季風轉換期東印度洋的赤道流系結構和水文特征*1

喬 彬，劉子洲，張書穎，劉 聰，李培良

(1.中國海洋大學，山東 青島 266100; 2.國家海洋局 北海分局北海預報中心，山東 青島 266000; 3.遼寧省海洋環境預報與防災減災中心，遼寧 沈陽 110001)

季風轉換期東印度洋的赤道流系結構和水文特征*1

喬 彬1,2，劉子洲1*，張書穎3，劉 聰1，李培良1

(1.中國海洋大學，山東 青島 266100; 2.國家海洋局 北海分局北海預報中心，山東 青島 266000; 3.遼寧省海洋環境預報與防災減災中心，遼寧 沈陽 110001)

基于2013-04夏季風轉換期間航次觀測數據，對赤道東部印度洋3支東向強流及其水文特征進行分析。結果表明，沿赤道在表層存在Wyrtki急流，在溫躍層深度存在赤道潛流，它們攜帶著阿拉伯海的高鹽水向東輸運，81°E斷面上，核心流量分別為4.76 Sv和12.18 Sv；南赤道逆流核心在5°S附近，核心流量7.4 Sv，并伴有高鹽特性。

赤道東印度洋；季風轉換；Wyrtki流；赤道潛流；南赤道逆流

印度洋北面受到亞洲大陸阻擋，不像太平洋、大西洋那樣與北極連通，因此它具有很多獨特性質，特別表現為它是一個季風海洋，源自復雜海-陸-氣相互作用的亞洲季風是全球最強大的季風系統，對亞洲南部、東部地區也包括我國的氣候，特別是降水，具有重要影響。

在季風強迫下，赤道印度洋具有復雜、多變的環流系統。在表層，赤道附近有一支每年出現兩次的東向急流，即Wyrtki 急流[1]，分別發生在春、秋季季風過渡期，引起赤道印度洋水位顯著的半年波動。赤道南側，冬季季風期間存在著一支較強的南赤道逆流。在次表層的溫躍層深度上，在冬末至春季有一支東向強流，即赤道潛流(EUC)，攜帶高鹽水向東流動。

依據2013-04國家基金委東印度洋綜合科學考察航次的實測數據，本研究分析了季風爆發前赤道東部印度洋的主要流場及其水文特征，并與前人結果進行了對比。

1 數據和資料

本研究所采用數據為2013-03-10-05-14國家基金委東印度洋海洋學綜合科學考察航次的走航ADCP測流和站位CTD數據，航次站位見圖1，我們選取了赤道東部印度洋的4個經向斷面(斷面A，B，C，D)和1個赤道斷面(斷面E)進行分析。走航ADCP(美國TRDI公司OS75型)海流觀測工作頻率為75 kHz，以寬帶工作方式，每層間隔8 m，第一觀測層水深22 m，最大觀測水深574 m，取水深22～500 m數據分析。大面站溫、鹽、深觀測采用SBE 911Plus V2型CTD，取0～500 m水深數據。海平面10 m風場數據來自NCEP/NCAR再分析數據(http:∥www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis)。

圖1 赤道東印度洋2013年航次站位分布圖Fig.1 Station locations during the 2013 cruises in the Eastern Equatorial Indian Ocean

2 分析結果

赤道印度洋區域在4-6月和10-11月盛行西風，其它月份受微弱的東風影響。受季風影響赤道年平均流為東向流，并有季節性規律。在季風期還會有東向的南赤道逆流和西向的北赤道流存在。而風場跟流場良好的相關性則說明了赤道區域的風場是驅動流場的重要因子[2-3]。

觀測區域表層主要以東北向流為主，且赤道附近和4°S以南流速較大，赤道附近表層、80 m水層附近和5°S表層分別有3個東向強流的核心，核心流速都能達到80 cm·s-1以上，而反向的潛流流速較小，最大流速不到20 cm·s-1。圖2是2013-04赤道東部印度洋10 m的風場分布，觀測區域附近主要受強西風影響，這跟流場有很好的相關性，也證明了流場主要是由風場驅動的。

圖2 2013-04平均海平面10 m風場分布 Fig.2 Wind field at 10 m above sea surface of April, 2013

2.1 Wyrtki急流及其水文特征

Wyrtki 流是赤道印度洋的獨特現象，每年出現2次，分別發生在春、秋季季風過渡期，引起赤道印度洋水位顯著的半年波動[1]。這支急流是由季風直接驅動的，時間上與赤道西風的出現同步，方向上是驅動水體向東輸運。這支急流在東部得到更好的發展并且比西部有更快的速度，觀測到的最大速度甚至超過了150 cm·s-1[4]，同時在東部也占據了更深的層次，這是因為增加的上部混合層能誘發強烈的表面向東輸運。

圖3 赤道流系流場分布Fig.3 Vertical distribution of equatorial currents

本次觀測中這一急流并非完全以赤道為中心對稱， 81°E斷面(圖3a)上核心位置在赤道偏南，接近1°S，最大流速可達80 cm·s-1； 82°E斷面(圖3b)上核心南移到1°30′S附近；同時核心流速減小，影響范圍也僅在1°00′～0°30′N，這比前人觀測的Wyrtki急流影響范圍要偏小[1,5]。表層流速自西向東減弱(圖3c)，甚至在東岸附近還出現了弱的西向流動，這是因為82°E斷面以東處于Wyrtki急流的末端，同時觀測時處于季風剛開始轉換的時期，Wyrtki急流并沒有穩定形成。本次觀測中81°E斷面Wyrtki急流的核心流量為4.76 Sv(本文所指核心流量均指大于40 cm·s-1的流核部分)，對比以往的觀測偏小。

