（物理海洋学专业论文）孟加拉湾上层环流及其变异研究.pdf

摘要 孟加拉湾作为东北印度洋的边缘海，是印度洋水汽北向输送的重要通道，又 是我国未来大西南能源通道的可选航道，因此对孟加拉湾海洋学的研究具有重要 意义。由于孟加拉湾海上观测甚少，以往的工作多限于数值模拟研究和个别航次 的分析。因此，迄今为止人们对该海区环流及其变化认识尚有限，国内对此的研 究则几近空白。 本论文首先分析了孟加拉湾的水文特征，然后以卫星高度计资料为主，分析 了1 9 9 3 - 2 0 0 4 年十多年间孟加拉湾上层环流季节、年际变动特征和规律。在此 基础上，探讨了孟加拉湾上层环流对季风变化和大洋涛动( 厄尔尼诺和南方涛动 事件( e n s o ) 及印度洋偶极子事件( i o d ) ) 的响应规律和机制。此外，我们还利 用s v p 漂流浮标资料结合高度计资料探讨w y r t k i 急流的变化规律、机制，并讨 论孟加拉湾中尺度海洋现象。 分析表明，孟加拉湾上层环流主要包含了半年、年周期以及年际( 主要为 2 a 及3 一- 7 a 的波动) 等多尺度变异，除年周期主要是受本地风场驱动外，其他 变异均受赤道印度洋的显著影响，沿岸开尔文波是这些变异信号向湾内传递的主 要通道。在本地季风( 主因) 和w y r t k i 急流造成的赤道水位半年波动( 外海强 迫) 共同驱动下，湾内环流的周年变化呈独特的三阶段演变特征。不同于周年变 化，孟加拉湾环流的年际变化主要是受赤道水位波动的影响，其中e n s o 事件及 i o d 事件是最主要两个强迫源，除了沿岸开尔文波外，e n s o 事件和i o d 事件还分 别通过孟加拉湾本地风场以及印度季风漂流的变异对湾内施加影响。在孟加拉 湾，西边界区不仅是流系季节和年际波动最强的海域，亦是中尺度涡最活跃的海 域。具体结论如下： 1 孟加拉湾上层环流的周年演变可分为三个阶段：在东北季风后期( 1 4 月) ，湾内受海盆尺度强反气旋式环流控制；在西南季风期( 5 9 月) ，形成南 北相间的三涡格局；而在东北季风前期( 1 0 - - - 1 2 月) 则表现为海盆尺度的弱气 旋式环流。环流三阶段演变主要是湾内大尺度风应力旋度场的变化造成的。外海 强迫对湾内环流周年变化的影响主要来自印度季风漂流和由w y r t k i 急流造成的 赤道水位半年波动。其中，秋季w y r t k i 急流在1 月前后消退所激发的“涌升流 型 沿岸开尔文波可能是触发此间环流形态转变的关键因素。 2 孟加拉湾海面高度年际变化有明显的2 a 及3 7 a 的波动，海面高度年际 变化主要是赤道大尺度风场年际变化所致，并通过沿岸开尔文波向湾内传递。孟 加拉湾海面高度年际变化最主要的两个模态分别体现为对e n s o 事件和i o d 事件 的响应。e n s o 事件对研究海区海面高度的影响要强于i o d 事件，且通过大气( 本 地风场) 和海洋( 赤道印度洋) 两条途径作用于孟加拉湾。i o d 事件主要通过海 洋途径( 沿岸开尔文波和印度季风漂流) 作用于孟加拉湾，其影响仅局限于湾口 一带。 3 浮标资料分析显示，与春季相比，秋季w y r t k i 急流更强，流幅更宽，流 轴稍偏南。w y r t k i 急流首先出现在赤道印度洋中部( 7 5 。e - - 一8 0 。e ) ，随后沿着 赤道向西传播。急流的西向传播现象在高度计资料上同样可见，高度计资料所揭 示的西向传播发生在赤道印度洋西部5 5 。e 7 5 。e 之间，传播速度约为0 6 m s 。 分析表明，急流的西向传播主要是由赤道纬向风应力所驱动，但传播速度稍慢于 纬向风的传播速度。在赤道印度洋东、西边界，局地纬向风与流的相关性较差， 特别是在赤道印度洋东部，虽然纬向风向东传播，但是急流信号的传播特征并不 清晰，表明纬向风的驱动作用已不具有支配性的影响。 4 孟加拉湾平均涡动能最强的海区出现在湾西部，在此，涡动能的高频和低 频成分大体相当。低频涡动能反映的是西边界流及印度季风漂流的季节和年际变 化，高频涡动能反映的是中尺度涡的活动，其中斯里兰卡岛东侧的高能区是由斯 里兰卡冷涡的活动所致。此冷涡发生于每年的6 - - 一1 0 月之间，斯岛地形和强劲的 西南季风相互作用在斯岛的背风面形成的中尺度气旋式风应旋度所引起的向上 e k m a n 抽吸是成涡的主要原因。冷涡的平均位置偏北于风应力旋度中心，有1 2 个纬距的偏差，这种偏差是由冷涡形成之后朝西北向运动造成的，基于b 平面的 简单涡旋传播理论可以用于解释此类运动。 5 沿岸开尔文波是赤道印度洋水位波动信号向孟加拉湾传递的主要通道，除 年波动外，湾内水位的半年和准双年波动均受赤道印度洋水位波动的显著影响， 它们以沿岸开尔文波形式向湾内传播并影响湾内环流，其中半年、准双年波动传 播的速度分别接近一阶和三阶沿岸斜压开尔文波的理论波速。 