第14讲 水团分析 (water mass analysis)

什么是水团 水团分析包括哪些内容 水团的形成与变化 中国近海水团 水团分析方法

黑潮是从哪里来的，流到哪里去了？ 极地冷水下潜后，到哪去了？ 这些海洋现象的分析离不开水团。

定义 为了对海水追踪溯源，提出水团的概念。 最早在1916年，海兰—汉森把水团(watermass)这一术语引入海洋学。 中国大百科全书(1987) 定义水团为：源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与周围海水存在明显差异的宏大水体。

对水团内部的特征只要求“相近”、“相对均匀”、“大体一致”，但水团内部的特征与其周围水体相比差异则必须是“明显”的。 在实际工作中，对上述条件的掌握宽严不同，则使水团的划分有相对灵活的标准。大洋水团的划分，对水团内部特征的“相近”可以从严要求，而对浅海水团的划分应适当放宽。

水型(watertype) 水系(watersystem) 由Sverdrup在1942年提出，其后广为引用。指温盐度均匀，在温—盐图解上仅用一个单点表示的水体。实质上是“性质完全相同的水体元的集合”。 由此， “水团是性质相近的水型的集合”。 水系(watersystem) 水系原为陆地水文学术语，在海洋学中指“符合一个给定条件的水团的集合”。 水系的划分只考虑一种性质相近即可。在浅海水团分析中，经常提到的沿岸水系和外海水系，就是只考虑盐度而划分的。前者指沿岸低盐水团的集合，后者是指外海高盐水团的集合。

水团分析的内容 根据海洋水体的物理、化学和生物等特征，将它们划分为不同的“水团”，研究它们形成、分布、变化及相互影响的规律，从而对海洋水体的来龙去脉给出合理的解释。 水团分析还包括对研究海区内的跃层、海洋锋及环流系统的分析，因为它们与水团有着极为密切的关系。

海洋水团分析是物理海洋学的重要内容之一。 “水团可以说是海洋学研究的归宿。” (友田好文，高野健三，1983) 水团是“海洋学的基本问题”。( 渊秀隆等，1970)

水团的形成 水团形成有一个显著的特点：主要海洋水团所独具的最典型的原始持征，是先从海面获得的。 水团初始特征主要取决于源地的地理环境和气候状况，再通过混合与扩散，使得水团的典型特征终于得以形成。 水团形成之后，部分离开海面，下沉到与其密度相当的水层，继而在周围水团的不断影响下，形成了表层以下的各种水团。

水团的变性 海洋外部因素：水团与大气、陆地等外界环境的热、盐交换，引起水团的变性。 海洋内部因素：水团之间的热、盐交换，引起水团的变性。

中国近海环流

上层环流 渤海 环流很弱，为漂流性质，流速一般为0.1-0.2m/s，冬季盛行偏北大风，驱使海水在鲁北沿岸堆积．形成较强的沿岸流．称鲁北沿岸流，出渤海而入黄海。辽东湾东岸也有因盛行风而引起的沿岸流南下。

黄海 出渤海的鲁北沿岸流到成山角后转向南，大致沿45m等深线绕胶东半岛前行。 冬季南下的流可与苏北沿岸流汇合，在32-33°N附近转向东南进入东海北部，即“黄海冷水南侵”。

黄海 朝鲜半岛西岸的沿岸流终年都可南下。 黄海暖流则从济州岛西南进入黄海而北上。过去认为黄海暖流是对马暖流的分支；近年研究认为，它实际是补偿黄海东西两岸南下的沿岸流而汇集黄东海混合水北上。

黄海底层冷水团 冬季，外来高盐水伸入黄海后，在偏北大风的影响下，表层先开始降温，导致海水层结不稳定，强烈的对流混合可直达海底，最终使上下各层近乎均一。 春季，太阳辐射增强，上层增温明显，层结稳定，限制了热量的向下传递，表层水温高达27℃，而海区中部深水区底层水温依然只有7℃ 。 冷水团的这一典型特征，是最初在冬季由海面获得，在底层一直保留到次年夏季。

东海 黑潮、台湾暖流、对马暖流以及浙闽沿岸流，九州沿岸流。

东海黑潮的流轴比较稳定，不像日本以南的黑潮那样出现大弯曲。流轴的平均流速为1m/s，主干流幅较窄，强流带(＞1m/s) 一般不超过50 km。黑潮在东海的平均流量为长江径流量的1000倍，季节变化不大，但有明显的年际变化。 在台湾东北进入东海后，主流右侧有一个反气旋式涡。

南海 太平洋中季风环流最发达的海域．可与印度洋北部的季风环流相比拟。其总的特点是：西南季风期间盛行东北向漂流，东北季风期间则转为西南向漂流。 南海北部有“南海暖流”，终年由西南指向东北，即使冬季东北季风强盛，表层之下的东北向流仍很强，可达1m/s左右。 关于黑潮是否有南海分支．至今仍有许多争论。

大洋中的水团 Surface water: 0-200m Central water: to the bottom of main thermocline Intermediate water: to 1500m Deep water: water below intermediate water but not in contact with the bottom, to a depth of about 4000m Bottom water: water in contact with the seabed

南极底层水， AABW (Aantarctic Bottom Water) ，位于4000 m以深至底层，源地是威德尔海和罗斯海。 北大西洋深层水，NADW (North Atlantic Deep Water) 南极中层水，AAIW (AAIW: Antarctic Intermediate Water) 大西洋北部中层有势力强大的地中海水团。 全球大洋最为重要的两个水团是北大西洋深层水（NADW)和南极底层水（AABW)。

大洋主要水团的源地

南极海区水团

大西洋水团

综合分析法 综合分析法：通常是指根据海水的物理、化学和生物等特征的空间分布和时间变化，定性地对水团分析，通常具有经验性。

分析依据： 温度、盐度； 稳定度，划分铅直向边界； 透明度和水色，在识别径流冲淡水方面很有用；

分析依据： 化学性质，如溶解氧含量； 生物，浮游生物的“随波逐流”．是某些水团很好的“示踪”。浮游生物的富集带常常是水团边界； 其它要素，如同位素等。

浓度混合分析法 浓度混合分析法：根据水团的扩散、浓度变化规律来划分水团的方法。 理论基础：在温-盐图上，两个各自均匀的水团的混合呈线性反比关系。 对浅海不太适用。

线性反比关系 图中P点为m1,m2混合的结果，P点水团组成中m1,m2的含量比与l1,l2成反比。

南大洋T－S示意图 （Tomczak&Godfrey,2001) (