1979—2013年北太平洋海表面鹽度變化及其與淡水通量的關(guān)系

魏翔　智?！》阶ｒE

摘要 利用海洋再分析資料，對(duì)北太平洋海表面鹽度（Sea Surface Salinity，SSS）變化及其與淡水通量（Fresh Water Flux，F(xiàn)WF）的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明：1914—2013年SSS存在增大趨勢(shì)，且有25～30 a的周期變化;1979—2013年SSS存在先減小后增大趨勢(shì)，且有7～12 a的周期變化。北太平洋SSS變化的活躍區(qū)域位于黑潮及其延伸區(qū)（A區(qū)）和北太平洋中部偏東地區(qū)（B區(qū)）。A區(qū)和B區(qū)SSS在2000年之前存在減小趨勢(shì)，在2000—2009年出現(xiàn)明顯增大趨勢(shì)。A區(qū)和B區(qū)SSS變化與北太平洋FWF變化顯著相關(guān)，其中A區(qū)SSS受局地FWF影響較大（最大相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)在FWF超前16個(gè)月），B區(qū)SSS受局地FWF影響較?。ㄗ畲笙嚓P(guān)系數(shù)出現(xiàn)在FWF超前20個(gè)月）。北太平洋FWF與A區(qū)SSS的相關(guān)表明：它們存在較大范圍的正相關(guān)區(qū)，正相關(guān)區(qū)主要位于黑潮延伸區(qū)（A區(qū)東部），且正相關(guān)大值區(qū)隨著FWF超前時(shí)間縮短而向東移動(dòng)。對(duì)應(yīng)于北太平洋溫度年代際變化，SSS也存在顯著的年代際變化，并且北太平洋關(guān)鍵區(qū)鹽度變化能夠表征北太平洋氣候變率，它可以作為北太平洋氣候變率的替代指數(shù)。

關(guān)鍵詞海表鹽度變化;淡水通量;北太平洋

海洋鹽度與溫度一樣是物理海洋學(xué)最基本的參數(shù)之一，也是控制和調(diào)節(jié)海洋基本狀態(tài)和氣候變化的重要變量（Katsura et al.，2013）。以往對(duì)于海洋鹽度的關(guān)注較少，其原因是海洋鹽度的觀測(cè)資料較少，加之海洋鹽度是一個(gè)不直接參與海洋-大氣相互作用的變量。事實(shí)上，海洋鹽度不僅可以作為全球水循環(huán)的指數(shù)，而且通過改變海水密度場(chǎng)，對(duì)海洋的動(dòng)力過程產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而對(duì)海氣相互作用和全球氣候變化起到重要的作用（Fedorov et al.，2004;Huang and Mehta，2004）。

眾所周知，北太平洋海表面溫度（Sea Surface Temperature，SST）變化表現(xiàn)出明顯的年代際特征-太平洋年代際濤動(dòng)（Pacific Decadal Oscillation，PDO）現(xiàn)象（Lau and Nath，1994;Miller et al.，1994;Minobe，1997;Newman，2007;朱偉軍等，2019）。以往研究指出PDO是不同物理過程綜合作用的結(jié)果，包括熱帶遙強(qiáng)迫和局地北太平洋大氣-海洋相互作用（Newman，2007;李麗平等，2013;辛欣等，2017）。與海洋溫度類似，不同時(shí)間尺度上的海洋鹽度響應(yīng)不同，同時(shí)對(duì)海洋溫度起著調(diào)制作用（Zhang et al.，2015）。促使上層海洋鹽度收支變化的主要因子是表層平流作用、垂直混合卷夾作用和表層強(qiáng)迫。其中，淡水通量（Fresh Water Flux，F(xiàn)WF）引起的表層強(qiáng)迫是影響海表面鹽度（Sea Surface Salinity，SSS）變化的最重要強(qiáng)迫因子（Durack et al.，2012;Friedman et al.，2017），它的強(qiáng)度代表了氣候系統(tǒng)的海-氣相互作用的強(qiáng)度（Vinogradova and Ponte，2013）。研究發(fā)現(xiàn)大約86%的蒸發(fā)與78%的降水位于海洋中，F(xiàn)WF與SSS在長(zhǎng)期的平均氣候態(tài)上以及趨勢(shì)上存在空間分布一致性（Durack et al.，2013），而且也在多種尺度上存在著很好的相關(guān)關(guān)系，而且它們的變化和氣候變化密切相關(guān)。通過研究它們之間的關(guān)系，可以從更廣泛的角度理解氣候變化，提高氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