在與Wyrtki急流對應的1°S附近的表層區域，可以看到高鹽水，隨著向東Wyrtki急流的消逝，高鹽水團也逐步消失。

2.2 赤道潛流及其水文特征

赤道斷面水深80～200 m處有很強的東向流動，這支流動具有赤道潛流的典型特征，包括東向速度大、發生在溫躍層深度，因此我們推斷這支東向強流是赤道潛流，是在沿赤道壓強梯度力的作用下形成的。赤道逆流并不是每年都能被觀測到的[5-7]。

本航次實測中赤道潛流的核心并非完全在赤道上，在80°E和81°E斷面(圖3a)EUC核心在赤道稍偏北，但是在82°E(圖3b)和83°E上核心南移到1°S附近，可以推測，EUC的傳播并非完全沿著赤道直線傳播，可能會有一定的南北震蕩，這符合Leetmaa和Stommel認為的EUC彎曲[8]。

圖4 溫度分布和鹽度分布Fig.4 Distribution of temperature and salinity

在熱帶印度洋，20 ℃等溫線能很好地反映溫躍層的變化[9]，本航次中EUC基本完全處于溫躍層中，溫度梯度較大，溫躍層深度有小的起伏(圖4a，4c)，這個起伏是由于赤道上緯向風的變化激發了沿赤道向東傳遞的Kelvin波， Kelvin波引起了溫躍層深度的變化[10]。躍層內有一個明顯的水舌自西向東延伸到91°E(圖4b,4d)，核心鹽度高于35.25，這與EUC深度重合，可以推測高鹽水舌是由這支強的赤道潛流自阿拉伯海攜帶而來的，這跟Jensen以及Han和McGreary的模式結果是一致的[11-13]，此水舌比表層高得多的鹽度證明EUC輸運高鹽水的能力比Wyrtki流要強得多。在赤道潛流跟Wyrtki流之間有一支弱的西向流動將以上2支流動分隔開來。

這支強的赤道潛流的流速向東逐漸增強，與表層Wyrtki流的趨勢相反，這是因為赤道表面的東向Wyrtki流會抑制赤道潛流，因此在表層Wyrtki流速較大的地方，赤道潛流的流速將變小。強的赤道潛流會造成溫躍層的抬升，而此處又處于Wyrtki流的末端，Wyrtki流向東輸運的水體堆積會造成溫躍層的下沉，這兩者應該是造成赤道斷面東側溫躍層被壓縮的原因。本次觀測中82°E斷面赤道潛流的核心流量為12.18 Sv。

2.3 南赤道逆流及其水文特征

本航次還觀測到了南赤道逆流，核心在5°S附近，由于本次觀測只到5°S，所以觀測資料并不能完整體現南赤道逆流的特征，在此簡要說明。本次觀測中南赤道逆流流速很大，核心區域達到了100 cm·s-1以上，范圍也較大，最深可達200 m，向北到4°S附近。在流動過程中核心穩定保持在5°S附近，81°E斷面流量為7.4 Sv。50 m以下深度還可以看到南赤道流高鹽的特征，核心區域鹽度高達35.25以上。

3 結 語

利用2013-04國家基金委東印度洋海洋學綜合科學考察航次的實測數據，分析了赤道東部印度洋海域3支東向強流及其水文特征，分析表明沿赤道有強的東向Wyrtki急流，81°E斷面上流量為4.76 Sv；在5°S位置存在南赤道逆流；赤道斷面在溫躍層深度存在一個強的東向赤道潛流，攜帶著大量的阿拉伯海的高鹽水，形成一個向東的高鹽水舌，81°E斷面上流量為12.18 Sv。

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EquatorialCurrentSystemStructureandHydrologicCharacteristics
inMonsoonalWindTransitionPeriod

QIAO Bin1,2，LIU Zi-zhou1，ZHANG Shu-ying3，LIU Cong1，LI Pei-liang1

(1.OceanUniversityofChina，Qingdao 266100, China；2.NorthChinaSeaMarineForecastingCenterofStateOceanicAdministration，Qingdao 266100, China;3.MarineEnvironmentalForecastingandHazardMitigationCenterofLiaoningProvince，Shenyang 110001, China)

Based on the data collected during April 2013, the monsoonal transition period, circulation and hydrological characteristics of the three eastward currents were analyzed. The result shows that: there exist strong Wyrtki jet in surface layer and at surface and equatorial undercurrent (EUC) at the depth where the thermocline exists, carrying high-salinity water from the Arabian Sea to the east, with volume transport of 4.76 Sv and 12.18 Sv, respectively, at 81°E; the core of south equatorial countercurrent locates near 5°S with high salinity and its volume transport is 7.4 Sv.

Eastern Equatorial Indian Ocean；monsoon transition；Wyrtki jet；Equatorial Undercurrent；south equatorial countercurrent

January 21, 2014

2014-01-21

國家自然科學基金——太平洋海平面年際和年代際變化及其對我國海平面變化的影響(41076005),中國海域海平面的年際和年代際變化研究(41176009)；公益性行業(氣象)科研專項——渤海海洋觀測實驗與數值模擬觀測(GHYH201006034);海洋公益性項目——中國海平面變化預測及海岸帶脆弱性風險評估技術與應用(201005019)

喬 彬(1988-)，男，山東慶云人，碩士研究生，主要從事淺海動力學方面研究.E-mail：w312215889@126.com

*通訊作者，E-mail：lzz2013@ouc.edu.cn

(王 燕 編輯)

P731.2

A

1671-6647(2014)03-0301-05