2017年中国近海海表温度特征

2017年中国近海海表温度特征宋春阳;姜华;张守文;陈幸荣;王辉【摘要】通过对OISST资料1982-2017年中国近海海表面温度(SST)分析,发现2017年中国渤、黄、东海海表温度较常年偏高0～1.5℃,南海海表温度接近常年.2017年渤海海表温度是近36 a来最热的一年,达到14.4℃,黄海第二以及东海第三热的年份,整个中国近海海表温度的平均是历史第二高的年份.渤、黄、东海海表温度1-8月份达到或接近极端高温情况,之后海表温度降低并达到常年同期以下.对中国近海不同海区海表温度和陆地气温相关分析表明:不同海区受陆地气温影响区域不同,同时海表温度与陆地相关区域随着季节而变化.从2017年平流输运、净热通量、热含量和陆地大气温度影响等方面来看,造成渤、黄、东海海表温度偏高的主要原因是黑潮流速增强导致平流热输送增加,0～700 m热含量增加以及我国陆地区域气温的异常偏高,净热通量对其海表温度升高起抑制作用.【期刊名称】《海洋预报》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】9页(P1-9)【关键词】中国近海;海表温度;2017年【作者】宋春阳;姜华;张守文;陈幸荣;王辉【作者单位】国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P731.111 引言中国近海是西太平洋边缘海，自北向南呈现带状分布，跨越温带、亚热带和热带。

季风、西边界流对中国近海影响显著，其变化对中国近海温盐和环流系统有重要影响。

由海陆热力差异引起的温度梯度和气压梯度比其它任何海区都显著，不仅受陆地影响明显，而且又对我国沿岸气候有重要影响，所以研究中国近海海洋环境要素变化有重要意义。

随着全球变暖，海洋平均温度逐渐升高，海温增暖表现出不均匀性，且不同海区增暖原因也存在较大差异[1]。

Frankignoul等[2]研究发现通过海洋上层的热平衡过程，海温不仅受海气界面热通量影响，海温也可以反过来影响海气界面热通量，形成一个海温的反馈调节。

刘珊等[3]指出北太平洋海表面温度异常特征及各局地因子贡献比例的变化，在副热带海盆内区，海表热通量和经向平流是海温异常的主要贡献因子，并且二者的作用是相一致的。

中国近海各海区在近142 a都有显著增温趋势，20世纪90年代增温最为显著，进入21世纪后增温趋势减弱[4]。

黄晓璐等[5]分析指出中国近海冬季海表温度的升高与长江中下游及以南地区冬季降水的增加存在显著的相关。

当中国东海及邻近海域为暖（冷）异常时，长江中下游、江淮地区夏季降水减少（增多）[6]。

中国南方冬季降水异常日益受到人们的关注[7-8]，例如2008年和2018年中国南方冰冻雨雪天气，当异常偏多的冬季降水与较强冷空气相遇就会出现冻雨和雪的情况，其不仅对交通运输带来不便，甚至可能威胁到人们的生命安全。

根据国内外模式模拟未来温室气体浓度按不同比例增长的情景下，发现极端温度事件都有较强的区域性，并且都有向极端化方向发展的趋势[9]。

2017年极端事件频发，并成为全球最热年[10]，因此在极端气候事件频发背景下回顾和总结2017年度我国近海海洋要素的整体情况，可以为区域气候、海洋生态和渔业资源的研究提供重要参考，同时对提高我国气候变化监测、诊断、预测水平和海洋灾害预报能力都非常重要。

2 数据及方法2.1 数据介绍本文关注中国近海变化，经纬度范围选取105°～130°E，5°～41°N，所用海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）资料来自于美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）的 Optimum Interpolation SST data（OISST），其时空分辨率、空间覆盖范围较高，资料的空间分辨率为1°×1°[11]。

海表面流速数据来源于NCEP的Global Ocean Data Assim ilation System（GODAS），GODAS的观测源是连续实时浮标、船舶等观测数据，覆盖范围为75°S～65°N，分辨率从高纬向赤道增加，变化范围为1°～（1/3）°，垂向为40层，本文选取第一层5m海流数据[12]。

海表面热通量和中国陆地气温数据均来自NCEP的再分析资料，其再分析资料可靠性强，时间跨度比较长，海表面热通量分辨率为1.861°×1.836°，方向取向下为正，代表海洋得热，包括长波辐射、短波辐射、潜热通量和感热通量四个分量，陆地气温空间分辨率为2.5°×2.5°。

热含量数据来源于美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic And Atmospheric Adm inistration，NOAA）发布的0～700m全球热含量业务化资料，分辨率为1°×1°。

资料截取时间段均为1982年1月—2017年12月，气候态选取1982年1月—2009年12月。

2.2 区域极端海温事件客观识别对于极端温度事件阈值的定义，大多数研究多采用同一个阈值，为了更细致分析极端温度事件，通过参考任福民、王晓娟等[13-14]研究内容，区域性极端高低温阈值的确定为选取1982—2016年逐月SST资料，对区域逐月平均取海温前（后）10%百分位作为极端低（高）温阈值。

3 结果分析3.1 2017年中国近海海表温度特征近海海水温度直接影响近海生态系统内种群繁衍、赤潮绿潮等灾害的发生和近岸区域的气候变化，同时也是海水养殖业和近海捕捞业最基础的海洋环境信息。