关键词：孟加拉湾；上层环流；变化 n a b s t r a c t t h eb a yo fb e n g a l ( b o b ) ，am a r g i n a ls e al o c a t e di nt h en o r t h e a s t e r n i n d i a no c e a n ，i sa ni m p o r t a n tp a s s a g ef o rn o r t h w a r dv a p o rt r a n s p o r t d e r i v e df r o mt h ei n d i a no c e a n ，a n da l s oi sa na l t e r n a t i v ee x p o r t a t i o no f t h ef u t u r es o u t h w e s te n e r g y c h a n n e lo fc h i n a t h e r e f o r e ，o c e a n o g r a p h y r e s e a r c h e so nt h eb o ba r ev i t a l a st h ed a t ac o v e r a g ef o rt h eb o bi ss p a r s e ， m o r e o v e r ，m o s to fr e s e a r c h e sa r eb a s e do nn u m e r i c a lm o d e lo ras i n g l e s u r v e y t h u s ，t i l ln o w ，t h ec i r c u l a t i o no ft h eb o ba n di t sv a r i a t i o n sa r e p o o r l yd e s c r i b e d e s p e c i a ll y ，i nc h i n a , f e ws t u d i e sh a v eb e e nc o n d u c t e d i nv i e w o ft h i s ，t h ea i m s o ft h et h e s i sa r e ：( i ) t od e s c r i b et h e h y d r o g r a p h i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h eb o b ；( i i ) t od i s c u s st h ec h a r a c t e r - i s t i c sa n dr u l e so fs e a s o n a la n di n t e r a n n u a lv a r i a t i o n so fu p p e ro c e a n c i r c u l a t i o ni nt h e b o bm a i n l yb a s e do na l t i m e t e rd a t a ；( i i i ) a n dt h e nt o i n v e s tig a t et h em e c h a n is mo fu p p e ro c e a nc i r c u l a ti o ni nt h eb o bu n d e rt h e e f f e c t so fm o n s o o na n do c e a n i co s c i i l a t i o n s s u c ha se 1n i f i o s o u t h e r n o s c i l l a t i o n ( e n s o ) a n di n d i a no c e a nd i p o l e ( i o d ) ：( i v ) t oa n a l y z et h e s e a s o n a le v o l u t i o no fw y r t k ij e tw i t han e ws e to fd a t af r o ms u r f a c e v e l o c i t yp r o g r a m ( s v p ) d r i f t e r sc o m b i n e dw i t ha l t i m e t e rm e a s u r e m e n t s ：( v ) t oa n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c so fm e s o s c a l ep h e n o m e n ai nt h eb o b i t i ss u g g e s t e dt h a tv a r i a t i o n so ft h eb o bu p p e ro c e a nc i r c u l a t i o n h a v em u l t i t i m e s c a l e ，i n c l u d i n gs e m i a n n u a l ，a n n u a la n di n t e r a n n u a l ( 2a n d 3 - 7y r ) v a r i a t i o n sa ta n n u a lt i m e s c a l ea r ed o m i n a t e db yt h eb a yw i n d ， w h e r e a sv a r i a t i o n sa ts e m i a n n u a la n di n t e r a n n u a lt i m e s c a l ea