摘要
海洋流场的变化规律是认识海洋物质、能量输送的核心和关键所在。在季风盛行海域，流场大小和方向随季节发生显著变化。不同于季风爆发和季风指数的大量研究，海洋流场的季节变化尚缺乏量化分析。为此，本文基于矢量场转变即一个周期内相对最大流速的偏离，提出了一个量化流场季节性变化的季节环流指数(SCI),并将其应用于南海季风和海盆环流研究。基于ERA5、GODAS和ECCO2等再分析风场和海洋流场数据，研究证实了SCI指数有效性，给出了南海环流季节变化强度的时空特征及影响机制，并探究了南海海盆中尺度能量与环流季节变化之间的关系。主要结论如下: (1)南海气候态风场季节变化指数SCIw普遍大于0.8,其年际变化与前人定义的南海季风指数(SCSMI)年际变化相关系数达到了0.81;以SCI的时间窗口形式WCI定义的季风爆发时间与前人定义结果相关性达0.64,普遍提前2.5候。SCIw不仅有效反映了南海季风的爆发和强度，也有助于其他指数定义区域范围的确定; (2)相比风场显著季节变化，南海上层环流季节变化指数SCIo平均值仅为0.58。气候态SCIo在海盆中部和南部存在超过0.7的高值区，而从吕宋海峡到海盆西侧的陆坡区存在小于0.3的低值带。上层环流SCIo与SCIw相关系数仅为0.47,而南海北部SCIo年际变化与吕宋海峡水体通量相关系数达到0.83。南海上层环流SCIo具有4、10和20年的年际和年代际变化周期，且海盆不同区域受ENSO和PDO影响不同，其中海盆南部相关性最高，其SCIo与前一年春季Nino3.4指数相关系数达到-0.51,与PDO相关系数达到-0.64。太平洋过程对南海上层流场季节变化存在显著影响; (3)南海中深层环流可能存在很强的季节变化信号，GODAS和SODA两组数据均显示，南海中层和深层流场SCIo超过0.7。这可能与上层季风转换对跃层影响以及吕宋海峡水体通量季节变化有关; (4)基于ECCO2数据集得到南海上层海洋涡动能EKE和涡势能EAPE时空特征，发现气候态EKE和EAPE均在吕宋海峡西侧和越南沿岸存在高值区，并在冬季明显增强。在南海北部，春秋两季的EAPE比冬夏两季的EAPE小，而吕宋岛西侧高EAPE区域在冬季有向西移动的趋势。ENSO对南海北部的EAPE年际变化有较大的影响，EAPE在厄尔尼诺年增强。越南沿岸EAPE在拉尼娜年增强，同时受IOD影响，在IOD的负位相EAPE显著增强; (5)南海EKE与EAPE与背景流季节变化SCIo有较强的相关性，并且在不同区域相关程度不同。在南海北部，EKE/EAPE与SCIo负相关，可能与背景流稳定时，正压斜压不稳定减弱有关;在海盆南部，EKE/EAPE与SCIo正相关，这可能与背景流场和中尺度扰动同时受季风影响有关。SCIo为相关研究提供了有效的量化分析指标。
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