證據(jù)表明北太平洋SSS不僅存在著長(zhǎng)期的變化趨勢(shì)，而且對(duì)應(yīng)FWF的變化也表現(xiàn)出明顯的年代際異常特征。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)在1980—2007年，SSS不僅以（-0.024±0.011） psu/（10 a）（1 psu=1 g/kg）的趨勢(shì)變化揭示了海盆尺度淡化的趨勢(shì)，而且在1980—1999年期間的PDO正相位和2000—2007年間的負(fù)相位期間，北太平洋SSS分別以（-0.840±0.013）和（0.361±0.036） psu/（10 a）的變化趨勢(shì)顯示出明顯的年代際差異。許多學(xué)者通過鹽度和FWF的關(guān)系進(jìn)一步研究鹽度和水循環(huán)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)SSS與FWF的關(guān)系依賴于區(qū)域、時(shí)間以及空間尺度的差異（Boyer and Levitus，2002;Curry et al.，2003;Chen et al.，2012;Durack，2015;Schneider et al.，2017）。例如，不同區(qū)域鹽度與FWF的關(guān)系各不相同。加之，在全球變暖的背景下，海洋的蒸發(fā)量增大，水循環(huán)過程中大量的水蒸氣進(jìn)入大氣，使FWF在降水量大的區(qū)域越來(lái)越小，在蒸發(fā)量大的區(qū)域越來(lái)越大，直接的結(jié)果導(dǎo)致了海洋鹽度發(fā)生變化（Held and Soden，2006）。

本文從北太平洋鹽度變率入手，利用簡(jiǎn)單海洋數(shù)據(jù)同化數(shù)據(jù)集（Simple Ocean Data Assimilation，SODA）再分析資料，研究北太平洋地區(qū)鹽度變化，同時(shí)，對(duì)關(guān)鍵區(qū)域SSS與FWF進(jìn)行超前滯后關(guān)系分析，得到北太平洋鹽度與FWF的依賴關(guān)系。本文將從以下幾個(gè)部分進(jìn)行分析：第1節(jié)介紹使用的資料與方法;第2節(jié)對(duì)北太平洋SSS變化進(jìn)行分析，并根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行分區(qū);第3節(jié)對(duì)關(guān)鍵區(qū)域SSS變化及其原因進(jìn)行分析，得出關(guān)鍵區(qū)SSS變化與FWF的關(guān)系;第4節(jié)對(duì)研究結(jié)果的總結(jié)與并進(jìn)行討論。

1 資料和方法

使用的鹽度資料來(lái)自美國(guó)馬里蘭大學(xué)提供的3.3.1版本的SODA再分析逐月海洋資料，時(shí)段從1915年1月—2013年12月，分辨率為0.5°×0.5°，垂直共40層（Carton and Giese，2008）。降水資料來(lái)自全球降水氣候計(jì)劃的資料（Global Precipitation Climatology Project，GPCP;Adler et al.，2012），資料的時(shí)間段從1979年1月至今，分辨率為2.5°×2.5°。蒸發(fā)資料由美國(guó)國(guó)家大氣和海洋局提供的客觀分析的海洋-大氣通量資料（Objectively Analyzed air-sea fluxes，OAflux），時(shí)間段從1958年1月至今，分辨率為1°×1°（Yu，2007）。針對(duì)上述資料的時(shí)間匹配性，鹽度、降水和蒸發(fā)都截取了1979—2013年，研究區(qū)域選取北太平洋地區(qū)范圍為120°E～120°W、20°～65°N。使用的FWF定義為蒸發(fā)（Evaporation，E）-降水（Precipitation，P），單位為m/a，在計(jì)算中為確保資料格點(diǎn)一致性，將所用資料的空間網(wǎng)格統(tǒng)一插值為1°×1°。

