽度變化特征的應(yīng)用研究。為了便于說明，下文的春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)分別對應(yīng)冬夏季風(fēng)過渡期（3-4月）、夏季季風(fēng)期（5-9月），夏冬季風(fēng)過渡期（10月）以及冬季季風(fēng)期（11月-翌年2月）。

圖1　孟加拉灣海底地形（等值線，單位：m），圖中疊加了氣候態(tài)表層年平均鹽度分布圖（填色圖），鹽度數(shù)據(jù)來自美國國家海洋數(shù)據(jù)中心世界海洋圖集2013版（W O A 2013）Fig.1 Topography of the Bay of Bengal（B O B，contour in m）with climatological surface-layer salinity（shaded）superimposed.The salinity data comes from W orld Ocean Atlas 2013（W O A 2013）provided by A merican National Oceanographic Data Center

2　數(shù)據(jù)

海表鹽度遙感資料來自美國國家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（N ASA's Jet Propulsion Laboratory，JPL）發(fā)布的Aquarius 2.0版產(chǎn)品。Aquarius/SA C-D衛(wèi)星于2011年6月進(jìn)入太空，其所搭載的Aquarius傳感器是由N ASA研制，通過被動(dòng)式L波段微波輻射計(jì)及主動(dòng)式L波段散射計(jì)觀測的海表面亮溫及海表面風(fēng)速等要素反演得到海表鹽度［16］。文中使用的是L3級A DPS（Aquarius Data Processing System）月平均產(chǎn)品，數(shù)據(jù)已經(jīng)過大氣校正、海表鹽度定標(biāo)及海面粗糙度修正等。鹽度月平均產(chǎn)品空間分辨率為1° ×1°，時(shí)間跨度為2011年8月至2014年3月。

Argo月平均格點(diǎn)數(shù)據(jù)來自美國斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）［17］，時(shí)間跨度為2004年1月至2013年12月，水平空間分辨率為1°×1°，垂向上共有58層，本文采用其表層（2.5 m層）的鹽度數(shù)據(jù)。Argo鹽度剖面數(shù)據(jù)由法國海洋開發(fā)研究院（French Research Institute for Exploitation of the Sea，IFR E M E R）提供，時(shí)間跨度為2011年8月至2014年3月。本文還使用了“非洲—亞洲—澳洲季風(fēng)分析與預(yù)測研究錨定觀測陣列”（Research M oored Array for African-Asian-Australian M onsoon Analysis and Prediction，R A M A）R1浮標(biāo)獲取的20 m層月平均鹽度時(shí)間序列，該浮標(biāo)位于灣中部海域（15°N，90°E，圖1），觀測時(shí)段為2007年12月至2014年8月，只有20 m層有比較連續(xù)的鹽度資料。上述鹽度觀測資料用于檢驗(yàn)研究海域鹽度遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并用于分析鹽度的變化特征。

海面風(fēng)場資料采用法國海洋開發(fā)研究院提供的ASC AT（the Advanced Scatterometer）月平均風(fēng)場數(shù)據(jù)，空間分辨率為0.25°×0.25°，時(shí)間覆蓋范圍為2007年5月至2014年4月。用于計(jì)算研究海域海面淡水通量的降雨及蒸發(fā)資料分別來自T R M M衛(wèi)星（Tropical Rainfall M easuring Mission）月平均3B43-V7版降雨資料［18］及美國伍茲霍爾海洋研究所發(fā)布的海氣通量可觀分析資料集（Objectively Analyzed air-sea Fluxes，O Aflux）［19］，其水平分辨率分別為0.25°×0.25°及1°×1°，時(shí)間覆蓋范圍均為2004年1月至2013年12月。河流流域的空間信息（圖1）來自日本東京大學(xué)發(fā)布的T RIP（Total Runoff Integrating Pathways）［20］全球河流流域信息數(shù)據(jù)集。

