从2002年10月–2003年9月亚得里亚海北部的水文条件，包括2003年夏季的气候加热异常外文翻译资料

 2022-12-12 16:59:29

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从2002年10月--2003年9月亚得里亚海北部的水文条件，包括2003年夏季的气候加热异常

Daniel M. LYONS , Ivica JANEKOVIĆ, Robert PRECALI and Nastjenjka SUPIĆ

摘要：CTD数据是从2002年10月到2003年9月亚德里亚西北部的38艘游艇上搜集的，并且是在长期变化（经过38年的时间搜集数据的背景下分析得到。为了适应长期数据并且和原CTD测量值相比更具有预测价值，创造出了一个预兆性的统计模型。相比于空气温度，2003年夏季从海洋中获得的要远超过从预报模型和从大气中引诱出来的大量热量。在非常低的区域有大量淡水的输入和南部更大量的盐水的注入，在春/夏季的盐度要远超过本地区典型盐度。

关键词：北亚德里亚，气候，异常，统计，模式，气温，盐度

简介

北亚得里亚海，作为一个浅的半封闭海，有大量的浅水输入，并且一股风系强烈影响着在它东岸的一大片地区，它是一个具有特殊的大气-海洋耦合场的动态区域。北亚德里亚从三月到八月获得热量，基本全年从海气界面吸收水分。降水，陆地和河流净流量（由波河为主）由于蒸发而大大超过水损失。在区域内季节性和年海气界面际的地表温度和盐度的变化通常与通量和排放率相关，然而在底层的参数的相关的变化主要有垂直混合而发生的。

在冬季期间，当水柱充分混合，强劲的Po影响水分通常有西海岸限制，但是在春季和夏季间，当水柱分层时扩散致北亚德里亚的大部分区域。在开放的北亚德里亚，气温、盐度和sigma;t平均范围为在表面分别为8-25℃，32-38和22-29，大约在底部分别为38和28-29。在寒冷的冬季，浓水（北亚德里亚浓水），随后从南方流来，沿底部到亚布卡岛深坑，经过帕拉格鲁扎岛西尔进入南亚德里亚，并且最终进入地中海，可能最终在区域内形成。中部的亚德里亚的温暖的和高盐度水（盐度gt;38.5）归因于修正地中海东部的中间的水分可能偶尔会形成一个直至伊斯特利亚的更北向的侵入。亚德里亚通常的环流都是气旋性的，包括一个水淹克罗地亚海岸的西北向的逆时针运动和一个沿着意大利海岸的东南向水流。在秋季/冬季，北亚德里亚海是亚德里亚宽的气旋性环流的一部分，与波河三水水域通常夹杂在靠近西海岸的南流。在夏季，气旋性和反气旋性环流运动的确立意在保持区域与亚德里亚其他区域相独立，使大量的波海水留在原区域。然而，有证据说明在北亚得里亚海环流模式中，有大的年际变化。新的结果表明，在某些年，冬季的环流模式也在春季和夏季显现出来。

海气之间的相互作用无论是作为温盐环流的驱动器还是通过直接强制风，都对决定当地的环流模式具有显著地作用。虽然两者都是北亚得里亚海温盐环流的重要组成部分，通过在密度字段空间变化引起的，被认为是该区域占主导地位的过程。因此在典型的密度分布的条件下，也可以预料，环流模式可能是非典型的。

2003年的夏天是一特殊的时期，在欧洲的西部和中部出现了有记录以来的最高气温。甚至考虑长期变暖趋势，这种异常统计及其困难，并且可能成为日益可变气候温度指示器。

在2002-2003年期间用于收购亚得里亚海海洋资料的几个大型项目正在进行。考虑到2003年温元件在异常气候条件下，后续使用这个海洋资料将从数据从区域气候的典型性的决定中收益。

在本文中，我们观测的水文数据，是在2002年十月到2003年九月区间高时间分辨率在ADRICOSM项目的框架内收集的，而表面和底层相对于长期的统计建模的数据用于确定水文环境在调查期间是否具有高度的非典型性。此外，在海气表面通量和波河放电速率情况下水文参数的变化，确定了因果关系。

数据收集的材料和方法

瓶数据是在离依斯特拉海岸（图1）站点RV001和SJ107，从1966年一月到2004年10月在表面（0.3米）和底部（在RV001中27plusmn;2.5米和在SJ107中30plusmn;2.5米）收集的。在1966-1977年的时间间隔中，两站地测量频率由SUPIC等人给出。1977年之后的数据大约就是按月收集。温度通过保护反转体温计测得，而盐度测定通过使用高精度实验室盐度被确定为至少plusmn;0.1得到。基本品质检查（不包括三个标准偏差的所有数据）应用于该数据。

