2016年北部南海三角形系泊观测阵列的大气与海洋资料

观察风暴塑造海洋

当强烈台风横扫海面时，它所带来的影响远不止掀起巨浪。风力、气压变化与涡动洋流会延伸到海面下数百甚至数千米，影响气候、海洋生物和沿岸社区。然而这些隐蔽运动难以测量，因为它们发生在远离陆地且跨越多个深度层。本研究描述了一组罕见且有价值的数据集：来自北部南海的水下“监听哨”数月连续观测，旨在追踪风暴年度里空气与海洋之间的相互作用。

一个三角形的漂浮观测阵

为了捕捉这场隐秘戏剧，科学家在2016年夏秋季于北部南海布设了由三个浮标和两个深部系泊组成的三角形观测阵列。每个浮标在海面上几米高处携带气象仪器，用以记录风、气压、温度、湿度和降雨。浮标和系泊下方的长缆线上装有数十个传感器，测量从近海面到近海底的水温、盐度、压力和洋流，最大深度约达3000米。这个网络连续昼夜、数月不间断地观测同一片海域。

研究海洋风暴的天然实验室

南海是世界海洋中尤为活跃的区域之一。这里水深较大、季风风力强劲，并且位于诸多热带气旋的通道上。这些特征使其成为研究波浪、涡旋、潮汐及从表层到深渊的深层流动的天然实验室。2016年观测阵列曾被多次经由或受多场命名风暴影响，包括丁香（Dianmu）、莫兰蒂（Meranti）、艾云尼（Aere）、莎莉嘉（Sarika）和海马（Haima）。同时，该区域正由夏季向秋季过渡，使仪器既记录到随季节变化的背景流与水层结构，也记录到随风暴经过的扰动。

传感器观测到的现象

空气与海水的综合测量显示，仪器捕捉到了多样的海洋行为。海面上风力通常温和，但在热带气旋丁香期间，风速跃升到平常的约三到四倍，气压急剧下降并伴随强降雨。在上百米的海域，流速计记录到了潮汐运动、缓慢的背景流以及由风暴触发的特殊“近惯性”波。这类波在丁香经过数天后出现，且在随后如莎莉嘉和海马等风暴之后更为明显，然后逐渐从表层向海洋内部向下传播。在近底层，额外的仪器显示台风能够几乎立即搅动深层洋流，尽管该处的水温和盐度保持相对稳定。

冷热水层的分布与变化

缆线上的温盐传感器揭示了风暴如何重新排列海洋的分层结构。近表层，强风将暖水向下混合，有时整层水体会像厚地毯一样被垂直抬升或压低。例如在丁香之后，等温线和等盐线被推向约200米以下，这是风暴驱动下沉的标志。整个季节中，数据也记录到冷、咸水层正常的加深以及近底层性质的轻微变化，表明尽管近海底的洋流可迅速响应风暴，深层水体本身仍然相对稳定。

对气候与天气科学的持久资源

此项工作并非聚焦于某一特定发现，而是提供了一套经详尽记录、供其他研究者自由使用的数据记录。以标准 netCDF 文件存储的记录包含了对每个仪器、其深度与精度的详细描述，但数据本身保留原始测量值。研究人员现在可以利用这些观测来研究气海热交换、检验台风—海洋相互作用的数值模型、改进表层通量估计，并探索风暴与潮汐将能量如何从表层传递到深海。简而言之，这组三角形浮标与系泊把曾经不可见的风暴搅动海域变成一个共享的窗口，帮助我们更好地理解上方天气与下方海水如何紧密相连。

引用: Zhang, H., Li, Q., Chen, D. et al. Atmospheric and oceanic data from a triangle-shaped moored array in the northern South China Sea during 2016. Sci Data 13, 467 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06801-7

关键词: 南海, 热带气旋, 气海相互作用, 海洋系泊观测, 海洋洋流