r e p r e d o m i n a n t l yc a u s e db yt h ee q u a t o r i a lw i n df o r c i n g ，w h i c hg e n e r a t e s c o a s t a lk e l v i nw a v e st h a tp r o p a g a t ei n t ot h eb a y u n d e rt h ed o m i n a n c eo f t h el o c a lw i n da n d t h er e m o t ef o r c i n go fs e m i a n n u a lv a r i a t i o n so fs e al e v e l i nt h ee q u a t o r i a li n d i a no c e a ni n d u c e db yt h ew y r t k ij e t ，t h ea n n u a l v a r i a t i o n so ft h eb o bu p p e ro c e a nc i r c u l a t i o nh a v eat h r e e s t a g ee v o l u t i o n h o w e v e r ，t h ei n t e r a n n u a lv a r i a t i o n so ft h eb o ba r ep r e d o m i n a n t l yc a u s e d b yv a r i a t i o n so fe q u a t o r i a ls e al e v e l e n s oa n di o da r et w oo ft h em o s t i m p o r t a n tf a c t o r s e x c e p tf o rc o a s t a lk e l v i nw a v e s ，e n s oa n di o dc a na l s o i m p a c tt h eb o bb yi n d u c e dv a r i a ti o n so fl o c a lw i n da n di n d i a nm o n s o o n c u r r e n t ，r e s p e c t i v e l y t h ew e s t e r nb a yi st h er e g i o no fs t r o n g e s ts e a s o n a l a n di n t e r a n n u a lv a r i a t i o n s o fc u r r e n t s ，a n da l s oi st h er e g i o nw h e r e a c t i v i t i e so fe d d i e sa r et h em o s tf r e q u e n t t h em a i n r e s u l t sa r ea sf o l l o w ： 1 t h ea n n u a lv a r i a t i o n so ft h eb o bu p p e ro c e a nc i r c u l a t i o nc o u l db e d i v i d e di n t ot h r e es t a g e sw i t h d i s t i n c t i v ep a t t e r n s d u r i n gt h el a t e n o r t h e a s tm o n s o o n ( f r o mj a n u a r yt h r o u g ha p r i l ) 。t h ec i r c u l a t i o ni sm a i n l y c o n t r o l l e db yab a s i n s c a l es t r o n ga n t i c y c l o n i cg y r e d u r i n gs o u t h w e s t m o n s o o n ( f r o mm a yt os e p t e m b e r ) ，t h ec i r c u l a t i o na p p e a r sa st h r e e - e d d y s t r u c t u r e d u r i n gt h ee a r l yn o r t h e a s tm o n s o o n ( f r o mo c t o b e rt od e c e m b e r ) ， t h ec i r c u l a t i o ni sd o m i n a t e db yab a s i n s c a l ew e a kc y c l o n i cp a t t e r n i t i ss u g g e s t e dt h a tt h r e e s t a g ev a r i a t i o n so ft l l eb o b c i r c u l a t i o na r em a i n l y d r i v e nb yw i n