1901—2004年中国近海海温均呈增加趋势，20世纪80年代以后增暖较明显。

近20 a来，沿海气温、海温和海平面的上升幅度分别为1.1 ℃、0.9 ℃和92mm[15]。

2017年中国近海大部海域海表温度较常年偏高，其中渤海海表温度较常年偏高1℃以上，黄海大部海域偏高0～1℃，东海大部海域偏高0～0.5℃，浙江福建沿岸海表温度较常年偏低0～1℃，南海海表温度接近常年（见图1）。

从1982—2017年中国近海各海区海表温度异常演变（见图2）来看，2017年是渤海海表温度最热的一年，可达到14.4℃，黄海仅低于1997/98极强厄尔尼诺次年黄海海表温度，东海是第三热的年份，仅低于1997/98和2015/16两次极强厄尔尼诺次年东海海表温度，南海海表温度接近常年。

渤、黄、东海平均海表温度是历史最高年，达到18.21℃，渤、黄、东、南海整个中国近海的平均是历史第二高的年份。

图1 2017年中国近海海表温度异常年平均场图2 1982—2017年中国近海海表面温度演变（红色圈表示历史最高年）3.2 2017年中国近海海表温度逐月演变近年来，各种极端天气气候事件已经给社会、经济和人民带来了严重的影响。

极端气候事件研究越来越受到关注，现阶段区域性低温研究较少，大多为陆地单点研究，海洋极端海温更是一个开始，在此借鉴陆地单点研究来开展区域极端海表温度分析。

2017年1—9月份渤海海表温度已经超过或者达到近35 a的极端高温情况，从10—12月份开始渤海海表温度开始降低并达到常年同期以下；黄海海表温度在1—8月份达到极端高温情况，从9—12月份开始降低并达到常年同期以下；东海海表温度在1—2月份超过极端高温值，3—10月份接近极端高温情况，10—12月份接近常年同期；南海海表温度在1月份接近极端高温情况，2—12月份接近常年同期（见图3）。

3.3 2017年中国近海海表温度偏高成因东海和南海海温的变化，与强厄尔尼诺事件有显著关系[16-17]。

但是2017年不是强厄尔尼诺的次年，而且东海偏暖，南海接近常年，说明2017年的增暖与厄尔尼诺关系不大。

本文尝试从平流输运、净热通量、热含量和陆地大气温度影响等方面分析中国近海海表温度偏高成因。

3.3.1 海表面流场黑潮是北太平洋西边界流，从低纬度向高纬度输送大量热量，对我国近海热、盐输运以及海气相互作用非常重要。

在黑潮及其延伸体海区，其海表面温度升高主要是由平流项引起。

平流输运引起的海温变化ΔT可以简化为（1）式：ΔT=（v→∙Δθ）Δt （1）式中：v→是海流的速度，Δθ是区域内海表面温度的梯度，Δt是一个月的时间间隔，因此，引起海表面温度变化的是流速和海表面温度等值线沿海流方向梯度的长期变化。

已有研究指出对整个东海来说近几十年海表面温度等值线分布的疏密程度改变微弱[18]，本文默认近海海表面温度梯度不变。

图3 2017年中国近海各海区极端海表温度逐月演变情况图4 中国近海海表面流场异常分布图为更清晰分析海表面流场变化把中国近海经度扩展到140°E，经过分析发现1—11月份东海黑潮出现明显流速正异常，较常年偏大0.1～0.15m/s，8月份开始黑潮流速减弱，而且通过对马海峡的对马暖流流速明显减小，较常年偏小0.05～0.1m/s。

受到东海黑潮偏强的影响，平流输运的作用使2017年中国近海大部分海区海表温度以正常略偏高为主（见图4）。

3.3.2 海表面热通量中国近海热量收支变化除了需要考虑海洋暖流（主要是黑潮）输送热量，另一个重要因素是海气界面的热交换。

海表面能量主要是通过热通量来进行交换的，大气辐射的变化会通过影响海面净热通量变化影响海温的变化。

海表面净热通量包括长波辐射、短波辐射、潜热通量和感热通量。

其中潜热通量和短波辐射量值较大，感热通量和长波辐射量值较小，中国近海净热通量空间分布主要由潜热通量决定。

低纬度赤道区域，太阳辐射强烈，海水大量得热。

西边界强流黑潮从暖湿的低纬度输送热量到冷干的中高纬度海区，海水在黑潮及其延伸体区域会大量失去热量，该海区热通量受海洋环流影响明显[19]。

2017年中国近海净热通量以负异常为主（见图5），东中国海较强的净热通量负异常可能是受黑潮流速增强导致海水大量失热造成的，对海温升高起抑制作用。

3.3.3 热含量图5 2017年中国近海净热通量异常图6 中国近海热含量异常（单位：×1018 J）海温的变化与海洋热含量变化是息息相关的，海洋热力作用对气候有重要影响，热含量作为衡量一个海域热状况的基本指标，是应该值得我们关注的。

在全球变暖大背景下，近年来，全球海洋热含量一直处于上升趋势，屡创新高，已有研究表明，在1955—1996年，地球上已增加的热含量约80%存在于世界大洋中[20]，这是首次对这一时期世界大洋变暖做出量化估计。