2 北太平洋地區(qū)鹽度變化

2.1 北太平洋地區(qū)海表面鹽度趨勢(shì)及變率

對(duì)于北太平洋SSS變化，需要了解北太平洋地區(qū)SSS的變化趨勢(shì)以及周期等基本要素。對(duì)1914—2013年北太平洋地區(qū)SSS距平的時(shí)間序列做11點(diǎn)平滑得到圖1a?？梢?，1914—2013年北太平洋地區(qū)SSS總體呈現(xiàn)為逐漸增大趨勢(shì)，但在不同時(shí)期具有波動(dòng)性，如1922、1942、1972和2000年出現(xiàn)下降趨勢(shì)，1947、1977、2003年出現(xiàn)上升趨勢(shì)。1914—2013年鹽度距平時(shí)間序列的功率譜分析（圖1b）表明，北太平洋地區(qū)主要存在25～30 a的周期變化，同時(shí)北太平洋地區(qū)鹽度存在年際和年代際變化?？梢钥闯?，存在3～4個(gè)年代際變化周期分別為，1914—1940年、1940—1975年、1975—2003年，2003年之后年代際變化規(guī)律還需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行規(guī)律的總結(jié)。有學(xué)者通過分析觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在1925、1947、1977和2003年左右存在著PDO的相位轉(zhuǎn)換（Mantua et al.，1997;Mantua and Hare，2002;Newman，2007），這樣的相位轉(zhuǎn)換時(shí)間與鹽度的振蕩存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以推測(cè)PDO與北太平洋SSS的變化在年代際存在聯(lián)系

從北太平洋SSS距平的時(shí)間序列還可發(fā)現(xiàn)，盡管1914—2013年SSS存在逐漸增大趨勢(shì)，但1979年之后SSS的增大趨勢(shì)逐漸減弱消失。例如，1979—2003年北太平洋SSS出現(xiàn)長(zhǎng)期下降趨勢(shì)（圖1c），與1914—2013年北太平洋SSS變化趨勢(shì)相反，原本不斷增加的鹽度出現(xiàn)了停滯，這一現(xiàn)象一直持續(xù)到了2003年，才重新出現(xiàn)了增加的趨勢(shì)。

針對(duì)1979—2003年北太平洋地區(qū)SSS趨勢(shì)減小以及鹽度趨勢(shì)隨后的逆轉(zhuǎn)，對(duì)1979—2013年進(jìn)行分析。由功率譜分析（圖1d）可見，1979—2013年SSS存在7～12 a的周期變化，說明1979—2013年存在年代際變化。盡管年代際變化不顯著，這個(gè)現(xiàn)象可能因?yàn)槟觌H信號(hào)較強(qiáng)減弱了年代際變化信號(hào)，導(dǎo)致1979—2013年間的SSS變化的時(shí)間序列，主要以年際變化為主，在2003年前減小，2003年后增大。同時(shí)在2003年前后，SSS變化同步伴隨著PDO相位轉(zhuǎn)換的情況，進(jìn)一步驗(yàn)證了北太平洋地區(qū)SSS的變化與PDO的相位變換存在顯著的相關(guān)關(guān)系，這個(gè)結(jié)果與Newman（2007）提出的結(jié)論相同。