3　衛(wèi)星遙感鹽度產(chǎn)品評估

圖2a給出遙感海表鹽度對Argo鹽度的散點(diǎn)分布。圖中顯示，除低鹽端（鹽度小于32）的部分點(diǎn)外，各數(shù)據(jù)點(diǎn)基本沿y = x周圍呈軸對稱分布，且越靠近對稱軸，樣本密度越大，意味著遙感與Argo實(shí)測鹽度總體吻合較好。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，二者呈顯著線性正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)（R）為0.93，均方根誤差（R M SE）為0.48，二者間存在的負(fù)偏差值（-0.13）說明研究海域Aquarius遙感鹽度比Argo鹽度低，而且負(fù)偏差值在低鹽端似乎更大（圖2a）。圖2b為資料點(diǎn)的分布情況，圖2c、d分別為遙感海表鹽度與Argo的平均偏差以及均方根誤差。從平均偏差分布可以看出，在印度半島東西兩側(cè)近岸海域及灣口遙感鹽度略高于Argo鹽度，其余大部分海域遙感鹽度較Argo低，且負(fù)偏差值較大的點(diǎn)主要位于灣北部（15°N以北），在灣頂區(qū)域兩者的鹽度平均偏差可高達(dá)1（圖2c），相應(yīng)地，均方根誤差在灣北部也較大（圖2d）。為進(jìn)一步說明負(fù)偏差隨鹽度變化的特征，表1給出各鹽度值區(qū)間內(nèi)衛(wèi)星與Argo鹽度的比較結(jié)果，可見遙感鹽度在各鹽度值區(qū)間內(nèi)均較Argo鹽度值低，并以鹽度值32為界，在低鹽端（高鹽端）負(fù)偏差值均較大（?。?，為-0.27～-0.29 （-0.08～-0.15），相應(yīng)地，二者的均方差在低鹽端也遠(yuǎn)大于高鹽端，說明在表層鹽度較高的海域這兩種數(shù)據(jù)吻合更好（系統(tǒng)偏差值為-0.10），但在低鹽區(qū)遙感鹽度顯著低于Argo鹽度（系統(tǒng)偏差值為-0.28）。

圖2　Aquarius與Argo表層鹽度匹配結(jié)果（a），顏色代表以每個(gè)配對點(diǎn)為中心1°×1°方格內(nèi)的配對點(diǎn)個(gè)數(shù)，其中Argo只選取有觀測樣本的格點(diǎn)鹽度數(shù)據(jù)；匹配點(diǎn)的分布情況（b），顏色代表對應(yīng)網(wǎng)格的配對點(diǎn)個(gè)數(shù)；Aquarius與Argo的平均偏差（c）；Aquarius與Argo的均方根誤差（d）Fig.2 The collocated data pairs of Aquarius and Argo sea surface salinity（SSS）（a），colors represent the number of dots in the 1°×1°box with its center located at every data pair.Spatial distribution of collocated data pairs（b），colors represent the number of collocated data pairs.M ean deviation between Aquarius and Argo（c）.Root mean square error between Aquarius and Argo（d）

表1　Aquarius海表鹽度與Argo表層鹽度比較的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 The statistics of the comparison between Aquarius and Argo SSS

與上述分析結(jié)果一致，已有研究［21—22］顯示A-quarius遙感鹽度在熱帶海域與實(shí)測鹽度資料或Argo觀測鹽度相比存在系統(tǒng)性的偏低現(xiàn)象。Tang等［21］研究指出Aquarius觀測的是海表面鹽度，而Argo大部分剖面只觀測到5 m以深的鹽度，于是海表與5 m層之間的鹽度差別構(gòu)成了Aquarius與Argo鹽度之間系統(tǒng)偏差的一個(gè)來源，并且他們強(qiáng)調(diào)在熱帶海域近表層（5 m以淺）強(qiáng)鹽度層化情形下，會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)偏差。就孟加拉灣而言，淡水（降水和陸地徑流）主要從灣北部注入，導(dǎo)致灣北部近表層鹽度層化最為顯著［6］。從圖1看，低鹽水（鹽度小于32）分布區(qū)域?qū)?yīng)于灣北部的強(qiáng)鹽度層化區(qū)，因此不難理解在孟加拉灣低鹽區(qū)遙感海表鹽度較Argo鹽度顯著偏低的現(xiàn)象（圖2，表1）。此外，由于孟加拉灣低鹽水比較貼近岸邊，故上述低鹽區(qū)內(nèi)遙感鹽度顯著偏低還可能與近岸的強(qiáng)射頻干擾（radio frequency interference，RFI）的影響有關(guān)［14］。

