东海黑潮温度锋分布特征研究

采用WOA13气候态季节温度数据,利用绝对梯度法对东海黑潮不同水深海洋锋的季节变化特征进行了分析,得出结论：东海黑潮温度锋具有显著的季节变化特征,它的范围和强度存在多个大值区,不同季节,温度锋的大值区存在于不同深度。在200 m以浅海域,按照冬季、春季、夏季的季节顺序,温度锋的大值区由表层逐渐增加到100 m层处;在200 m以深海域温度锋的大值区没有季节变化,大值区大约出现在400 m层附近。     

东海黑潮区硝酸盐含量及其高值区的季节分布特征

利用2010年NOAA发布的全球海域营养盐数据, 对东海黑潮区硝酸盐含量及其高值区的季节分布进行分析。结果表明: (1) 东海黑潮区NO3?-N平均浓度夏季最高、冬季最低, 陆架高、外海低, 硝酸盐浓度随深度而增高, 增高趋势秋季最强, 春季最弱。(2) 在东海黑潮区100—300m水层之间存在着硝酸盐跃层和深层水的涌升; 深层水涌升强度越大, 跃层位置深度越浅。(3) 在东海黑潮区, 从表层至深层的NO3?-N高值区主要分布在台湾东北海域、黑潮中段海域和九州西南海域, NO3?-N高值区和高值中心呈明显的季节性变化; 上述区域是今后东海黑潮区需要密切关注的海洋渔业资源丰富的海域。     

基于WOA13数据的东海黑潮主轴温度锋特征分析

利用WOA13(1955-2012年)月平均数据提取东海黑潮主轴温度锋信息,并结合海表面温度、PN断面温度结构的季节变化特征,研究东海黑潮主轴温度在垂直方向和水平方向的季节变化,探讨黑潮主轴温度锋季节变化特征,为开展黑潮相关研究提供基础。结果表明WOA13数据对东海黑潮主轴温度锋信息的提取具有较好的效果;在PN断面上,冬、春季节的流核结构最为明显;在130~170 m深度上,东海黑潮主轴温度锋具有明显的季节变化特征,并且可以明显看到黑潮大弯曲的存在;温度锋在150 m上下的深度对黑潮路径的表征较为合理。     

基于海色融合数据的东海黑潮锋面检测研究

海洋锋是典型的海洋中尺度现象之一。目前卫星遥感主要利用海表温度数据分析海洋锋,但由于西北太平洋海域夏季海表温度的趋同特性,不能进行有效的锋面监测;而不同水团所具有的生物光学特性往往是不同的,且不具有太阳辐射引起的显著性季节变化,因此海色资料也成为检测海洋锋的有效数据源。文中以东海黑潮为例,详细说明了基于叶绿素a浓度融合数据,采用梯度法进行海洋锋面检测的过程,通过比较不同季节不同梯度阈值得到的东海黑潮锋结果,从保持锋面的完整性及对零碎锋区的剔除效应方面,选取了不同季节较优的梯度阈值。总体来说,文中检测出的东海黑潮区域海色锋与海流黑潮强流区较吻合,12月至4月东海黑潮海色锋检测结果不如海温锋,而5-11月东海黑潮海色锋检测结果优于海温锋,特别是台湾以东黑潮区域,不论什么季节海温锋都没有体现,而海色锋始终很明显。利用文中提出的海洋锋检测算法、分析方法及选择的梯度阈值可以有效地检测东海黑潮区域的海洋锋面,结合海色锋和海温锋,可以监测分析东海黑潮强流区的时空变化。     

东海黑潮区域性变异的分析

基于中日黑潮合作调查研究期间所获历史和现场观测资料,本文较详细地分析了东海黑潮区域性变异.结果表明:(1)与PN断面及其邻近海域的黑潮中段相比,台湾东北海域的黑潮南段,流轴有较大弯曲,并有明显的季节变化.但该海域黑潮的流速和流幅,以及它们的季节间变幅却比黑潮中段和北段小.(2)东海黑潮南段不仅流轴变化复杂,而且其左侧常有气旋性冷涡出现.而黑潮中、北段接壤区,既是黑潮向东流的转折处,又是黑潮锋面涡旋频繁发生的区域.可认为该两处海域是黑潮影响东海及其邻近海域的关键区段.(3)初步分析指出,地形是导致黑潮区域性变异的主要因素.此外,季风和密度场的变化也起着重要的作用.     