2.2 北太平洋地區(qū)海表面鹽度變化的顯著區(qū)域

為了表征北太平洋SSS空間變化特征，以北太平洋SSS在1979—2013年期間的標(biāo)準(zhǔn)差的大值區(qū)域?yàn)橐罁?jù)進(jìn)行分區(qū)。標(biāo)準(zhǔn)差的大值區(qū)表示SSS的變化顯著區(qū)域，通過這些區(qū)域的SSS變化可以進(jìn)一步推測(cè)影響北太平洋地區(qū)的SSS變化的主要因子。圖2 為北太平洋地區(qū)SSS標(biāo)準(zhǔn)差分析，看到SSS變化顯著的區(qū)域主要位于黑潮延伸區(qū)以及北太平洋中部偏東區(qū)域，這個(gè)區(qū)域的SSS變化較大。該地區(qū) SSS變化較大可能與黑潮延伸區(qū)存在較強(qiáng)的渦旋輸送有關(guān)系（Talley，2008）。黑潮延伸區(qū)也是北太平洋地區(qū)降水較多的地區(qū)，大量的降水進(jìn)入海洋，造成SSS變化（Yeh et al.，2017）。進(jìn)一步細(xì)劃SSS標(biāo)準(zhǔn)差，得到兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)域，分別位于北太平洋中部偏東與偏西的位置，為方便之后稱呼，將兩個(gè)區(qū)域分別命名為A區(qū)（158°E～162°W，38°～43°N）和B區(qū)（157°～145°W，33°～41°N）。A區(qū)域位于北太平洋最活躍的黑潮區(qū)，該區(qū)域的海洋平流作用較強(qiáng)，是北太平洋渦旋輸送的主要區(qū)域。黑潮區(qū)也是北太平洋地區(qū)降水最多的區(qū)域，受這些因素影響，鹽度的變化較大。在北太平洋地區(qū)，海表面溫度變化的最大振幅區(qū)域位于黑潮及其延伸區(qū)，海表面溫度的變化，影響降水，進(jìn)而改變FWF。故受到海表面溫度變化影響，SSS出現(xiàn)響應(yīng)（Schneider et al.，2017）。B區(qū)域位于北太平洋中部偏東位置，造成該地區(qū)鹽度變化的主要原因是模態(tài)水以及北太平洋渦旋輸送的影響。同時(shí)B區(qū)受到北太平洋西風(fēng)的強(qiáng)迫，促使表面平流存在年代際變化，在40°N以南區(qū)域影響了SSS變化（Yeh et al.，2017）。

2.3 SSS關(guān)鍵區(qū)與北太平洋SSS變率的關(guān)系

根據(jù)圖3所示的分區(qū)，分別將所選關(guān)鍵區(qū)域的SSS與北太平洋地區(qū)SSS進(jìn)行變率對(duì)比以及相關(guān)分析。結(jié)果表明，A區(qū)域與北太平洋SSS的變率相關(guān)系數(shù)為0.50（通過0.01信度的顯著性檢驗(yàn)），B區(qū)域與北太平洋SSS變率的相關(guān)系數(shù)為0.52（通過0.01信度的顯著性檢驗(yàn)）。兩個(gè)區(qū)域在1979—2013年SSS的時(shí)間變化與北太平洋地區(qū)的SSS時(shí)間變化相關(guān)性較強(qiáng)。但在個(gè)別的時(shí)間段存在差異，兩個(gè)區(qū)域與北太平洋地區(qū)變率差異的時(shí)間段各不相同，A區(qū)的差異主要體現(xiàn)在1979—1984年與2008—2013年，在1984—2008年間具有較好一致性。B區(qū)僅在20世紀(jì)90年代后期存在差異，其余時(shí)間具有較好一致性。從上述相關(guān)系數(shù)得到，A和B區(qū)域均能代表北太平洋SSS時(shí)間變化。造成A區(qū)域和B區(qū)域與太平洋鹽度變化一致的主要原因是，A區(qū)域與B區(qū)域位于北太平洋變化最顯著的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域，海洋平流作用較強(qiáng)，降水量較大，這兩項(xiàng)主導(dǎo)了北太平洋鹽度變化。

