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随着全球变暖和环境不断恶化,台风、暴雪、沙尘、海啸、地震等恶劣海陆气候和自然灾害呈现增强增多的趋势。台风发生在海洋上空,是对海洋环境、海岛及海上运输、海岸带及海滨城市影响最强烈的天气系统,也是海气相互作用最为直观的表现形式。台风产生的海面气旋式风应力以及强烈的混合过程,对上层海洋与深层海水之间的热量、能量和物质交换产生重大影响,进而改变相应海域海洋环境与生态系统。因此研究海洋对于台风过程的响应特征具有重要的科学意义。
本文主要利用卫星遥感3A级产品--叶绿素a浓度及海表温度资料,基于滑动窗口均值融合算法,在分别研究2001年“百合”及2006年“珍珠”等典型台风对东海海域、南海海域影响的基础上,分析了近十年来台风对西北太平洋海域水色水温的影响程度及其影响这一变化的关键要素。结果表明,台风期间海表温度大幅降低,大尺度海域平均下降1.9912,台风中心区域下降幅度最大,平均下降达3.12℃,温度的变化相对于台风路径有明显的中心强、周围弱,右边强、左边弱的特征;且在台风过境期间降到了最低。不论大尺度海域还是小尺度台风中心,影响海表温度下降的关键要素是最大风速,大尺度区域相关系数超过了0.5。同时,台风期间叶绿素a浓度有显著增长,大尺度平均涨幅达42.4%,而小尺度中心区域平均涨幅为45.45%,即中心区域无明显优势。台风发生期间研究海域叶绿素a浓度的大小取决于研究海域无台风时本征叶绿素a浓度,其相关系数超过0.96,而台风期间叶绿素a浓度的增长率与最大风速、移动速度、等密面位移等要素有关,主要取决于季节性温跃层等密面位移和台风影响因子,在大尺度研究区域,相关系数分别达0.55和0.71,几乎与本征叶绿素a浓度无关,且I类清洁水体涨幅更高;从多次台风的综合效果来看,越南东部、闽浙近岸与台湾海峡海域叶绿素a浓度涨幅最大,而长江口、杭州湾和珠江口海域几乎无变化;台风后叶绿素a浓度变化有逐渐增长的过程,其最大值一般在台风后第3d出现,平均延迟时间为5.97d,然后降低至台风前的正常水平。
本文还结合遥感手段、一维数值模拟、CTD及船只实测资料,比较分析了2007年台风“百合”期间海水温度与叶绿素a浓度变化,初步探讨了台风所致海水温度下降及叶绿素a浓度增长的物理与生化机制,认为风致强烈的埃克曼抽吸与垂向混合是最主要的因为,并讨论了上述研究方法的异同及其相结合的意义。