东海黑潮上层环流季节、年际变化与局地风应力关系

利用SODA资料,选取东海PN断面,计算了东海黑潮上层质量输送量的季节、年际变化,并分析其变化周期:其季节变化是夏季最大,冬季最小;普遍存在着2～4 a的年际变化周期,更低频的年际变化周期在1970年代末由20 a减小到8 a左右.用矢量EOF方法对东海的局地风应力场进行分析,发现经向风应力的变化在东海风应力变化中占主导地位.计算东海黑潮区域的平均经向风应力,发现与PN断面上层输送量的季节变化类似,也具有2～4 a的年际变化周期.局地经向风应力的季节变化与东海黑潮上层质量输送量的季节变化关系密切(92%),而与下层质量输送量相关系数只有24%.     

基于海水环境和气象参数经验公式估算的东海海-气CO2通量

使用World Ocean Altas 2009提供的气候态月平均温度、盐度和磷酸盐浓度资料,以及Globalview和NCEP的大气资料,借助较为可靠的经验公式,估算了东海海表CO2分压(pCO2)和海-气CO2通量的平均分布特征和季节变化。结果表明,pCO2的空间分布形态四季大体相同,但其强度随季节变化,春、冬季低,夏、秋季高。CO2通量在东海陆架区为汇,汇的强度从NW向SE逐渐减弱;在黑潮区为源,强度从SW向NE逐渐减弱。东海整体于春、冬季为CO2的汇,夏、秋季为CO2的源。进一步分析东海pCO2和CO2通量季节变化的主要影响因子表明,东海海表pCO2变化主要受温度控制,而在陆架区,盐度和磷酸盐的作用不可忽略。东海整体CO2通量变化在4至10月由风速主导,11月至翌年3月由海表pCO2控制;陆架区CO2通量的季节变化主要由风速决定;黑潮区CO2通量的变化在夏季由风速主导,秋季由风速和pCO2共同影响。     

台湾东北部黑潮表层水入侵东海陆架的季节变化规律

基于1998～2011 年进入台湾东北部的WOCE-SVP(World Ocean Circulation Experiment -Surface Velocity Programme)计划的Argos 浮标运行轨道数据, 分析了台湾东北部的环流特征、黑潮表层水入侵东海陆架的季节变化规律。结果表明: 在春夏季, 黑潮表层水入侵仅限于陆架外缘, 而在秋冬季, 黑潮表层水可深入东海陆架或进入台湾海峡。自黑潮区入侵至100 m 和150 m 等深线的浮标数量在秋冬季较多, 春夏季较少。台湾海峡的浮标轨迹在春夏季几乎皆为北向, 在秋冬季皆为南向。在秋季, 东海中部和南部陆架会在黑潮西侧出现逆流和涡旋。可见, 台湾东北部环流具有显著的季节特征; 黑潮表层水入侵东海陆架在秋冬季较强, 春夏季较弱。本研究采用最新的Argos 浮标数据, 揭示了台湾东北部黑潮入侵东海陆架的季节变化规律。     

东海冬、夏两季表层海水的二氧化碳分压

１９９７ 年冬、１９９８ 年夏在东海进行了两个航次的调查,采用气相色谱一喷洒式平衡器系统,现场测定了表层海水和大气的ＣＯ２ 分压。东海表层海水ＣＯ２ 分压受东海环流、生物活动、季节等因素影响而变化。冬季受垂直混合作用的影响,陆架区是ＣＯ２ 的源;黑潮水是ＣＯ２ 的汇,夏季受生物活动的影响,陆架区水系是ＣＯ２ 的汇;黑潮及影响区域是ＣＯ２ 的源。     