需要指出的是，Aquarius衛(wèi)星的反演目標(biāo)為在時(shí)間分辨率為30 d，考慮所有傳感器和物理模型的隨機(jī)偏差的前提下，鹽度觀測預(yù)期精度達(dá)0.20［23］。但實(shí)際上，衛(wèi)星鹽度觀測精度在不同海區(qū)之間差異較大，在中低緯度大洋的大部分海區(qū)精度較高（精度為0.2 ～0.3），而在近岸海域、強(qiáng)降雨區(qū)及邊緣海鹽度精度較低［21，24—25］，比如在南海Aquarius鹽度與實(shí)測鹽度的均方根誤差高達(dá)0.62［25］。類似于南海，孟加拉灣氣象條件異常復(fù)雜，顯著影響了衛(wèi)星鹽度的反演精度，從研究結(jié)果看，Aquarius鹽度在該海域的精度與在南海的大體相當(dāng)。

4　衛(wèi)星觀測的表層鹽度季節(jié)變化特征

圖3給出了衛(wèi)星觀測期間1、4、7、10月（分別代表冬、春、夏及秋季）的衛(wèi)星和Argo觀測的鹽度空間分布及二者的差異。圖中顯示二者鹽度差異時(shí)空分布的特點(diǎn)有：（1）Aquarius鹽度在大部分海域較Argo偏低；（2）大致15°N為界，15°N以南海域Aquarius與Argo差值較小，基本界于±0.3之間，局部海域因Argo樣本數(shù)不足，差值稍大，15°N以北海域二者差值較大，并以負(fù)偏差為主，尤其是10月負(fù)偏差最為顯著，但1月在灣西北部Aquarius鹽度明顯高于Argo，可能是因?yàn)樵摵Ｓ駻rgo樣本數(shù)不足，導(dǎo)致其網(wǎng)格化的鹽度缺乏代表性。

雖然上述結(jié)果表明灣內(nèi)部分海域Aquarius鹽度與Argo差值較大，但二者所揭示的鹽度季節(jié)變化特征基本一致（圖3）。具體而言，灣內(nèi)各月海表鹽度分布均總體呈北低南高的態(tài)勢。7月和10月灣南部海域鹽度較高，可見一高鹽水舌（鹽度值為34左右）從阿拉伯海南部經(jīng)斯里蘭卡島東部向?yàn)硟?nèi)延伸。該高鹽水一直持續(xù)至冬季（1月），反映的是西南季風(fēng)漂流攜帶的阿拉伯海高鹽水對灣南部的影響［26］。灣北部鹽度分布的變化顯示了淡水羽（鹽度小于等于32）位置的季節(jié)性遷移。7月受降水和陸地徑流的影響，淡水羽首先在灣頂部出現(xiàn)。從Aquarius鹽度看西部淡水羽更為明顯，隨后淡水羽影響范圍沿著灣東、西岸逐漸向南擴(kuò)大，至10月份影響范圍達(dá)到最大。之后1 月Aquarius鹽度顯示灣西北部淡水羽范圍開始縮小，至4月西北部淡水羽已不明顯，但東北部淡水羽仍存在。不同于Aquarius結(jié)果，Argo鹽度顯示1月灣西北部淡水羽依然清晰可見，且影響范圍甚至比10月還大?？紤]到Argo在該海域樣本數(shù)不足，因此其結(jié)果可能無法反映實(shí)際情況。Aquarius鹽度所揭示灣北部淡水羽分布范圍的季節(jié)性變化與W u等［10］的結(jié)果一致，作者并認(rèn)為灣北部表層環(huán)流對淡水羽的演變起重要作用。

