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东海、黄海和渤海的卫星海表温度数据中的海洋锋的气候学和季节性变化
摘要：
由URI发展而来的锋面的检测和云量算法已经被用于12年路径跟踪的海表温度数据，并得到了位于北纬24到41度的华东地区的第一代综合、客观推导出的全年的海洋温度锋。有十条锋面已经被确定： 黑潮，镇江-福建，江苏，山东半岛，渤海，.seohan湾,. Kyunggi湾,Chejudo，扬子江区域。这些锋面季节性持久，他们在不同年份的相同季节出现、消失。锋面模式年复一年的相当稳定，但每一个的锋面会出现不同方式的季节性变量。
介绍:
东中国海在中国，韩国和日本附近，位于北纬24度至41度之间。（见图1）三片边缘海从南到北被标出：东中国海，黄海和渤海。这些海域（ECYB）联系紧密，并有着相同的季风区的气候特点，环流和水团信息（su，1998）。
从七十年代的远程数据得到位于ECYB海域的海洋表面温度（SST）。Huh[Huh,1976,1982]用卫星数据来描述朝鲜的海岸锋。Zheng[Zheng，1981]和Zheng and Klemas[Zheng and Klemas，1982]尝试用冬季的海表温度数据研究ECYB的温度锋。He 等[He et al., 1995]从1984-1989的海表温度图资料上得出了ECYB海的几个主要海洋锋。Ning 等[Ning et al., 1998]用1981-1986的海表温度数据分辨出了温度锋并将其与色彩扫描仪所得数据联系起来。
这个研究在几个方面由文字补充。第一，基于锋面位置和时间演变的数据区分出十片锋区。第二，估计了每个区域锋面出现的可能性。第三，分析了季节变量的可能密度场。
锋面发展的可能分布
该研究所用的锋面是来源于1985-1996年的NOAA/NASA探路者海表温度lsquo;all-pixrsquo;（如没有云量覆盖）场。这些场是从AVHRR全球覆盖数据流（每天9.28km场）或喷气实验室获得。
优于将边界检测算法应用于探路者海表温度场，标记云层污染像素来避免云层覆盖区错误的锋面是极其必要的。由Cayula and Cornilion [Cayula andCornilion, 1996]发展的云量检测算法被用来与此而不是从喷气实验室（JPL）获得云掩图像，因为pathfinder云图算法是基于同种性质的海表温度场，因此云内污染物可能会掩盖强锋附近的像素。该算法被设计和锋面检测一起工作，以此来减少问题。
海表温度带来的锋可以由Cayula and Cornilion发展而来的多图像边界检测算法 [Cayula and Cornilion, 1995]来得到云掩的海表温度场。该算法是基于对弱锋检测非常重要的梯度的柱状图建立。对强锋而言，造成误差的不仅有错误的探测还有遗漏的锋面，这和柱状图及梯度算法一致[Ullmanand Cornilion, 1999]。但对弱锋而言，设定梯度阀值使得遗漏锋面的误差对两种算法类型来说是一样的，这可能导致梯度算法中更明显的锋面探测失误。相反，设定梯度阀值使得检测出错的几率对两种算法来说是一样的，这会导致梯度算法中有更显著遗漏锋面的可能。
云掩图和锋面探测算法被应用于连续12年的每张8364海表温度图上。因为每一张图上云掩盖的研究区域是没有规律的，解释每张锋面分布有困难。锋面数据的长期以来数值分布的集合是比较稳定的。在这个研究中，采用的时间间隔是气候学的月份（每12个一月、二月放在一起），气候学的季节（如，春季的气候是由四月、五月、六月融合得到），和整个12年期间。对于每个这些时间间隔，一像素是锋面像素是由划分时间次数还是该像素是感兴趣的间隔锋面像素是由数据推导出，图像可能性对同一时间间隔是相同的。
该地区的十二年的可能图像上，锋的位置是明显可分为（图2）：1、黑潮锋；2、镇江-福建锋；3、江苏沿岸锋；4、山东半岛锋；5、渤海锋；6、seohan湾锋；7、Kyunggi湾锋；8、西面Chejudo锋；9、东Chejudo锋；10、扬子江沿岸锋，这些锋前面的数字对应着图2中的数字。
