2014年东黄海海表温度季节变化分析

化成君，伍玉梅，张 衡，崔雪森，杨胜龙

(中国水产科学研究院东海水产研究所渔业资源遥感信息技术重点开放实验室，上海 200090)



2014年东黄海海表温度季节变化分析

化成君，伍玉梅，张 衡*，崔雪森，杨胜龙

(中国水产科学研究院东海水产研究所渔业资源遥感信息技术重点开放实验室，上海 200090)

利用MODIS反演的海表温度数据以及东黄海区表面温度历史数据等，对2014年在25°～40°N 、120°～128°E 范围内的东海及黄海部分海域表层水温状况进行了分析和研究。结果表明：1、2014年东黄海表层水温的最大值约为35 ℃，于8月出现在台湾西南沿岸，表层水温的最小值于1 月出现在黄海北部为-2～-1 ℃；2、2014年东黄海表层水温上半年长江口以北海域(包含长江口)的表层水温偏高，长江口以南海域的海表温度偏低，7～9月(夏季)长江口以南海域水温偏高，长江口以北海域略有偏低，10～12月大部分海域水温偏低；3、海表温度梯度与常年相比变化不大，仅在冬季时，黄海暖流的暖水舌前锋较常年的平均状态略有偏北；4、研究海域在5～6月增温最快，温度上升迅速，是引发赤潮的重要原因之一。

东黄海； 海表温度； 海表温度异常； 海表温度梯度

中国近海大陆架是目前渔业开发率最高的渔场之一，黄海、东海是位于我国近海大陆架上的边缘海，在我国的海洋捕捞业中占据重要地位。影响渔场形成的海洋环境要素中，温度是较为主要的影响因子，水温的变化直接或间接地影响到鱼类资源量的分布、洄游移动以及空间集群等，海表温度也是渔场渔情分析应用最为广泛的海洋环境要素[1-3]。因此对东海及黄海部分海域表层水温的年变化状态进行研究，对研究渔场及渔业资源的变动有着十分重要的意义[4-7]。

对于特定区域海表温度的变化，国内外已有众多学者开展过相关研究，Sunghyea等[8]分析了日本海区1985～2002年的温度变化，得到该区域海温的主要变化周期是3～7a；Tomoharu等[9]分析了日本西南海区山阴海岸的海表温度变化，发现它存在着10a的变化周期；Juan等[10]研究了加利福尼亚湾的海表温度变化，得到该海区的海温变化在滞后SOI指数3～6个月的响应显著；鲍献文等[11]等利用1990～1999年的AVHRR卫星资料分析了黄海、渤海、东海3个海区的4个季节不同的变化特点；张秀芝等[12]对黄海、渤海、东海、南海的水温进行了长时间序列的研究；伍玉梅等[13]分析了1985～2005年东海海表温度的时空变化特征；沈建华等[2,5,14-15]分析了2003～2006年每年的海表温度变化。还有其他学者也对此进行了相关的研究，得到了一些有意义的结果[16-20]。目前有关东黄海的研究主要是海表温度的长时间序列变化，本文侧重于分析特定年份的海表温度异常变化等。

本文利用遥感反演的海表温度数据对2014年在25°～40°N 、120°～128°E 范围内的东海及黄海部分海域表层水温状况进行了初步的分析和研究。分析了东黄海不同水团2014年温度状况变化情况，并与多年平均状态进行了比较，对一些海域的相同时期的温度进行年间比较等，以期对2014年东黄海海表温度状况的特点有较全面的认识。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究所用的数据主要是MODIS数据反演的海表温度数据以及东黄海区表面温度历史数据等。海表温度是美国NASA水色遥感网提供的MODIS三级反演产品(http://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov/)，空间分辨率均为4 km×4 km，海表温度的月平均数据反映了研究海域海表温度逐月分布状况。海表温度的气候态数据为2003～2012年按月的月平均数据，为美国NASA水色遥感网提供的MODIS三级反演产品，空间分辨率均为4 km×4 km。

研究海域及各水体代表区域位置如图1所示。

图1 研究海域范围及各水体代表区域位置Fig.1 The research area and representative field of each water mass

1.2 海表温度距平计算

海表温度距平为一系列平均海表温度(日平均、月平均等)与气候态海表温度的差值。本文指某年某月的月平均海表温度与气候态的月平均海表温度的差值。各代表区域的海表温度异常为代表区域所在位置(图1)的海表温度距平的平均值。

1.2 海表温度水平梯度计算

海表温度水平梯度反应了水平空间的温度变化率，而温度变化率较大的地方往往是各水团相接的边缘，反应了水团位置的变化[21]。海表温度梯度可用下述公式进行计算：

(1)