2.4 關(guān)鍵區(qū)鹽度趨勢(shì)與變率

圖4a中可以看到，1998年以前，A區(qū)SSS變化沒有明顯趨勢(shì)，自1998年以后，A區(qū)SSS出現(xiàn)了增長(zhǎng)趨勢(shì)，在2008年達(dá)到了最大。在功率譜分析中（圖4b），A區(qū)域存在8～11 a的周期（通過紅噪聲檢驗(yàn)），并同時(shí)存在年際與年代際變化。B區(qū)的SSS趨勢(shì)的年際變化較為明顯，在2000年以前主要以年際變化為主（圖4c），年代際變化不明顯。與A區(qū)相似，以2000年為時(shí)間起點(diǎn)B區(qū)同樣出現(xiàn)了增加的趨勢(shì)，在2009年到達(dá)最大值。A區(qū)與B區(qū)在2000年前，SSS的趨勢(shì)都不明顯，而在2000—2009年出現(xiàn)劇烈的增長(zhǎng)。這樣的趨勢(shì)變化與北太平洋地區(qū)1979—2013年的變化相似（圖1c），其中A區(qū)的變化周期與北太平洋SSS變化相似，同時(shí)存在年際變化與年代際變化，B區(qū)域的變化周期相比較小，主要變化周期為4 a，年際變化顯著（圖4d）。與1914—2013年北太平洋SSS變化（圖1a）的突變時(shí)間點(diǎn)相似，2000年這個(gè)時(shí)間點(diǎn)同樣為PDO相位轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)，所以A區(qū)域與B區(qū)域在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)突然增加的趨勢(shì)可能是由于PDO的位相轉(zhuǎn)換引起（Mantua et al.，1997;Mantua and Hare，2002）。

3 關(guān)鍵區(qū)SSS變化及其原因

3.1 關(guān)鍵區(qū)海表面鹽度收支

根據(jù)鹽度收支方程，影響SSS的因子主要分為內(nèi)部調(diào)整和表面強(qiáng)迫，內(nèi)部調(diào)整包括表面的平流作用以及次表層的垂直混合，表面強(qiáng)迫主要是FWF引起的表層強(qiáng)迫作用（Kao and Yu，2009）。在北太平洋地區(qū)，由次表層所引起的垂直強(qiáng)迫和表面的平流強(qiáng)迫均較弱（Dong et al.，2015），故主要考慮平流強(qiáng)迫以及FWF引起的表層強(qiáng)迫作用。

從A區(qū)、B區(qū)的SSS變化與平流作用的關(guān)系（圖略）來(lái)看，SSS變化與局地的平流作用關(guān)系較小，僅在同期相關(guān)時(shí)A區(qū)的東部出現(xiàn)正相關(guān)區(qū)域，以及B區(qū)的小部分地區(qū)存在負(fù)相關(guān)，同北太平洋的SSS與平流作用關(guān)系相同，相關(guān)系數(shù)超過±0.5區(qū)域較小，相關(guān)關(guān)系不顯著。故從鹽度收支方程得知，內(nèi)部調(diào)整對(duì)于北太平洋地區(qū)的SSS影響較小，故主要從表面強(qiáng)迫的角度對(duì)A區(qū)和B區(qū)的SSS變化進(jìn)行分析。

3.2 關(guān)鍵區(qū)FWF與SSS變化的關(guān)系

為分析北太平洋FWF與SSS變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將圖2所劃分的A區(qū)與B區(qū)的SSS變化分別與北太平洋FWF變化求取逐月超前滯后相關(guān)（圖5）。結(jié)果表明，A區(qū)出現(xiàn)FWF異常后，出現(xiàn)SSS異常響應(yīng)，響應(yīng)超前SSS變化20 mon時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.56。B區(qū)的SSS與FWF的相關(guān)關(guān)系在不同的時(shí)間段內(nèi)表現(xiàn)不同，即當(dāng)FWF超前鹽度長(zhǎng)于10 mon時(shí)都表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，而FWF滯后鹽度16～24 mon為正相關(guān)，41 mon時(shí)出現(xiàn)最大值為0.43（通過0.01信度的顯著性檢驗(yàn)）。