锋面模式的季节性变化
位于ECYB海域的锋面模式具有很强的季节性。大多数锋出现在秋天和冬天，春天逐渐消失，夏天几乎不见（图3）。季节性锋面可能地图显示了整个ECYB海域的锋面在十一月到四月期间最为清晰。在春末和夏天，季节性海水表面增温使得整个海表温度场变得光滑；只有在江苏沿岸、seohan、kyunggi湾的锋面在夏末清晰可见。秋天，黑潮锋再次变远。镇江-福建锋出现，并和江苏沿岸锋共同从台湾北部到北纬35度的连续的中国海海岸锋。山东半岛锋形成且沿着半岛扩展。一个明显的椭圆形（链状）的锋沿着扬子江发展。东Chejudo锋出现，接着是西Chejudo锋。冬季的模式和秋末相识，除了新生成的渤海锋、seohan锋、kyunggi湾锋。春天，镇江-福建锋减弱，与江苏沿岸锋分离转而加入台湾东北偏北的黑潮锋，而江苏沿岸锋则和残留的扬子江沿岸锋合并，在整个流域上形成了一个马鞍形的锋面。山东半岛的锋减弱。Seohan湾锋不时地可见。当西chijudo锋减弱甚至消失时，东chejudo锋增强。
图一：研究区域
图二：1985—1996年锋面的可能分布的长期年际组成。对于每一个像素点，展现的是全时间段的给定像素点中锋面的百分比。插入的彩虹图标是百分比的幅度。黑实线表示的是与锋面位置相符的最大可能区。数字代表的分别是：1.黑潮锋；2.镇江-渤海海洋锋；3.江苏海洋锋；4.山东半岛锋；5.渤海锋；6.seohan湾锋；7. Kyunggi湾锋；8.西面Chejudo锋；9.东Chejudo锋；10.扬子江环形锋.
图三：1985-1996年的季节性海洋锋面可能分布图
图四：用来确定跨锋面的的海表温度范围的锋面边界
单独锋的季节性变化
为了研究单独锋面的季节性变化，我们计算了如下的跨锋面的海表温度。第一，每一个可能的锋面地图（图2）被用来决定每个锋面地区的大致边界（图4）。然后，用Caseya nd Cornilion[ Casey and Cornilion, 1999]发展的探路者每月气候型海表温度计算出平均每月的海表温度。这将给出对每个锋面的离岸和近岸方向的长期平均海表温度估计，锋面两边的海表温度差异是DT = Toffshore -Tonshore (图5)。
图5将跨锋面的海表温度梯度（DT）作为每十个锋的气候月的函数。大多数锋多在冬天有着最大的海表温度梯度，明显是因为夏天时升温的保留的影响。黑潮锋展现了一个准正弦的季节趋势。其他锋面趋势是定性不同的。除了十个已经确定的锋面以外，大多锋是沿岸的，分别是镇江-福建锋，江苏沿岸锋，山东半岛锋，seohan湾锋，Kyunggi湾锋，西面Chejudo锋，东Chejudo锋。一些沿岸锋面每年在近岸一侧更冷，在离岸一侧更暖。其他锋面的跨锋差异随季节不同而变更，分别是江苏沿岸锋，山东半岛锋，渤海锋和seohan湾锋。这些锋有相同的季节变化趋势。值得注意的是，这些锋沿着50米等深线。当DT锋值为1.3摄氏度是新标出的渤海锋在冬天最为清晰。朝鲜沿岸锋（从6到9号）的季节趋势是定性不同的。一些研究人员在西朝鲜半岛辨认出一个连续的锋面[Ning等, 1998]。但我们区分的seohan湾锋和kyunggi湾锋因为我们发现他们的特征很不同。这些锋在一月到五月有重叠的海表温度范围，kyunggi湾锋温度高于seohan湾锋。另外，跨锋面的海表温度地图的季节趋势不同（图5），就因为这两个锋。我们也发现了东c和西c 的重要不同（图5）。前者在夏天变得比较弱，后者一年都很强。值得注意的扬子江沿岸锋被发现环绕着一冷水区，伴随着跨锋面梯度DT在冬天上升到4摄氏度。
概括和总结
这个研究给出的是位于东中国海第一个综合的，客观导出的，全年的海洋温度锋分布。所有已知的锋都已经被可靠地证实。新发现的一个位于渤海的锋也被描述。由两条锋面组成的中国海沿岸锋有着季节性的出现消失。离开朝鲜半岛，四条锋面因定性不同的特征而被区别开。所以观测到的锋都是季节性稳定的，锋面模式是相当稳定，除了单独锋面的不同季节性变化。
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