CTD数据是在ADRICOSM框架下收集的，设计工程中的试点程序是用来促进监视，建模和对海岸流域的真实时间的预测在北亚德里亚海，同河流和费水处理的模式和在亚德兰工程作为克罗地亚国家监视系统的一部分。数据是在2002年10月-2003年9月每两月和周勇一种海鸟SBE25 CTD采用模块化装置收集的，包括一个SBE3F温度传感器和SBE4C传导性传感器。气压的测定是通过SBE29温度补偿应变气压传感器。数据的收集是在一个扫描估计为8赫兹，从表面起距底部2米处，分成0.5米仓-0.5米的平均值来计算温度和盐度。温度传感器的校准范围是1.4-32.5℃（plusmn;0.002），导电性校准从2.8-6.1S/m(plusmn;0.0003),并且压力从周围到满量程（plusmn;0.1%满量程）。

图1.亚得里亚海北部地图显示了站点

SJ107和RV001的位置

统计模型

长期温度和盐度的数据用来作为创造一个计算温度和盐度季节性循环和他们的各自预期差异的模型的基础。从数据中产生的统计模型被设计成除了平均值和时间的每年和半年趋势的谐波。该模式中，描述了数据的变化性，是一个简单的多沉线性回归式的并且由：

Y = X beta; e （1）

其中Y是观察与N是观察次数N维向量，X为回归量的Ntimes;p个矩阵，模式构成beta;是p维空间矢量参数，e是N维随机扰动的空间矢量。

对于我们的模式，我们用beta;带6个参数p0-p5，对Xbeta;定义为：

其中pi为参数,wi为两个频率（年和半年），t是时间。标记p0为自由参数，p1为回归系数， radic;[p2 2 p3 2] 和 radic;[p4 2 p5 2] 分别表示年的和半年的振幅。决定解决方案的的战略是找到模式（X）最适合的数据（Y）在最小二乘法的95%的置信区间内。为了量化我们在模式和数据之间的变化的结果的质量：

其中M（k)是在1966-2004年间隔k月可获得的数据数量，yik是在第k月观测的数据（k=1，...，12），ySM代表着在观测时间内模式的预测价值。用同样的方法，我们用MM定义计算月平均和数据之间的差异：

其中yMM(k)是第k(k=1,...,12）月的月平均。

此外月平均的正负通过分别计算在特定月份的模式和收集数据的所有正偏差和负偏差的平均来定义。

热和水通量

北亚得里亚海的表面热河水通量是由SUPIC和ORLIC描绘出的程序所计算出的。从大气到海洋的总的热通量（Q；Wm-2）是用太阳辐射（Qs)，长波辐射（Q1），潜热（Qe）和显热（Qc)的总通量来计算。Qs的计算是用雷德（1977）提议的方法，并且被接受用来在地中海地区特定地点和时间的云的遮挡的希尔曼和加勒特给出的太阳辐射量。对于北亚得里亚海变化的规则的Q1,Qe,Qc没有直接方法，公式中在地中海地区提前利用的三个不同的设定为（a,b,c）用来计算Q1，Qe，Qc。这个设定是由伊尔，班克等人和吉尔曼和勒特分别提出。Q1，Qe，Qc有三个不同的估计值的平均值最终计算得到。Q1正比于海面的第四潜能（a和c）或空气（b）温度与根据水气压和云盖（a,b和c）中，空气温度（c）或空中和海上温度校正（b）中。潜热和显热通量分别由蒸发和传输的热输送诱发。他们同风速成正比，和观测到的具体的无难度下的饱和适度的差异（Qe）成正比，并和空气和海水温度之间的差（Qc）成正比。此外这两个参数取决于它们的半经验系数，从风速和空气和海上温度差来估算b和c。向下的水汽通量由降水和蒸发量的差值得到[E = - Qe/(Lrho;0)]，假设水汽密度 rho;0 和蒸发的潜热量L分别为1000kgm-3和2.5times;106J kg-1。区域中三地（里雅斯特，罗维尼，木罗西尼）通量由每月的平均气象数据（大气气压，空气温度，风速等级，云盖，特定湿度和降水）和SST数据计算得出。数据由德里亚丝特大学，水文气象学学会，萨格勒布，沿海气象中心提供。空气气压不再罗维尼测量，在附近站波雷奇（E45°13rsquo;13°36Nrsquo;）收集的数据在分析中使用。气象数据的月平均（除去每日降水）由德里亚丝特的小时值和在罗维尼和木罗西尼的一天三次（6，13和20小时，UTC）的测量中进行。德里亚丝特的海平面温度的月平均值从日收集的数据中得出。罗维尼和木罗西尼旁的圣伊万灯塔[45° 03rsquo; N; 13° 37rsquo; E; Ts (IV)] 的海平面气温的月平均是一天三次（6，13，20时UTC）的测量中计算得到。罗维尼的海平面气温的月平均是由回归公式：Ts(RV)=1.09*Ts(IV)-0.6计算得到。这个公式是在1984-86时期和1988-92时期在罗维尼和木罗西尼的海平面气温同时测量的平均推得，其中数据间的相关系数是0.99。