從鹽度的收支分析，F(xiàn)WF減小導(dǎo)致鹽度減小，F(xiàn)WF增加意味鹽度增大，其相關(guān)關(guān)系為正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)A區(qū)FWF超前SSS 20 mon時(shí)以及B區(qū)FWF滯后SSS 16 mon時(shí)，F(xiàn)WF與SSS是正相關(guān)關(guān)系。但FWF與關(guān)鍵區(qū)SSS在一些時(shí)間段內(nèi)，存在著負(fù)相關(guān)，產(chǎn)生負(fù)相關(guān)的主要原因可能是北太平洋的渦旋輸送作用，在黑潮及其延伸區(qū)域存在較強(qiáng)的渦旋輸送現(xiàn)象，北太平洋模態(tài)水伴隨渦旋在北太平洋中部由西向東輸送（Yasuda and Hanawa，1997）。在北太平洋渦旋輸送的影響下，A區(qū)的FWF發(fā)生變化后，鹽度快速響應(yīng)，形成鹽鋒。B區(qū)位于A區(qū)東部，為北太平洋渦旋輸送的下游地區(qū)，鹽鋒經(jīng)過渦旋輸送，來(lái)到B區(qū)，使得B區(qū)的SSS變化出現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系（Yun，2003）。

將A區(qū)與B區(qū)的SSS變化分別與北太平洋地區(qū)的FWF變化進(jìn)行空間超前滯后相關(guān)分析。結(jié)果表明，A區(qū)域SSS變化與北太平洋FWF變化存在較大范圍的正相關(guān)，主要正相關(guān)區(qū)域在黑潮延伸區(qū)，也就是關(guān)鍵區(qū)A的東部（圖6），其中正相關(guān)系數(shù)最大區(qū)域位于太平洋中部的位置，最大值為0.82（通過0.01信度的顯著性檢驗(yàn)）。

同時(shí)在西太平洋暖池北部，也存在較大的正相關(guān)區(qū)域，最大值為0.73，產(chǎn)生這樣變化的原因與日本暖流的存在有關(guān)（Yeh et al.，2017）。與此同時(shí)，在靠近熱帶地區(qū)存在較大區(qū)域的負(fù)異常，最大值為-0.67。而在中緯度地區(qū)，正相關(guān)大值區(qū)主要位于中西部，在東部太平洋地區(qū)除了靠近赤道地區(qū)外，沒有較明顯的相關(guān)關(guān)系。從整體的空間分布上來(lái)看，A區(qū)位于北太平洋西部，黑潮及其延伸區(qū)域。特別是正相關(guān)關(guān)系最大的區(qū)域，所顯示的時(shí)間段內(nèi)基本沒有出現(xiàn)偏移，并且相關(guān)系數(shù)超過0.7。大值區(qū)域隨著FWF超前的時(shí)間變短，相關(guān)關(guān)系的大值區(qū)域會(huì)向東移動(dòng)，比較圖6a與圖6g可以得到，大值區(qū)域從西太平洋移動(dòng)到了東太平洋。當(dāng)FWF超前SSS變化的時(shí)候，影響A區(qū)SSS的FWF主要來(lái)自于黑潮及其延伸區(qū)，主要位于北太平洋中部偏西，當(dāng)FWF滯后于SSS變化時(shí)，影響的SSS的FWF主要來(lái)自于北太平洋中東部。