5　衛(wèi)星觀測的表層鹽度年際變化特征

圖4給出R1浮標(biāo)以及浮標(biāo)位置Aquarius、Argo觀測的逐月鹽度時(shí)間序列。與前文結(jié)果一致，Aquarius鹽度在大部分時(shí)段略低于Argo。由于R1浮標(biāo)觀測的是20 m層的鹽度，因而其大部分鹽度值明顯高于Argo和Aquarius。Aquarius所顯示的鹽度季節(jié)變化特征與其余二者較為一致，均大致表現(xiàn)為西南季風(fēng)期（5-9月）鹽度較高，東北季風(fēng)期（10月-翌年4月）鹽度較低。除季節(jié)變化外，Aquarius還顯示浮標(biāo)位置春季（3-4月）鹽度有顯著的年際差異：2012年春季浮標(biāo)位置的鹽度值較低，僅為31.04，明顯低于2013年的32.25和2014年的32.27。Argo和R1浮標(biāo)也觀測到此異常低鹽現(xiàn)象，鹽度值分別為30.98和31.23，均為各自觀測時(shí)段內(nèi)同期最低，比各自同期平均值（各為32.08和32.33）均分別低1.10。Argo時(shí)間序列還顯示2011年春季鹽度（32.73）為歷年最高，比其平均值高0.65。

圖3　衛(wèi)星觀測期間（2011年8月至2014年3月）孟加拉灣Aquarius（等值線）及Argo（填色）鹽度合成（a-d）以及Aquarius與Argo鹽度差異（e-h）Fig.3 M onthly SSS of Aquarius（contour）and Argo（shaded）（a-d）and their differences（e-h）over August 2011 to M arch 2014

圖5為各年春季鹽度距平場，用于進(jìn)一步說明鹽度異常變化的空間分布特征。其中Aquarius鹽度距平是參照Zeng等［14］的做法，將Aquarius逐月鹽度值扣除其與Argo鹽度系統(tǒng)偏差值（-0.13，圖2）后，再與Argo對應(yīng)月份多年均值相減得到。Aquarius結(jié)果顯示2012年春季，除灣西北部近岸局部海域外，幾乎整個(gè)灣出現(xiàn)異常低鹽現(xiàn)象，尤其是在灣中北部（12°～18°N，80°～92°E）鹽度負(fù)距平值大都低于-0.8，最低可達(dá)-1.0。Argo證實(shí)了此異常低鹽現(xiàn)象，并為自有Argo觀測以來春季鹽度最低的年份。與2012年恰好相反，2011年為Argo觀測時(shí)段內(nèi)春季鹽度最高的年份，幾乎整個(gè)灣均出現(xiàn)異常高鹽信號，且也以灣中北部最為突出。雖然2010年異常高鹽信號也較顯著，但因Argo觀測樣本數(shù)太少，較難進(jìn)行相互驗(yàn)證。從Aquarius及Argo鹽度的年際方差分布（圖5k）可看出，在衛(wèi)星觀測期間（2011年8月至2014年3月），兩種資料鹽度年際變化空間分布特征大體一致，灣北部鹽度年際變化比灣南部顯著得多。對比2004-2013年及衛(wèi)星觀測期間Argo海表鹽度的方差（圖5k、5l）顯示，衛(wèi)星觀測期間灣北部的鹽度年際變化方差更大，體現(xiàn)了2012年灣北部異常低鹽現(xiàn)象對該時(shí)間段內(nèi)鹽度年際變化方差的貢獻(xiàn)。

圖4　R1浮標(biāo)位置（15°N，90°E）的月平均鹽度時(shí)間序列Fig.4 Time series of monthly salinity at the location of R1 float（15°N，90°E）

6　2011、2012年春季表層鹽度異常變化的成因

上文分析業(yè)已表明，Aquarius衛(wèi)星、Argo和R1浮標(biāo)均觀測到2012年春季灣內(nèi)出現(xiàn)異常低鹽現(xiàn)象。春季低鹽水是引起同期海溫及夏季風(fēng)爆發(fā)的重要因素［5］，因此對春季低鹽水的年際變化的研究有重要的意義。為探討其成因，選取春季鹽度異常高的年份（即2011年）進(jìn)行對比分析。由于孟加拉灣表層鹽度變化主要與海面淡水通量（包括蒸發(fā)與降水過程）、入海河流徑流以及環(huán)流的輸運(yùn)作用（包括水平平流及垂直卷挾過程）等因素有關(guān)［6，10—11］，因此本文通過比較這些強(qiáng)迫因子在2011年和2012年的異同，找出引起春季表層鹽度年際差別的可能原因。