1.3 海表温度时间梯度计算

海表温度时间梯度(海表温度变化率)是指海表面温度在一定时间尺度下升高或降低的幅度。可由下式进行计算：

(2)

其中，Tgrad为海表温度在时间上的梯度，T(t)为第t天的海表温度，T(t+Δt)为第t+Δt天的海表温度，T(t)和T(t+Δt)的单位为℃，Δt为时间尺度，单位：月。

2 2014年东黄海海表温度状况

2.1 海表温度基本概况

东黄海位于亚热带至温带海域，其沿岸海域的表层水温显示出明显的北半球亚热带和温带特色，四季分明，温度变化明显。由于研究海域主要受黑潮暖流和中国沿岸流、长江冲淡水以及大陆气温等因素的综合影响，所以海表面温度变化较大[14-15,22]。2014年东黄海表层水温的最大值约为35℃左右，于8月出现在台湾西南沿岸(图4b)，表层水温的最小值于1 月出现在黄海北部，约为-2～-1 ℃(图2a)。

根据东海区海洋季节的划分，冬季为1～ 3月，春季为4～ 6月，夏季为7～ 9月，秋季为10～ 12月。

冬季海表温度较低(图2)，黄海海表面温度为5～ 14 ℃，东海东北部海域水温为11～17 ℃，台湾以东海表温度变化较小，保持在23～26 ℃，这时东黄海的南北温差是一年中最大的，2 月可达18 ℃，冬季黄海温度分布的最大特点是在海域中部出现明显向北延伸的暖水舌，东海温度分布的最大特点是呈现东南-西北方向的梯度分布，东部海域的温度，明显高于同纬度的西部海域。

图2 冬季(1～3月)东黄海海表温度状况((a)1月；(b)2月；(c)3月)Fig.2 The SST of East the Yellow Sea in winter(From January to March)( (a) January,(b) February,(c) March)

春季是冬季型温度分布向夏季型温度分布的过渡时期(图3)，黄海暖流的暖水舌已减弱，长江冲淡水开始增强[11,23-24]。黄海开始呈现出西部水温高于东部的现象，西部水温大约为11～23 ℃，东部沿岸海域温度为8～20 ℃，东海中北部海温呈现W状分布，长江口、杭州湾附近海域水温达23 ℃左右，浙闽沿岸水温为15～26 ℃，黑潮区水温为23～29 ℃。

图3 春季(4～6月)东黄海海表温度状况((a)4月；(b)5月；(c)6月)Fig.3 The SST of East the Yellow Sea in spring (From April to June)( (a) April,(b) May,(c) June)

夏季(图4)，高气温和强烈的海气热交换使表层水温升高，黄海海域表层水温约为23～26 ℃，东海海域表层水温都高于26 ℃。

图4 夏季(7～9月)东黄海海表温度状况((a)7月；(b)8月；(c)9月)Fig.4 The SST of East the Yellow Sea in summer (From July to September)( (a) July,(b) August,(c) September)

秋季海表温度开始下降，黄海海域海表温度呈现出沿岸低、外海高的状态，东海的东部比西部水温略高(图5)，以11月为例(图5b)，最低水温出现在黄海北岸，为11～14 ℃，东海东部水温约为20～26 ℃，西部约为17～23 ℃。

图5 秋季(10～12月)东黄海海表温度状况((a)10月；(b)11月；(c)12月)Fig.5 The SST of East the Yellow Sea in autumn (From October to December)( (a) October,(b) November,(c) December)

2.2 海表温度距平

冬季(图6)，黄海和东海北部海域海表温度与多年平均温度相比偏高，尤其是沿岸海域，水温偏高约0.5～1 ℃，东海中南部海域海表温度偏低，黑潮暖流海域水温偏低约1 ℃。

图6 冬季(1～3月)东黄海海表温度距平((a)1月；(b)2月；(c)3月)Fig.6 The SSTA of East the Yellow Sea in winter(From January to March)( (a) January,(b) February,(c) March)

春季的海表温度和多年平均温度相比(图7)，黄海海域水温依然偏高，东海中部海域偏低，4月(图7a)，黄海和东海北部海域的水温偏高幅度最大，平均偏高约1.5 ℃，5、6月(图7b、图7c)偏高幅度逐渐降低，而东海水温偏低的海域面积逐渐扩大。

图7 春季(4～6月)东黄海海表温度距平((a)4月；(b)5月；(c)6月)Fig.7 The SSTA of East the Yellow Sea in spring (From April to June)( (a) April,(b) May,(c) June)