通過北太平洋FWF與B區(qū)SSS空間逐月超前滯后相關(guān)系數(shù)空間分布得到圖7。結(jié)果表明，B區(qū)SSS變化與北太平洋中部FWF變化存在正相關(guān)，正相關(guān)最顯著區(qū)域大致位于關(guān)鍵區(qū)B的西北側(cè)，數(shù)值最大值為0.81。與B區(qū)域SSS正相關(guān)的FWF區(qū)域，主要位于B區(qū)域的西北部，在東北太平洋。在靠近北美洲大陸的地方同樣存在正值區(qū)域，但是由于靠近大陸的地表徑流以及靠近極地地區(qū)的融冰影響，所以影響FWF的因素存在不確定性，所以暫時(shí)不考慮，主要關(guān)注位于北太平洋中部地區(qū)的大值區(qū)域。隨著FWF超前的時(shí)間變短，正相關(guān)區(qū)域并沒有出現(xiàn)移動(dòng)。也可以看到，在北太平洋北部靠近北冰洋地區(qū)出現(xiàn)負(fù)相關(guān)，由于靠近北冰洋，該地區(qū)海冰對(duì)于FWF影響較大，出現(xiàn)的負(fù)相關(guān)關(guān)系可能與海冰有關(guān)。

4 結(jié)論

本文研究發(fā)現(xiàn)北太平洋SSS變化在1914—2013年存在著25～30 a變化周期，表明在北太平洋SSS變化呈現(xiàn)出明顯的年代際變化。在分析近年的SSS趨勢(shì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，1979—2003年SSS也存在長(zhǎng)時(shí)間的趨勢(shì)減小，在2003年后趨勢(shì)增加，故將1979—2013年期間的SSS變化提取出來(lái)進(jìn)行具體分析，1979—2013年北太平洋SSS存在7～12 a變化周期，以2003年作為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，存在先減小再增加的趨勢(shì)。對(duì)1979—2013年SSS變化顯著區(qū)域進(jìn)行分析，將變化顯著區(qū)域進(jìn)行劃分，得到關(guān)鍵區(qū)域A和B。A與B區(qū)域與北太平洋的SSS變率存在較好相關(guān)性。A區(qū)域與B區(qū)域在2000年前，均存在SSS減小的趨勢(shì)，在2000—2009年明顯增長(zhǎng)。這樣的趨勢(shì)變化與1979—2013年北太平洋SSS的變化相似。而且在觀測(cè)中也得到了驗(yàn)證（Di Lorenzo et al.，2005，2008）。

將北太平洋SSS與FWF氣候態(tài)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)變量的氣候態(tài)分布與Durack et al.（2012，2013）和Yin et al.（2010）的結(jié)果相似。將A區(qū)與B區(qū)的SSS變化分別與北太平洋FWF變化進(jìn)行超前滯后相關(guān)，發(fā)現(xiàn)A區(qū)SSS變化與FWF變化存在較大范圍的正相關(guān)區(qū)，正值區(qū)大部分位于關(guān)鍵區(qū)A的東部，大值區(qū)域隨著FWF超前的時(shí)間越來(lái)越短，相關(guān)關(guān)系的大值區(qū)域也會(huì)向東移動(dòng)。B區(qū)SSS與北太平洋中部存在正相關(guān)，正相關(guān)最顯著區(qū)域主要位于關(guān)鍵區(qū)B的西北部，隨著FWF超前的時(shí)間變化，正相關(guān)區(qū)域并沒有出現(xiàn)移動(dòng)。這些結(jié)論可以解釋北太平洋的SSS變化的原因。所得到的SSS與FWF的超前和滯后性質(zhì)可以作為預(yù)測(cè)北太平洋的氣候變化的指數(shù)，這一點(diǎn)將在今后進(jìn)一步研究。