ds t r e s sc u r li nt h ei n t e r i o r t h ee f f e c to fr e m o t ef o r ci n g s o nt h eb o bc i r c u l a t i o na r ef r o mt h ei n d i a nm o n s o o nc u r r e n ta n ds e m i a n n u a l f l u c t u a t i o n so fs e al e v e li nt h ee q u a t o r i a li n d i a no c e a ni n d u c e db yt h e w y r t k ij e t e s p e c i a l l y ，t h eu p w e l l i n gc o a s t a lk e l v i nw a v ei n d u c e db yt h e d e c a yo ft h ef a l lw y r t k ij e td u r i n gd e c e m b e rt oj a n u a r ym a yb et h ec r i t i c a l f a c t o rf o rt u r n a b o u t so ft h eb o bc i r c u l a ti o n 2 t h ei n t e r a n n u a lv a r i a t i o n so fs l ai nt h eb a ya r ec o n c e n t r a t e di n t w ob a n d s ：2a n d3 - 7y r t h ei n t e r a n n u a lv a r i a ti o n so fs l aa r e p r e d o m i n a n t l yc a u s e db ye q u a t o r i a ll a r g e s c a l ew i n df i e l d 。w h i c h g e n e r a t e sc o a s t a lk e l v i nw a v e st h a tp r o p a g a t ei n t ot h eb a y t h em a i nt w o m o d e so fi n t e r a n n u a ls l av a r i a ti o n sa r ei n d u c e db ye n s o a n di o d ， r e s p e c t i v e l y t h ee f f e c to fe n s oo nt h es l av a r i a t i o n si sm o r ei n t e n s e t h a nt h a ti n d u c e db yi o d e n s oi m p a c t st h eb o bb yt w ow a y s ：o n ei s a t m o s p h e r e ( 1 0 c a lw i n df i e l d ) a n dt h eo t h e ri so c e a n ( t h ee q u a t o r i a l i v i n d i a no c e a n ) i o ds e e m st oi m p a c tt h eb o bo n l yt h r o u g ho c e a n i cw a y ( b y t h ec o a s t a lk e l v i nw a v ea n dt h ei n d i a nm o n s o o nc u r r e n t ) ，b u ti t si n f l u e n c e i so n l yli m i t e dt ot h eb a ym o u t h 3 f r o mt h ed r i f t e r s d a t a ，i ti sf o u n dt h a tt h ef a llw y r t k ij e ti s s t r o n g e ra n dw i d e rw i t ht h ec o r ed e f l e c t e ds l i g h t l ym o r es o u t h w a r dt h a n i t sc o u n t e rp a r to fs p r i n g t h ej e t sa r ed e v e l o p e df i r s t l yi nt h e e q u a t o r i a li n d i a no c e a nb e t w e e n7 5 。ea n d8 0 。ea n dt h e np r o p a g a t e w e s t w a r da l o n gt h ee q u a t o r t h i sw e s t w a r dp r o p a g a t i o no ft h ej e t si sa l s o o b s e r v e db ya l t i m e t e r t h ep r o p a g a t i o no b s e r v e db ya l t i m e t e ra p p e a r si n t h ew e s t e r ne q u a t o r i a li n d i a no c e a nb e t w e e n5 5 。