夏季(图8)，黄海南部和东海北部海域表层水温偏低，8月份水温偏低约为1 ℃，黄海北部和东海南部海域水温偏高，和多年平均温度相比偏高大约1 ℃。

图8 夏季(7～9月)东黄海海表温度距平((a)7月；(b)8月；(c)9月)Fig.8 The SSTA of East the Yellow Sea in summer (From July to September)( (a) July,(b) August,(c) September)

秋季的海表温度和多年平均温度相比(图9)，10月份黄海北部和东海北部海域水温偏低，11月黄海南部的东西沿岸海域水温略有偏高，东海北部外海海域水温依然偏低，12月几乎整个海域海表温度都偏低，尤其是长江口附近海域。

图9 秋季(10～12月)东黄海海表温度距平((a)10月；(b)11月；(c)12月)Fig.9 The SSTA of Eastthe Yellow Sea in autumn (From October to December)( (a) October,(b) November,(c) December)

将整个海域以长江口为界分成南北两个海域(北部海域包括长江口)分析各代表区域的海表温度异常情况，如图10所示，上半年长江口以北海域的表层水温偏高，长江口以南海域的海表温度偏低，7～9月(夏季)长江口以南海域水温偏高，长江口以北海域略有偏低，10～12月大部分海域水温偏低。

图10 各代表区域逐月海表温度距平Fig.10 The monthly SSTA of representative field of each water mass

2.3 海表温度水平梯度

冬季(图11)，在东海的西侧沿岸存在一个受台湾暖流影响而产生的暖水舌，指向长江口外，东北部存在一个受对马暖流和黄海暖流影响的暖水舌，向西北方向伸展[25-26]。后者暖水舌前锋，较常年的平均状态偏北，达到35°N附近，而多年平均状态下的此暖水舌前锋到达34°N附近。在两个暖水舌中间存在一个指向东南方的冷水舌，且一直延伸到长江口的外海。

春季(图12)，黄海中部向西北延伸的暖水舌逐渐消失，黄海西南部与长江口外海的冷水舌亦逐渐减弱，浙闽沿岸流向北回退，到夏季变成沿岸向北，与台湾暖流流向一致。

夏季(图13)，海域的流系分布较为复杂，沿岸流水系基本消失，黄海冷水团开始盘踞在黄海海域，长江口附近海域出现夏季上升流，长江径流量也达到了一年中最大的状态。但由于强烈的太阳辐射，整个海区表层温度分布趋于一致，温度梯度较小，所以海表温度的分布已经不能反映流系的变化[27-30]。

图11 冬季(1～3月)东黄海海表温度水平梯度((a)1月；(b)2月；(c)3月)Fig.11 The sea surface temperature gradient in horizontal direction of East the YellowSea in winter(From January to March)( (a) January,(b) February,(c) March)

图12 春季(4～6月)东黄海海表温度水平梯度((a)4月；(b)5月；(c)6月)Fig.12 The sea surface temperature gradient in horizontal direction of East the Yellow Sea in spring (From April to June)( (a) April,(b) May,(c) June)

图13 夏季(7～9月)东黄海海表温度水平梯度((a)7月；(b)8月；(c)9月)Fig.13 The sea surface temperature gradient in horizontal direction of East the Yellow Sea in summer (From July to September)( (a) July,(b) August,(c) September)

秋季，海表温度水平梯度和夏季相比明显增大，长江冲淡水已经减弱。从图14可以看出，黄海沿岸流和闽浙沿岸流逐渐增强，黑潮暖流也开始在温度分布上反应出来。

2.4 海表温度时间梯度

冬季，海表温度变化幅度相对较小，由图15可以看出，1～2月温度变化不大，2～3月黄海沿岸海域，温度上升2～3 ℃。

图15 冬季东黄海海表温度时间梯度((a)1～2月；(b)2～3月)Fig.15 The sea surface temperature gradient in time direction of East the Yellow Sea in winter ( (a) January to February,(b) February to March)

春季(图16)，表层水温分布由冬季型向夏季型过渡，整个海域水温上升迅速，黄海海域平均增幅可达10℃以上，长江口、杭州湾附近以及浙闽沿岸海域增温也较快，但各暖流海域增温较慢。

图16 春季东黄海海表温度时间梯度((a)3～4月；(b)4～5月；(c)5～6月)Fig.16 The sea surface temperature gradient in time direction of East the Yellow Sea in spring ( (a) March to April,(b) April to May,(c) May to June)

夏季(图17)，6～7月东海北部海域水温升高较快，7～8月水温较为稳定，达到了一年中水温最高的时候，8～9月黄海北部及沿岸海域、长江口和杭州湾海域水温开始有所下降。