由圖6a和圖6b可見，2011（2012）年春季，幾乎整個(gè)灣的降雨較往年增多（減少），相應(yīng)地，海面凈淡水通量較往年增加（減少），會(huì)導(dǎo)致表層鹽度降低（升高）。顯然，同期海面凈淡水通量的變化均難以解釋這兩年春季表層鹽度的實(shí)際變化情況（圖4，圖5）。此外，從灣頂主要流域降雨看（圖6a、b），2011（2012）年春季較往年減少（增加）。參照前人研究［14，27］，河流流域降雨的積分近似為該河口入海徑流量，依此方法計(jì)算得到的這兩年春季灣北部入海徑流量分別較往年減少和增加，也就分別有利于灣北部海域鹽度增加和減少。然而，同期表層鹽度變化顯著區(qū)位于灣中部海域（圖5），因而河口徑流的變化也難以解釋這兩年春季鹽度的差別。

從前文的結(jié)果看，同期海面淡水通量及河口徑流均無法解釋2011年和2012年春季鹽度的異常變化，這也就意味著鹽度平流輸運(yùn)過程可能為關(guān)鍵原因。由圖7可見，Aquarius鹽度距平分布清晰顯示2012年春季灣南部的低鹽距平信號來自于灣北部，此低鹽距平從2011年夏季（8月）出現(xiàn)在灣北部（16°N以北）并持續(xù)至2012年1月前后，然后向南輸運(yùn)，至4月延伸至12°N以南海域，導(dǎo)致春季整個(gè)灣出現(xiàn)異常低鹽的現(xiàn)象。Argo鹽度分布也有大體一致的現(xiàn)象，還顯示了2011年春季高鹽距平信號與2012年相似的擴(kuò)展過程，亦即該高鹽信號源于2010年夏季灣北部海域并在隨后1月向南輸運(yùn)而形成的。很顯然，2010年（2011年）夏季灣北部的高（低）鹽距平是由同期該區(qū)域降水異常變化引起的（圖6c和圖6d）。

Pant等［28］也注意到了2011年夏季至冬季期間（2011年6月至2012年2月）表層鹽度的淡化現(xiàn)象，并利用鹽度收支方程進(jìn)行了鹽度平衡診斷分析（見其文之圖7），他們分析結(jié)果指出正IO D事件引起6-9月的降雨增多導(dǎo)致灣北部表層鹽度降低，同期夏季風(fēng)環(huán)流以及秋季期間受正IO D事件影響而減弱甚至消失的東印度沿岸流使得低鹽水一直滯留在灣北部，之后冬季風(fēng)期灣內(nèi)反氣旋環(huán)流東支將灣北部低鹽水向南部輸運(yùn)，使得冬季灣內(nèi)南部表層鹽度降低。從我們的結(jié)果看（圖5和圖7），此次（2011年）正偶極子事件引起灣北部表層鹽度大幅降低通過環(huán)流輸運(yùn)過程的影響可從冬季一直延續(xù)至翌年（2012年）春季，并導(dǎo)致春季灣內(nèi)出現(xiàn)海盆尺度的低鹽異常現(xiàn)象；類似地，2010年負(fù)偶極子事件期間，灣北部夏季降水顯著減少，導(dǎo)致灣北部表層鹽度升高并同樣通過鹽度平流過程引起翌年（2011年）春季幾乎整個(gè)灣表層鹽度升高。

圖5　2004-2013年孟加拉灣春季（3-4月）Aquarius（等值線）及Argo（填色）鹽度距平（a-j）；衛(wèi)星觀測期間（2011年8月至2014年3月）Argo（填色）和Aquarius（等值線）的年際標(biāo)準(zhǔn)差分布（k）；2004-2013年Argo（填色）鹽度年際標(biāo)準(zhǔn)差分布（l）Fig.5 Spring（M arch to April）SSS anomaly from Aquarius（contour）and Argo（shaded）in the B O B during 2004 to 2013（a-j），square deviation of Argo SSS（shaded）and Aquarius SSS（contour）over August 2011 to M arch 2014（k），square deviation of Argo SSS（shaded）during 2004 to 2013（l）

圖6　孟加拉灣降雨（填色，單位：m m/d）及海面凈淡水通量（蒸發(fā)量-降雨量，即E-P，等值線，單位：m m/d）距平空間分布Fig.6 Spacial distribution of precipitation anomalies（shaded，unit：m m/d）and net fresh water flux anomalies （evaporation minus precipitation，E-P，contour，unit：m m/d）in the B O B