ea n d7 5 0ea ts p e e d sa r o u n d 0 6 m s f u r t h e ra n a l y s i ss u g g e s t st h a tw e s t w a r dp r o p a g a t i o no ft h ej e t s i sm a i n l yd r i v e nb ye q u a t o r i a lz o n a lw i n ds t r e s s ，b u ti t sp r o p a g a t i o n v e l o c i t yi ss l i g h t l ys l o w e rt h a nt h el a t t e r h o w e v e r ，i nt h ee a s t e r na n d 7 w e s t e r nb o u n d a r y ，t h ec o r r e l a ti o nb e t w e e nl o c a l z o n a lw i n da n dz o n a l c u r r e n tisw e a k e s p e c i a ll y ，i nt h ee a s t e r ne q u a t o r i a li n d i a no c e a n ， p r o p a g a t i o no ft h ej e ts i g n a l si sa m b i g u o u s ，a l t h o u g ht h ez o n a lw i n d p a t t e r ni so b s e r v e dm o v i n ge a s tc o h e r e n t l y t h i ss u g g e s t st h a tt h er o l e o fz o n a lw i n di s n td o m i n a n t 4 t h eh i g h e s te d d yk i n e t i ce n e r g y ( e k e ) i sf o u n di nt h ew e s t e r nb a y ， w h e r et h eh i g h f r e q u e n c ya n dl o w - f r e q u e n c ye k eh a v ec o m p a r a b l ea m p li t u d e t h el o w - f r e q u e n c ye k ei sr e l a t e dt os e a s o n a la n di n t e r a n n u a lv a r i a t i o n s o ft h ew e s t e r nb o u n d a r yc u r r e n ta n dt h ei n d i a nm o n s o o nc u r r e n t t h e h i g h f r e q u e n c ye k ei sr e l a t e dt oa c t i v i t i e so fm e s o s c a l ee d d i e s s u c ha s t oe a s to fs r il a n k ai s l a n d ，t h es t r o n gh ig h f r e q u e n c ye k eisj u s tc a u s e d b yt h es r il a n k ac o l de d d y t h ec o l de d d ya p p e a r sd u r i n gj u n et h r o u g h o c t o b e r s o u t h w e s tm o n s o o ni m p i n g e so nt h es r il a n k ai s l a n d ，r e s u l t i n g i nam e s o s c a l ec y c l o n i cw i n ds t r e s sc u r li n d u c i n gu p w a r de k m a np u m p i n g t h a ti sv i t a lf o ri t sg e n e r a t i o n t h el o c a t i o no ft h ee d d yi s1 2 。