东海带鱼(Trichiurus haumela)渔获量与邻近海域水文环境变化的关系

利用35年的东海区带鱼年渔获量资料与长江径流及东海温、盐断面资料、SST和黑潮流量资料，分析了东海渔获量年际变化与海洋环境的关系。结果表明，东海渔获量与长江径流和黑潮暖流的变化有密切的关系，长江径流量大时，东海渔获量高；反之，则低。1960年以来东海区渔获量的4次长期波动与长江径流的年代际变化基本一致。东海渔获量的丰、欠与黑潮(流量)的强、弱呈反位相变化，秋季的黑潮流量与渔获量的变化关系尤其显著；黑潮强(弱)时，东海渔获量低(高)。受长江径流和黑潮的影响，渔获量与盐度的高相关区夏季位于长江口区，秋季则位于黑潮左侧的盐锋内；东海渔获量高(低)分别与区域内盐度的低(高)变化相一致。东海区渔获量与不同季节SST变化的高相关区(即渔场区)关系密切，冬季(2月)位于东海北部的大沙渔场，春(5月)、夏季(8月)位于长江口舟山渔场，秋末初冬(12月)位于舟山及陆架暖流区，渔获量丰年与渔场区SST正异常相对应。     

Numerical study of the influence of Kuroshio Current on the thermocline in the sea area around Taiwan Island

1 INTsoDUcrIONTemperature is one of the most impoFtant essential factors of ocean, and its verticalstructure, especially the phenomenon ofthermocline, is concerned by military and manufacturepractices at all times. There are two classes of research methods for thermocIine, statisticmethod and numerical method. In recent years, more attention has been paid to the latterwhich becomes the primary development direction. Since Munk et al (1948) pot forward1-D model of thermocline at steady sta…     

源区黑潮季节变异及其动力机制的数值研究

应用POM2K模式对中国海黑潮区气候态平均环流进行了数值模拟。采用正交曲线网格, 模式区域为太平洋海盆, 特别的在中国海区域进行加密并较好的拟合了岸线; 垂向分为21层, 并在海表9层以上采用对数网格分布; 采用COADS气候态月平均的风应力, 并将模式的温度结果和MODIS月平均的SST数据进行同化, 然后将模式模拟出的流量、海表高度异常同实测数据和卫星观测数据进行了对比验证, 结果均显示模拟结果可信度较高。接着本文探讨了北赤道流分岔位置季节性的变化对源区黑潮流量的影响, 结果表明, 秋冬季节北赤道流分岔位置较靠北, 源区黑潮流量较大, 而春夏季节北赤道流分岔位置较靠南, 黑潮流量较小。在此基础上, 针对源区黑潮的动力机制进行了数值实验。实验中主要考虑了以下动力因子对源区黑潮季节性变化的影响: (1)风应力; (2)非线性; (3)黑潮的斜压敏感性, 然后通过与控制实验的对比, 讨论了不同的动力因素对吕宋海峡净流量和吕宋海峡上层环流场的影响。     

东海陆架环流季节变化的模拟与分析

在改进POM模式基础上,建立1个中国东部海域斜压准预报模式,利用全球海洋模式结果并结合实测资料以及高精度卫星遥感SST资料,进行了东海陆架海域温盐及环流年循环的数值模拟,并系统分析了东海陆架环流系统及其季节变化、各暖流的路径等广为关注的问题。模式结果表明：黑潮主轴主体沿陆架坡折走向,中段黑潮流幅由南至北增宽,流速变大,流核所达深度变浅。浙闽沿岸流是一典型的季风环流,台湾暖流终年表现出东、北两分支结构,其分支表现出明显的季节性变化特征。在东海东北部陆架海域,冬季黑潮以其分支形式向北入侵,夏季则主要以大陆边缘流的形式向北进入陆架。论文对各暖流的水源也进行了相应的分析。     