图17 夏季东黄海海表温度时间梯度((a)6～7月；(b)7～8月；(c)8～9月)Fig.17 The sea surface temperature gradient in time direction of East the Yellow Sea in summer ( (a) June to July,(b) July to August,(c) August to September)

秋季是各海域温度由夏季型分布向冬季型分布的过渡期，也是海表温度下降最快的季节(图18)，9～10月整个海域表层水温都略有下降，其中黄海北部海域温度下降较快；10～11月黄海和东海北部海域水温继续缓慢下降，东海东南部海域海表温度保持稳定，11～12月黄海海域水温大幅度下降，长江口和杭州湾海域温度下降也比较明显，而各暖流海域水温比较稳定，没有明显下降。

图18 秋季东黄海海表温度时间梯度((a)9～10月；(b)10～11月；(c)11～12月)Fig.18 The sea surface temperature gradient in time direction of East the Yellow Sea in autumn ( (a) September to October,(b) October to November,(c) November to December)

3 讨论

2014年整个研究海域呈现出春夏季较高，秋冬季较低的态势，上半年(1～6月)，研究区域以长江口为界，北部海域(包含长江口)表层水温较常年偏高，南部海域(不含长江口)较常年略有偏低，夏季(7～9月)，北部海域表层水温偏低，南部海域略有偏高，秋季(10～12月)，几乎整个研究海域海表温度较常年偏低。

有资料显示，2014年拖网大面定点调查(26°30′N～35°N)资源状况与2013年相比，休渔前总体资源密度明显上升，开捕前较2013年同期下降，可能由于休渔期间(6月1日～9月16日)该区域大部分海域海温偏低所致[31-33]。

海表温度的空间梯度具有十分重要的意义，例如温跃层、上升流、温度锋面等，但是海表温度在时间上的梯度同样重要，例如，春季如果海表温度上升过快，在适宜的条件下容易引发赤潮和绿潮。据统计，2014年5月，我国全海域赤潮发生次数和面积都是一年中最大的，而2014年各海域在5～6月增温最快，可以看出温度上升迅速，是引发赤潮的重要原因之一[34]。

2015年6月开始出现显著的厄尔尼诺现象，此时几乎整个研究海域海表温度都较常年偏低，有研究表明，在厄尔尼诺发生的前一年或当年，东黄海沿岸海域的海表温度降低，因此研究海域海温偏低的现象可能由厄尔尼诺现象引起[35-37]。

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Analysis on the seasonal variability of sea surface temperature in the East the Yellow Sea in 2014

HUA Cheng-jun, WU Yu-mei, ZHANG Heng*, CUI Xue-sen, YANG Sheng-long

(KeyLaboratoryofFisheriesResourcesRemoteSensingandInformationTechnologyResources,EastChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Shanghai200090,China)

Sea surface temperature(SST) of East the Yellow Sea(EYS) in 2014 retrieved from MODIS and history data were used to analyze the distribution ofSSTin the region of 25°～40°N, 120°～128°E. The results showed that: a) The maximumSSTof EYS in 2014 was about 35 ℃, and it appeared in the southwest coast of Taiwan in August. The minimumSSTof EYS in 2014 was -2～-1 ℃, and it appeared in north Yellow Sea in January. b)SSTwas higher than normal year in the north of EYS (demarcated by the Yangtze river estuary, the Yangtze river estuary area included) while it was lower in the south of EYS(demarcated by the Yangtze river estuary, the Yangtze river estuary area not included) in the first half of 2014.SSTwas higher than normal year in the south of EYS in summer (July to September) while it was lower in the north of EYS.SSTwas lower than normal year in most of the research area from October to December. c)SSTgradient approached to normal yeaer, with the exception that the warm water tongue of the Yellow Sea warm current moved slightly northwards during the winter. d)SSTrose rapidly in the research area in May and June, and it might be one of the major reasons for the outbreak of algal blooms.

East China Sea; sea surface temperature (SST); sea surface temperature anomalies (SSTA); sea surface temperature gradients.

2095-3666(2016)03-0193-13

10.13233/j.cnki.fishis.2016.03.007

2016-06-17

2016-07-22

上海市“科技创新行动计划”社会发展领域项目(12231203901)；国家科技支撑计划项目(2013 BAD13B01、2013BAD13B06)；农业部南海渔业资源开发利用重点实验室开放课题(LSF2012-01)

化成君 ( 1987- )，女，硕士，助理研究员，主要从事渔业遥感研究。E-mail: huacj4096@126.com

张 衡，博士，副研究员。E-mail: zhangziqian0601@163.com

P 76

A