nn o r t h t oc y c l o n i cw i n ds t r e s sc u r l ，w h i c hi sa t t r i b u t e dt ot h ee d d y s v n o r t h w e s t w a r dm o v e m e n t i t sm o v e m e n tc a nb ee x p l a i n e db yt h es i m p l e t h e o r i e sf o rv o r t e xp r o p a g a ti o no nab p l a n e 5 c o a s t a lk e l v i nw a v e sa r et h ep r i m a r yp a s s a g ef o rt h ep r o p a g a ti o n o ff l u c t u a t i o n sf r o mt h ee q u a t o r i a li n d i a no c e a nt ot h eb o b e x c e p tt h e a n n u a lf l u c t u a t i o n s ，t h es e m i a n n u a la n dq u a s i b i e n n i a lf l u c t u a t i o n sa r e p r e d o m i n a n t l yc a u s e db yv a r i a ti o n so fs e al e v e li ne q u a t o r i a li n d i a no c e a n ， w h i c hg e n e r a t ec o a s t a lk e l v i nw a v e st h a tp r o p a g a t ei n t ot h eb a ya tt h e p h a s es p e e do ft h ef i r s ta n dt h i r db a r o c l i n i cm o d e ，r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：b a yo fb e n g a l ：u p p e rl a y e rc i r c u l a t i o n ：v a r i a t i o n s v i 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。 本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明 确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。 声明人( 签名) 研办 2 d 刀年乡月矿日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大 学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电 子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学 校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适 用本规定。 本学位论文属于 1 保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 2 不保密( ) ( 请在以上相应括号内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期：2 噼罗月牙日 嗍2 p 夕年歹月粕 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 孟加拉湾作为北印度洋的边缘海，经安达曼海和马六甲海峡与我国南海相 通，是波斯湾到东亚石油运输的必经之路，是我国最主要海上能源通道。着眼未 来，孟加拉湾与我国大西南陆路甚近，是大西南能源通道的可选航道，也是潜在 的能源基地。 孟加拉湾还是太平洋一印度洋暖池海域的一个组成部分。太平洋一印度洋暖池 海域的海气相互作用是影响我国气候，造成干旱、洪涝等气候异常的主要因素之 一。作为印度洋水汽北向输送的重要通道，孟加拉湾的作用尤为重要u 1 。已有研 究表明口1 ，西南季风是中国夏季降水的主要水汽通道之一，南印度洋作为西南季 风的发源地，海温的变化直接影响到季风的变化。西南季风气流到达我国前，途 径孟加拉湾及南海，受到孟加拉湾等下垫面热力状况变异的影响，导致季风气流 的变异。这种季风异常与我国的气候特别是旱涝等气候异常关系十分密切。罗邵 华等b 1 的结果显示孟加拉湾、南海等海区前期海温与长江中下游降水有较好的相 关。另外的研究h l 嵋1 指出孟加拉湾季风活动与云南的降水异常有一定关系。由于 海洋对大气有极其重要的反馈作用，因此研究该海域的基本物理特征、变化规律、 及其机制对认识中国气候特别是旱涝等气候异常有着重要意义。 迄今为止对孟加拉海洋学研究并不多见，主要由印度和西方科学家完成。国 内对孟加拉湾和安达曼海海洋过程的研究至为罕见。 1 2 孟加拉湾的物理环境 孟加拉湾是印度洋的一个重要组成部分，位于印度洋北部5 0 n - - - 2 2 0 n 、8 0 0 e - 一9 5 0 e 之间，面积约2 1 7 2 l o m 2 ，海湾平均水深2 5 8 6 m ，向南开口( 见图1 1 ， 虚线以北的海区) 。它西临印度和斯里兰卡，北靠孟加拉，东依缅甸，在海上则以 安达曼一尼科巴海脊为界与安达曼海毗邻，在南部通常以斯里兰卡南端之栋德拉 高角( d o n d r ah e a d ) 与苏门答腊西北端的乌累卢埃角连线为界嘲。 