风对中国东部海域海平面季节变化的影响

应用ROMS数值模式配置基本实验模拟了2004年到2006年中国东部海域海平面的季节变化。模拟结果与TOPEX／Poseidon（T／P）卫星高度计观测结果基本一致,海平面年较差从中国沿岸到黑潮路径逐渐变小。将数值模式的风应力项去掉,配置对比实验。与基本实验结果对比发现,对比实验海平面仍然具有季节变化,但是闽浙沿岸和苏北沿岸海平面春夏季异常偏低、秋冬季异常偏高现象消失,中国沿岸向太平洋的海平面变化减弱。春季和秋季,渤、黄海和黑潮附近海平面异于东海的现象减弱。对比实验海平面的年较差的数值明显减小,从近岸向黑潮海平面年较差渐变的过程消失。整个渤黄海的海平面年较差近似。对比实验海平面年较差占基本实验海平面年较差比率从近岸向黑潮路径逐渐增大。     

POM and Two-Way Nesting POM Study of Kuroshio Damping Phenomenon Caused by a Strong Wind

A Kuroshio damping phenomenon of a few days scale caused by a strong wind was studied using the Princeton Ocean Model (POM) and a two-way nesting model for the POM. We simulated an idealized eastward Kuroshio in a zonal channel in terms of the inflow/outflow condition at the western/eastern boundaries and examined responses of the idealized Kuroshio to a strong easterly wind. This study was motivated by observations of JMA research vessel Shumpu Maru which reported deformation of isopycnals and damping of the Kuroshio before and after the attack of Typhoon 6804. Deformation of isopycnals and damping of the Kuroshio are found to depend on magnitude of wind stress, intensity of stratification, distance of the Kuroshio from coast, and grid resolution. The deformation of isopycnals is related to the vertical circulation pattern caused by the divergence/convergence of the onshore Ekman transport. A simple stratification model composed of Niiler (1969)'s modification of the Ekman transport and the coastal boundary is proposed to explain the damping phenomenon. An idealized cape was added in other experiments in order to study whether the Kuroshio damping mechanism discussed here works in three dimensions. The newly developed two-way nesting model for the POM was applied for this experiment and made it possible to clarify more detailed features of response in the nested area than did the coarse grid model.     

吕宋和台湾岛以东黑潮季节与年际变化规律的对比分析

黑潮是北太平洋副热带环流系统的一支重要的西边界流。前人对不同流段黑潮的季节和年际变化进行了诸多研究,然而基于不同数据所得结论仍存在差异,尤其是不同模式计算所得流量差别很大,而且以往研究往往着眼于某一流段,对不同流段黑潮变化之间的异同及其原因涉及较少。本文基于卫星高度计数据,评估了OFES(Ocean generalcir culation model For the Earth Simulator)和HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)两个模式对吕宋岛和台湾岛以东黑潮季节与年际变化的模拟能力,进而对两个海域黑潮变化的异同及其物理机制进行了分析。结果表明:HYCOM模式对黑潮季节变化的模拟较好,而OFES模式对黑潮年际变化的模拟较好。吕宋岛以东黑潮和台湾岛以东黑潮在季节与年际尺度上的变化规律均不相同,且受不同动力过程控制。吕宋岛以东黑潮呈现冬春季强而秋季弱的变化规律,主要受北赤道流分叉南北移动的影响;而台湾岛以东黑潮呈现夏季强冬季弱的变化特点,主要受该海区反气旋涡与气旋涡相对数目的季节变化影响。在年际尺度上,吕宋岛以东黑潮与北赤道流分叉及风应力旋度呈负相关,当风应力旋度超前于流量4个月时相关系数达到了-0.56;而台湾岛以东黑潮的流量变化则受制于副热带逆流区涡动能的变化,且滞后于涡动能9个月时达到最大正相关,相关系数为0.44。本研究对于深入理解不同流段黑潮的多尺度变异规律及其对邻近海区环流与气候的影响具有重要意义,同时对于黑潮研究的数值模式选取具有重要参考价值。     