在上述 (SUPIĆ amp; VILIBIĆ, 2006) 中的说明1998-2001年时间间隔计算出的亚德里亚海北部的表面通量显示与CHIGGIATO等计算的运营数据集的基础上，为整个亚得里亚海表面通量的总体性一致（2005）。这可以在估计通量中得到可信度，也可以表明在亚德里亚表面通量的月月变化是相对均匀的。之后的设想也被以下的事实支持：在1966-1992时间的间隔在罗维尼和木罗西尼德站点的204个月的Q值得相关系数很高—0.93（显著性99%）尽管两站地季节变化非常显著（达到 60 W m-2; SUPIĆ amp; VILIBIĆ, 2006).

波河的排放率

运用相似的光谱分析方法来分析温度和盐度，年平均通量速率和平均正负偏差，来决定在1917-2004时期的波河的流量速率。

结论

表面通量

在1966-1992年间隔计算得出的月平均表面空气和水通量，与在图2和图3中的2002年10月至2003年9月的数据相比显示出，在别处更加详细的比较。

在2002年10月至2003年9月时期从大气到海洋向下的热通量与长期平均值相比表现出显著地差异，比在一月到二月，七月和九月预期获得的热量要低，比十一月和从四月到六月所期望的要高（图2）。显著的差异被定义为异常现象而不是在绝对价值中的标准偏差。

在十一月的低热损失主要是由于通过减少发生在高的空气和海洋的温度和低云盖的长波辐射（图4）。在2003年初的强烈的热损失主要是由于因为长波辐射和显热和潜热通量引起的大量的热损失。长波辐射在二月特别强烈，此时云盖和水汽压明显低于平均值。潜热和显热损失在一月-二月间隔的标准偏差范围外，此时大气和海洋的温度差远高于平均值，并且又很强烈的风。然而，比往常更高的向海洋的热传输发生在四月到六月。在这一时期，海洋所获得热量要远高于在1966和2000年间的任一年的相同间隔的热传输。这些超出的热量主要是由于强日射和少的福潜热和显热通量（图2 ）。这一时期，三个通量的值要超出它们的预期计算标准偏差。然而超出的日射由于在那三个月的低云盖，想像反映出的负的潜热和显热，海洋的热损失要低于在温和的风和海表温度低于空气温度的背景下的值。不同寻常的在七月海洋所获得的低热量由于平均每月的大气和海洋温度发生的大量的蒸发和风的强度开始接近平均值（在标准偏差范围内)。这种大量的蒸发量推测是由一个强的布拉风引起（CMR，未出版数据）。

在九月由长波辐射，蒸发和传导引起的大量的热损失，也引起了海表温度低于平均值。在这一个月，风仍然要远强于平均值，相应的垂直扰动似的海表温度

图2.月平均值（实线）和表面热的标准偏差（虚线）由于从1966-1992年亚得里亚海北部计算出的日射（Qs),长波辐射（Q1）,蒸发量（Qe),传导（Qc）总热通量（Q）.2002年十月到2003年九月的数值在环流中显示出来。

降低。水蒸气的气压变得尤其低，尽管大气与海洋的温度差远小于平均值。

总之，在大部分研究时期，大气-海洋的水分通量要低于平均值（在十二月，二月-三月，五月-九月，图3）。极端负值发生在降水量极低的情况下（在二月-三月和五月-八月）或由在强风背景下的高蒸发量引起的（九

图3.降水（P）,蒸发量（E）的月平均值（实线）和总大气-海洋水通量（W）和他们各自的标准偏差（虚线）.1966-1992年的数据计算得出.2002年10月到2003年9月的数据有环流形势表现出来。

月）。海洋在2002年九月获得大量的水分，此时降水量显著高于平均值。

波河的年排放周

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