除北部陆架之外，孟加拉湾的陆架宽度多小于5 0l 【m 。深海湾大致呈“n 一 形，等深线呈东西走向，湾底自北向南下倾，湾口深度达4 5 0 0 m 。与许多半封闭 第一章绪论 海不同，孟加拉湾与印度洋之间没有海槛阻隔。此外，孟加拉湾与安达曼海之间 经十度海峡( t e nd e g r e ec h a n n e l ) 等水道相通，但这些海峡的海槛平均深度仅 2 0 0 m 左右，最浅处大约只有5 0 m 。 图1 1 孟加拉湾地形图，水深单位：m f i g u r e1 1t o p o g r a p h ym a po ft h eb a yo fb e n g a l ( b o b ，u n i t ：m ) 孟加拉湾位于南亚季风区，丰富的降水及周围大量径流的输入，导致湾内盐 度偏低，与西北印度洋的阿拉伯海高盐水形成鲜明对比，斯里兰卡南部的印度季 风漂流是湾内低盐水与阿拉伯海及外部大洋进行盐量交换的重要通道盯l 陋1 。 孟加拉湾独特的地理特征以及不同时空尺度的大气强迫和大洋作用是驱动 孟加拉湾上层环流并导致湾内环流变异的主要因素。了解它们的基本特征是认识 该海区的环流及其变化机制的基础。 1 2 1 风场 风是驱动孟加拉湾环流的首要因素，其中本地风场的作用尤为重要。孟加拉 湾本地风场受印度季风支配，夏季盛行西南季风，始于每年5 月，终于1 0 月初。 冬季( 1 2 ，- - 2 月) 则盛行东北季风。孟加拉湾的西南季风要强于东北季风( 见图 1 2 ) ，这与南海季风有所不同。西南季风盛期( 7 月) ，湾内西南风的风速普 遍大于6 m s ，开阔海风速大于近岸，平均最大风速( 8 m s ) 出现在斯里兰卡岛 东部及湾北部。东北季风盛期( 1 月) ，除了安达曼海及湾北部分别以东风和北 风为主外，其余海域均盛行东北风，且大部分海区风速小于6 m s 。最大风速出 现在湾南部靠近湾口处，风速为6 s m s 左右。 a b 1矿1f 图1 2 孟加拉湾多年平均e r s 海面风速( m s ) ：a 7 月：b 1 月 f i g u r e1 2m u l t i - y e a rm e a ne r ss u r f a c ew i n d ( m s ) o v e rt h eb o b ： ( a ) j u l y ；( b ) j a n u a r y 甲下 图1 3 孟加拉湾多年平均e r s 海面风场距平( 相对1 9 9 3 2 0 0 0 均值，单位：m s ) ： a 正常年份平均；b e n s o 事件年份( 1 9 9 4 和1 9 9 7 年) 平均 f i g u r e1 3m u l t i - y e a rm e a ne r sw i n da n o m a l i e s ( m s ，t h em e a n sa r eb a s e d o n1 9 9 3 - 2 0 0 0 ) o v e rt h eb o b ：( a ) n o r m a ly e a r s ；( b ) e n s oy e a r s 第一章绪论 除规律性的季节变化外，印度季风还呈现明显的季节内及年际波动嘲j 埘n 1 1 ， 其中年际变化对环流的影响尤为重要。图1 3 给出研究海区不同年份海面风场的 变化特征，显示正常季风年湾内风场距平呈弱气旋式结构，赤道海区为西风距平。 而e n s o 事件年份风场产生距平意义下的翻转，在赤道附近出现强东风( 或东南风) 距平，并在孟加拉湾海区诱导出显著的反气旋式风场距平。 1 2 2 海表热通量 不仅季风直接驱动着孟加拉湾上层海水运动，季风气候也造成海表热通量的 显著波动，导致环流的改变。海表净热通量是影响孟加拉湾上层海洋热含量变化 的主要因素n 铂。利用全球海洋大气综合数据集( c o a d s ) 5 0 年( 1 9 4 5 1 9 9 4 年) 的1 0 l o 的逐月海表净热通量数据，图1 4 给出孟加拉湾气候态海表净热通量的 周年变化。如图所示，该海区海表净热通量周年变化呈明显半年周期波动，在3 4 月和8 9 月达到极大值，其中春季海面吸热更显著；而在东北季风强盛期1 2 1 月及西南季风强盛期6 7 月各有一个极小值。 1 5 0 l o o 星5 0 捌 赠 簇0 受 - 5 0 一l o q 冲热通毓周f l i 变化 - _ _ 一k 7 0 z 。 - - 、 、 234567891 0l l1 2 纠份 图1 4 孟加拉湾多年平均( 1 9 4 5 - 1 9 9 4 ) 海表净热通量周年变化 f i g u r e1 4a n n u a lv a r i a t i o n so fn e ts u r f a c eh e a tf l u x o v e rt h eb o b ， a v e r a g e df o r1 9 4 5 。1 9 9 4 1 2 3 径流 4 第一章绪论 孟加拉湾淡水来源包括降水和径流。印度东岸附近年降水量高达1 0 0 0 m m ， 安达曼海及其北部沿岸区域年降水量甚至超过3 0 0 0 哪u 硼。