在研究中同樣存在以下問題，現(xiàn)如今所能使用的鹽度的準(zhǔn)同步、連續(xù)、大范圍的全球海洋環(huán)境資料為Argo資料，再分析資料主要以EN與SODA資料為主，但再分析資料與觀測(cè)資料存在差異（Ingleby and Huddleston，2007;Carton and Giese，2008），對(duì)于分析結(jié)果存在著不確定性。由于Argo計(jì)劃于2004年開始，資料年限較短，對(duì)于研究海洋年代際變化存在局限性（Wang et al.，2013），故在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的海洋研究時(shí)仍然使用再分析資料，同時(shí)期待更精確的模式資料或者再分析資料能夠?qū)SS進(jìn)行更準(zhǔn)確的研究。在關(guān)鍵區(qū)的選擇上同樣存在局限性，由于SSS的變化依賴于區(qū)域、時(shí)間以及空間尺度的差異（Curry et al.，2003），當(dāng)選取不同的時(shí)間段時(shí)會(huì)出現(xiàn)關(guān)鍵區(qū)域的漂移，從而使得關(guān)鍵區(qū)域發(fā)生變動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的結(jié)論可能出現(xiàn)不同，未來(lái)針對(duì)北太平洋SSS與FWF的關(guān)系可以從探討不同的時(shí)間段下不同的關(guān)鍵區(qū)域，及影響關(guān)鍵區(qū)域的FWF是否發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行。研究中同樣可以嘗試多種分區(qū)方法，例如以經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（Empirical Orthogonal Function）的主要模態(tài)作為分區(qū)依據(jù)等（Friedman et al.，2017）。本文中對(duì)SSS的收支方程僅以統(tǒng)計(jì)方式呈現(xiàn)，在北太平洋不同區(qū)域，SSS所受到的影響因子不同，在未來(lái)可以通過計(jì)算討論每一個(gè)影響因子對(duì)關(guān)鍵區(qū)域SSS的影響，將北太平洋地區(qū)SSS進(jìn)行更為準(zhǔn)確的研究（Kao and Yu，2009）。FWF的定義以及計(jì)算同樣存在疑問，出現(xiàn)這樣的問題主要原因是因?yàn)楹Ｑ笾械慕邓c蒸發(fā)資料相比鹽度資料來(lái)說，不確定性更大。其余的融冰以及地表徑流量注入的資料準(zhǔn)確性存在局限性（Zhang and Wu，2012），所以在考慮計(jì)算FWF時(shí)，未考慮北太平洋副極地地區(qū)存在冰川融水，以及亞洲大陸與美洲大陸海岸線的陸地徑流，未來(lái)期待出現(xiàn)更準(zhǔn)確的蒸發(fā)，降水，融冰和地表徑流的資料，從而對(duì)于FWF的定義更精確，對(duì)SSS變化進(jìn)行更深入的研究。

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Sea surface salinity variation in North Pacific and its relationship with fresh water flux from 1979 to 2013

WEI Xiang，ZHI Hai，F(xiàn)ANG Zhujun

School of Atmospheric Sciences，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China

Using ocean reanalysis data，this paper studies the variation of sea surface salinity （SSS） in the North Pacific and its relationship with fresh water flux （FWF）.Results show that SSS has an increasing trend from 1914 to 2013，with a periodic change of 25—30 a;From 1979 to 2013，SSS decreases first and then increases，with a periodic change of 7—12 a.The active areas of SSS variation in the North Pacific are located in the Kuroshio and its extension area （Area A） and the eastern central North Pacific （Area B）.SSS in Area A and Area B shows a decreasing trend before 2000 and an obvious increasing trend from 2000 to 2009.Variations of SSS in Area A and Area B are significantly correlated with variation of FWF in the North Pacific.SSS in Area A is greatly affected by local FWF （The maximum correlation coefficient is 0.56 when FWF leads 16 months），and SSS in Area B is less affected by local FWF （The maximum correlation coefficient absolute value is 0.21 when FWF leads 20 months）.Correlation between FWF in the North Pacific and SSS in Area A shows that there is a large range of positive correlation area，which is mainly located in the extension area of Kuroshio （east of Area A），and the high value area of positive correlation moves eastward with the shortening of FWF lead time.Corresponding to the interdecadal variation of temperature in the North Pacific，SSS also has significant interdecadal variation，and the variation of SSS in key areas of the North Pacific can characterize the North Pacific climate variability，which can be used as an alternative index of the North Pacific climate variability.

sea surface salinity variation;fresh water flux;North Pacific

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20190301001

（責(zé)任編輯：張福穎）