南海海面高度季节变化的数值模拟

比较POM模式模拟与观测(TOPEX/Poseidon高度计资料)的南海海面高度(SSH)的季节变化在空间分布上的一致性和差异.结果表明:本文使用的POM模式能较好地模拟南海SSH的季节变化;冬季与夏季,春季与秋季南海海面异常场形式完全相反,冬季Ekman输运造成在西海岸的堆积要比夏季在东海岸堆积更明显,而吕宋冷涡中心附近和吕宋海峡海面季节变化振幅最大;除春季以外,在南海绝大部分海域,海面高度的季节变化主要受风力的控制,南海海面热量通量对SSH的季节变化贡献约为20%,风应力对SSH的季节变化的贡献约为80%.     

苏澳一与那国岛断面上黑潮流速结构的特征及其季节变化

自北赤道流延伸而来的黑潮，起源于我国台湾省的东南海域。当黑潮沿着台湾岛东岸北上时，它的主轴通过苏澳-与那国岛断面，自北太平洋进入我国东海，成为我国东、黄海海流系统的“大动脉”。显然，黑潮的流速结构及其变化，对东、黄海水文特征的分布、变化以及我国东部沿海地区的气候，特别是旱涝现象，都有着密切的关系。所以，有关这一问题的探讨是很有意义的。而欲研究黑潮的上述问题，取苏澳-与那国岛断面作为探讨的核心是很合适的，因为这个断面不仅离黑潮源地较近，而且位于黑潮进入东海首当其冲的关键性区域。 关于黑潮在这一断面上海洋水文状态的变化情况，日本学者须田晥次(K.Suda,1937-1938)曾作过广泛的研究，他主要分析了黑潮源地区域标量场(温、盐、密度等)的逐月变化特征。本文拟引用须田当年所列举的温、盐度资料，来研究黑潮的流速结构(主要是流速分布和输送量)及其季节变化，并结合现有的海面风应力资料，试图对黑潮输送量的季节变化及其原因作一初步的探讨，并作为进一步研究黑潮变动规律的参考。     

Influence of the seasonal thermocline on the intrusion of Kuroshio across the continental shelf northeast of Taiwan

The hydrographic surveys in an area immediately northeast of Taiwan showed that the Kuroshio surface water intruded onto the shelf in the spring and there was a thick mixed layer and weak vertical stratification in the Kuroshio at the time. During the summer season, a strong thermocline was developed in the Kuroshio and the flow shifted offshore from Taiwan in front of the continental shelf break of the East China Sea. A numerical model is used to examine the effect of this seasonal thermocline on the flow pattern of the survey area. We find that the surface strength of the disturbance above the Su-Ao ridge is closely related to the occurrence of the on-shelf intrusion of Kuroshio. The presence of a seasonal thermocline in the Kuroshio can greatly diminish this disturbance in the surface level.     

环台湾岛海域冬季水文要素的数值模拟

本文利用POM模式对环台湾岛海域冬季的水文要素进行了数值模拟,对有代表性的水平环流、温度场和上升流三个要素所进行的分析表明:模式再现了台湾岛东岸的高温高盐强流速区即黑潮,黑潮在冬季并无直接进入台湾海峡的分支存在;西岸的东北向流在冬季各个层次上都存在,台湾东北部的冷涡模拟与实况较为一致。温度场和上升流的分布与水平环流有很好的对应关系。本文还进一步验证了前人的一些研究成果,并对一些特殊物理现象的成因进行了定性解释。