注入湾北部的布拉马 普特拉河( b r a h m a p u t r a ) 和恒河( g a n g e s ) 是孟加拉湾最重要径流来源，此外， 还有伊洛瓦底江( i r r a w a d y ) 、克里希纳河( k r i s h n a ) 和哥达瓦里河( g o d a v a r i ) ( 图1 1 ) ，它们的年径流量依次为：6 0 7 1 ( r n 3 、3 8 8k m 3 、2 5 7k m 3 、5 0l 锄3 和1 3k m 3 。 受季风影响径流量季节分布不均，流量峰值出现在夏季( 6 一- , 1 0 月) ，其中位于 湾北部的布拉马普特拉河和恒河水量最丰富，丰水期月径流量大于l o o x l o g m 3 ； 湾东边界的伊洛瓦底江流量次之，约4 0 x 1 0 9 m 3 ( 图1 5 ) 。由于降水大大超过蒸 发作用n 铂_ 嘲，加之大量淡水注入，夏季湾北部表层盐度层化明显，形成障碍层n 6 1 。 冬季淡水径流量虽然大大减少，在湾北部表层盐度仍出现层化，并产生逆温现象 n 7 1 。障碍层的形成，使孟加拉湾海洋处于较稳定的层结状态，这对海洋上层热力 结构有着重要影响，从而进一步影响孟加拉湾的环流结构n n n 钔_ 厕。 图1 5 孟加拉湾主要河流径流量的气候态周年变化，径流量数据 引自全球径流数据中心( g r d c ) f i g u r e1 5c l i m a t o l o g i c a la n n u a lv a r i a t i o n so fr u n o f f so fm a j o rr i v e r s a r o u n dt h eb o b ( r u n o f f sd a t aa r ef r o mg r d c ) 1 2 4 赤道印度洋 孟加拉湾南部完全向赤道印度洋敞开，大洋的波动对湾内的动力学环境影响 显著呻1 。以下对赤道印度洋的主要环流特征作一介绍。 5 第一章绪论 图1 6 印度洋上层环流结构( t o m c z a ka n dg o d f r e y ，1 9 9 4 ) 吼1 f i g u r e1 6u p p e rl a y e rc i r c u l a t i o np a t t e r n si nt h e i n d i a no c e a n ( t o m c z a ka n dg o d f r e y ，1 9 9 4 ) 伽 1 2 4 1 赤道印度洋的季节环流 印度洋明显不同于其他大洋，只有l o o s 以南环流结构是稳定的( 见图1 6 ， t o m c z a ka n dg o d f r e y ，1 9 9 4 ) 口。1 0 0s 以北洋域狭小，又受季风的影响，环流 季节变化明显。冬季，西向的北赤道流( 或称东北季风流) 、南向的索马里海流 与赤道逆流构成气旋式的北印度洋环流；夏季，东向的西南季风流、北向的索马 里海流与南赤道流组成反气旋式的热带环流。因此，孟加拉湾口外主要受季风流 控制，其中西向的东北季风流1 1 月在斯里兰卡南部开始出现，一个月后在整个湾 的南部完全建立，在进入阿拉伯海后分成两支，一支继续西行，另一支汇入西印 6 第章绪论 度沿岸流。东向的西南季风流是索马里海流的延伸，5 月在湾南部开始出现，7 月流速达到最大，绕过印度半岛影响孟加拉湾。 上述季风流又统称印度季风漂流，是孟加拉湾与外部大洋交换的重要渠道。 东北季风期，在3 0 0 m 以浅，季风漂流月平均西向水体输运量约为l o s v 。西南季风 期，流向反转，相应的水体输运约1 5 s v h l ，在湾口分裂为两支，其中东北分支涌 入湾内，输送了大量来自阿拉伯海的高盐水，其影响可至2 0 0 m 深度，平均水体输 运量为l o s v 【8 1 ，导致西南季风盛期在湾南部出现高盐水体瞳副。 鞭旺难征柏i o o e 随鉴塞蕊巡j 陇旺磷 e o f e 图1 7 赤道纬向流的周年变化( 根据船舶报资料，单位c = s ) 嘲，( a ) 纬向流及 其( b ) 周年平均，( c ) 年周期成分和( d ) 半年成分 f i g u r e1 7a n n u a lv a r i a t i o n so fe q u a t o r i a lz o n a lc u r r e n t ( d e r i v e df r o m s h i pd r i f t s ，c = s ) ：t h et o t a lz o n a lc u r r e n t ( a ) w i t hi t sa n n u a l - a v e r a g e d ( b ) ，a n n u a l ( c ) a n ds e m i - a n n u a l ( d ) c o m p o n e n t s 1 2 4 2w y r t k i 急流 w y r t k i 急流是赤道印度洋一支重要的季节性海流乜3 】，其流速的变化直接影 响东赤道印度洋海表温度，同时急流伴随的水体输运变化影响东赤道印度洋暖池 上层的热含量，进而影响暖池上空的对流。w y r t k i 急流的形成与赤道印度洋风 厂占 k o，o，o、叫o=憾 一 一 八_ 夕_ 生l 第一章绪论 场强的半年周期成分有关幽1 。在风场影响下，赤道印度洋表面流呈现出与其他大 洋明显不