圖7　85.5°～90.5°E之間平均Argo（填色）及Aquarius（等值線）表層鹽度距平的時(shí)間—緯度分布圖Fig.7 Time-latitude plots of SSS anomaly from Aquarius（contour）and from Argo（shaded）averaged over 85.5°～90.5°E for the period 2010-2013

參照Pant等［28］的做法，使用Argo鹽度格點(diǎn)數(shù)據(jù)、T R M M 3B43-V7逐月降雨資料、O A FL U X蒸發(fā)資料及G E K C O海流資料利用鹽度收支方程進(jìn)行了鹽度平衡診斷，結(jié)果與Pant等類似（圖略），顯示灣北部的異常高鹽海水在2011年1月份通過平流作用向南延伸形成2011年3-4月的灣內(nèi)大范圍的異常高鹽現(xiàn)象。2012年過程同2011年，但為異常低鹽信號。

除了上述鹽度水平平流輸運(yùn)過程外，有研究指出春季海洋垂直混合過程對表層鹽度的有重要影響［8］。在多年平均意義下，孟加拉灣春季為海盆尺度反氣旋風(fēng)場的控制［29］。2011年春季灣內(nèi)以東北風(fēng)或東風(fēng)距平為主，并大體呈氣旋式旋轉(zhuǎn)，幾乎整個(gè)灣風(fēng)應(yīng)力旋度距平為正值（圖8a），其引起的向上Ek man抽吸將次表層高鹽水卷入混合層有利于混合層鹽度升高，因而對該季節(jié)表層鹽度升高可能有貢獻(xiàn)。2012年海面風(fēng)場及風(fēng)應(yīng)力旋度距平的特征與2011年大體相反，顯示了幾乎整個(gè)灣受負(fù)風(fēng)應(yīng)力旋度距平控制（圖8b），會(huì)通過抑制鹽度垂向混合從而對同期鹽度負(fù)距平的形成有促進(jìn)作用。為進(jìn)一步了解這兩年春季鹽度垂直混合過程的差異，這里挑選了這兩年春季相對應(yīng)的Argo浮標(biāo)鹽度剖面進(jìn)行比較，將距離在1°以內(nèi)，相對時(shí)間（基準(zhǔn)時(shí)間為3月1日）相差在±5 d內(nèi)為一組配對的剖面，共計(jì)21組鹽度剖面入選（圖8c和圖8d）?？梢钥闯鲈?50 m層以上，2011年春季鹽度垂直混合較好，2012年鹽度層化明顯，反映了這兩年風(fēng)應(yīng)力旋度的差異對上層鹽度垂直混合過程的影響。

圖8　2011年（a）和2012年（b）孟加拉灣春季（3-4月）海面風(fēng)場（矢量，單位：m/s）及風(fēng)應(yīng)力旋度（填色圖，向上為正，單位：N/m3）距平。c和d分別同a和b，但分別為Argo浮標(biāo)鹽度剖面Fig.8 The distribution of spring（M arch to April）surface wind anomalies（vectors，unit：m/s）and wind stress curl anomalies（shaded，upward is positive，unit：N/m3）in the B O B during 2011（a）and 2012（b）.c and d are the same period as a and b，respectively，but for salinity profiles from Argo

7　結(jié)論

通過Argo浮標(biāo)鹽度資料對2011年8月至2014 年3月孟加拉灣Aquarius 2.0版L3級月平均遙感鹽度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗(yàn)證，其結(jié)果表明：在本研究海域A-quarius海表鹽度與Argo浮標(biāo)表層鹽度呈顯著性正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.93），均方根差異為0.48，并比Argo鹽度偏低（總體偏差為-0.13），其中孟加拉灣北部低鹽區(qū)比南部高鹽區(qū)偏低更多（分別為-0.28 和-0.10）。其偏低主因在于遙感測量的是海表鹽度，而大部分Argo剖面最淺只觀測到5 m左右深度，于是二者觀測層次上的差異構(gòu)成了此系統(tǒng)偏差的一個(gè)來源。在灣北部受降水及陸地徑流注入的影響，近表層的鹽度層化較灣南部更強(qiáng)，偏低更顯著。此外，灣北部近岸的強(qiáng)射頻干擾可能也有一定影響。

