海洋混合層的深淺

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關鍵字: 混合層、日變化、季節性變化、海洋氣候、南海

圖說: 輪盤採水器及溫鹽深儀(Rosette water sampler and Conductivity-Temperature-Depth (CTD)),海洋學家通常用來採集海水並觀測海洋物理參數(溫度、鹽度等)的垂直分布。(拍攝者: 李國源)。右上圖為型號SBE911 plus CTD主機。左上圖為SEATS站存在的不同的水文垂直結構分佈。

海洋表水存在著一層海水溫度及密度均勻分布的水層,我們稱之為混合層。這層海水介於深層海水與大氣層之間,對於兩者之間的能量、動量及物質之間的交換,扮演著重要的角色。 混合層內光線相對充足且較深層海水溫暖,提供了浮游植物行光合作用的絕佳物理條件,一旦混合層有較高的營養物質輸入,將促進浮游植物生長及物質循環。 因此,了解混合層的深度變化及其成因是海洋學的重要議題

混合層的厚度或混合層的深度(MLD)是主要的混合層特徵。它的厚/薄,決定了儲存海洋生物地球化學參數的容積大小及隔離深海海域與大氣之間的效能。海洋學家常用溫鹽深儀(CTD,如圖)所觀測得海水溫度/密度隨深度的變化來估算海表面混合層厚度。

自1999年起,在科技部的資助下於南海北部建立了一個長期觀測站– SEATS station (Southeast Asian Time-Series study) ,國內海洋學家長期的前往該海域進行海洋物理及生物地球化學資料,迄今,已累積將近廿年的實驗資料時間序列數據。我們分析位於南海北部的實驗測站(SEATS測站)的長期歷史水文觀測資料,對當地海域的上層海水垂直分佈結構進行探討並評估數種海洋海水混合層深度的估算方法,同時比較了混合層深度的日變化及其季節性變化情形 (Tai et al. 2017)。結果顯示,當地海水的垂直結構大致可分為三種主要的結構: (a) 典型:表層海水混合均勻,混合層深度明顯可辨別; (b) 階梯形:海水的溫度及密度隨深度具有階梯形的分佈; (c) 緩變型:海水的溫度(密度)隨深度緩慢降低(升高)無明顯混合層出現。評估估算混合層方法,顯示以與10公尺水深相差0.5或0.8度C的方法來定義混合層深度,適合運用在當地海域。而當地海水混合層深度的日變化可達平均混合層深度上下四公尺。其季節性變化在十二月/一月最深,平均可達80公尺; 五月最淺,平均僅有25公尺。 不同的海洋混合層深度,可能對海洋生地化參數產生影響

關鍵概念

  • 海水的垂直混合層深度主要受風力及海表水溫度影響。
  • 南海中SEATS站的海水垂直結構主要可分為三大類。
  • 運用溫度差0.5或0.8度估算混合層深度較佳。

更多相關資訊

  • Tai, Jen-Hua, George T. F. Wong, and Xiaoju Pan (2017) Upper water structure and mixed layer depth in tropical waters: The SEASTS station in northern South China Sea, Terr. Atmos. Ocean. Sci., 28, 1019-1032, doi://10.3319/TAO.2017.01.09.01. Publication Link

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