分析結(jié)果還表明，Aquarius數(shù)據(jù)清晰呈現(xiàn)了孟加拉灣表層鹽度的季節(jié)變化特征，與已有的認(rèn)識基本一致，包括阿拉伯海高鹽水的入侵引起孟加拉灣南部海域鹽度的變化以及北部淡水羽分布范圍的季節(jié)性遷移等主要特征。Aquarius還揭示了2012年春季整個(gè)灣內(nèi)出現(xiàn)顯著異常低鹽現(xiàn)象，得到了Argo及R A M A等多種實(shí)測資料的證實(shí)，同時(shí)Argo鹽度資料表明2011年春季灣內(nèi)存在異常高鹽的現(xiàn)象。分析表明，這兩年春季鹽度變化分別與各自前一個(gè)夏季降雨異常變化引起灣北部表層鹽度出現(xiàn)相應(yīng)的變化有關(guān)，北部鹽度變化信號通過反氣旋環(huán)流向南輸運(yùn)最終引起春季出現(xiàn)海盆尺度的鹽度異常變化。此外，2011 （2012）年春季風(fēng)應(yīng)力旋度正（負(fù)）異常通過影響鹽度垂直混合過程對該異常高（低）鹽現(xiàn)象也有貢獻(xiàn)。

致謝：感謝國家海洋局第三海洋研究所郭小鋼研究員給出的寶貴意見。

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Study on the utilization of satellite remote sensing for variation characteristic of sea surface salinity in the Bay of Bengal

Lin Xinyu1，Qiu Yun1，Du Yan2，Zhou Xiwu1，Xuan Lili3，Xu Jindian1
（1.Third Institute of Oceanography，State Oceanic Administration，Xiamen 361005，China；2.State Key Laboratory of Tropical Oceanography，South China Sea Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510301，China；3.National Marine Data and Information Service，Tianjin 300171，China）

Abstract：Sea surface salinity（SSS）from Aquarius during August 2011 and M arch 2014，together with insitu salinity data（e.g.Argo）are used to explore seasonal and interannual variations of the SSS in the Bay of Bengal.It shows that Aquarius SSS has a significant positive correlation with Argo SSS.The Aquarius SSS is relatively lower than Argo SSS，and there exists a negative bias of-0.13 between these two data.The negative bias is larger in the northern bay than thatin the southern bay（-0.28 vs-0.10）.The bias mainly comes from the different depth between Aquarius and Argo floatsin measuring SSS.Aquarius SSS captures main seasonal variations of the SSS in the bay，such as the intrusion of saltier water from Arabian Sea and seasonal migrations of the freshwater plu mes in the northern bay.Besides，the SSS reveals anomalous salting（freshening）in the bay during the spring 2011（2012）.Our results suggestthatthe reduced（enhanced）precipitation during the su m mer 2010（2011）in the northern bay reduced（enhanced）freshening in that region，and the anomalous salting（freshening）water was advected southward by the surface-layer circulation causing anomalous salting（freshening）in the whole bay.M eanwhile，the positive（negative）wind stress curl anomaly also contribute to the anomalous salting（freshening）event during spring 2011（2012）in the bay via impacting the vertical mixing processes.

Key words：Bay of Bengal；Aquarius；sea surface salinity；ocean circulation

*通信作者：邱云（1979—），博士，研究員，主要研究熱帶邊緣海及熱帶大洋海洋環(huán)流動(dòng)力學(xué)與海氣相互作用。E-mail：qiuyun＠tio.org.cn

作者簡介：林新宇（1990—），女，福建省福鼎市人，主要從事熱帶邊緣海海洋環(huán)流動(dòng)力學(xué)研究。E-mail：linxinyu＠tio.org.cn

基金項(xiàng)目：海洋三所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（海三科2009046）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41276034，40806014，41306027）；熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國科學(xué)院南海海洋研究所）開放課題（L T O1402）；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201005033-4）。

收稿日期：2015-06-29；

修訂日期：2015-10-26。

中圖分類號：P731.12；P716+.14

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：0253-4193（2016）05-0046-11