黑潮与东海水交换研究

利用高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模式模拟东海地区的多年平均流态。数值模拟结果在黑潮的流速、路径、流量等方面与近年来对黑潮的认识相一致。利用模式结果,计算东海及邻近海域主要水道的水通量。结果表明:台湾海峡、中国台湾-西表岛之间水道是海水进入东海的主要通道,对马海峡、吐噶喇海峡、大隅海峡与西表岛-宫古岛-冲绳岛-庵美大岛之间水道是海水流出东海的主要通道。分析PN断面的流量的变化特征,结果表明黑潮流量在春季与夏季较大,秋季与冬季较小,年平均流量为24.16 Sv,与前人研究结果一致。计算跨越200 m等深线的年平均净向岸体积输送为0.99 Sv,在台湾东北与九州西南地区表现为黑潮入侵陆架地区,年平均入侵流量分别为1.907 Sv与0.065 Sv,在黑潮中段地区,跨越200 m等深线流量呈现交错状分布,年平均净通量为0.982 Sv,表现为由东海陆架地区流向黑潮。上述结果对黑潮与东海之间物质与能量交换研究有一定参考价值。     

东海主要水道的流量估算

本文以1977—1984年KER调查资料讨论了大隅—吐噶喇海峡中黑潮的流速结构和流量变化,得出经过这两个海峡流出东海的地转流量平均为24.5×106m3/s。大隅海峡中的流量仅占其中的1/12。在吐噶喇海峡黑潮主干两侧均有逆流存在。计算表明,多年平均的表层地转流速系统偏低于GEK观测流速,约8—20cm/s。本文还以实测流速资料估算了经台湾海峡北上的流量,冬、夏季分别为1.05×106m3/s和3.16×106m3/s。据朱祖佑[1]资料,从台湾以东流入东海的黑潮流量平均为29.3×106m3/s。依Miita等人[2]的资料经对马海峡流出东海的平均流量为3.6×106m3/s。如此经东海四个主要水道流入流出的流量接近平衡,流入大于流出3.3×106m3/s。本文还讨论了引起这种差异的可能原因。     

琉球群岛以东的西边界流与东海黑潮流量时空特征的研究

通过最新的高分辨率再分析海洋数据资料,对于东海黑潮以及琉球群岛以东海域的海流进行了研究。结果表明琉球群岛以东西边界流最大流速出现在600~1200 m深度的地形坡度最大处,大小约为0.2 m/s。由于冲绳岛以南庆良间水道的水交换对于东海黑潮流量有重要的影响,东海黑潮的平均流量从南向北逐渐递增,平均流量为28×106~35×106m3/s;琉球群岛以东的西边界流流量则比东海黑潮小一个量级,平均值小于其变化的方差;由于受庆良间水道海流的影响,冲绳岛东侧的流量要远小于奄美大岛东侧的流量。同一纬度大洋中西传的Rossby波对琉球群岛以东的西边界流有较大影响,因此琉球群岛以东西边界流的流量有大约100 d的显著变化周期。庆良间水道以南的东海黑潮由于主要受台湾以东黑潮流量的控制,也有大约100 d的显著变化周期,庆良间水道以北的东海黑潮则没有该特征。     

2002年4～5月琉球群岛两侧海流的研究

基于日本气象厅“长风丸”调查船在2002年4～5月航次期间的CTD资料,结合卫星风场资料,采用改进逆方法计算了琉球群岛两侧海域各断面的流速和流量分布,并分析卫星跟踪浮标资料和同期的卫星高度计资料,得出下面一些主要结论:(1)黑潮流速在PN断面上只有一个流核.通过断面PN的净东北向流量约为34.7×106m3/s,此流量包括台湾暖流、东海黑潮和黑潮以东的反气旋涡的流量.(2)黑潮流速在断面TK上有两个流核,通过断面TK净东向的流量为25.6×106m3/s,黑潮通过海峡后流向断面ASUKA.(3)冲绳岛东南海区琉球海流的流量约为8.8×106m3/s,并流向断面AM.(4)奄美大岛以东的北向海流的流量为12.7×106m3/s,并流向断面ASUKA.在断面ASUKA东南部出现一个中尺度反气旋涡,直径约240 km,其流量约为28.5×106m3/s.(5)四国以南黑潮第一层水体基本来源于通过吐噶喇海峡的黑潮,第二、三层水体来自吐噶喇海峡和奄美大岛以东海域的流量大致相当,而第四层的流量则主要来自于奄美大岛以东海域.(6)浮标资料显示,奄美大岛以东的海流部分来自于断面AM以东海区,并通过断面ASUKA.     

1997年夏季西北太平洋环流模拟

采用1997年7月中日副热带环流合作调查资料,即“向阳红14”号、“东方红”两调查船CTD观测资料、日本TK和IK断面资料以及GTSPP同步资料,应用开边界情形的MOM2模式计算了西北太平洋21.875°～35.125°N,120.875°～137.125°E范围的环流,主要结果如下:在此期间,(1)黑潮在台湾以东并不存在东分支流向琉球群岛以东海域;(2)东海黑潮的流量约为30×106m3/s,日本以南黑潮流量最大约为70×106m3/s;(3)在21.875°～25°N之间大约有15×106m3/s的流量向西流去.速度分布与流函数分布均表明这一支向西的海流大约在冲绳岛西南分为3支,主要分支转向东北沿冲绳岛以东海域向东北流去;(4)琉球海流主要来自上述西向海流.     

吕宋海峡纬向海流及质量输送

分析和计算了吕宋海峡PR21断面最近海洋调查的部分CTD资料和ADCP资料,再一次证明吕宋海峡常年存在纬向流。但对于天气尺度而言,该流型是多变的。根据高分辨率的海洋环流数值模式4a(1992～1996年)海平面高度(SSH)的输出值,运用地转关系估计了吕宋海峡纬向流的月平均值。研究表明;通过海峡流入、流出南海纬向流的深度一般达到500m左右,200m以上流速较大,平均流速为50cm/s,最大时达80cm/s以上。500m以下的纬向地转流流速较小,通常小于10cm/s.由大洋进入海峡的入流位置位于海峡的中部和南部,月平均入流最大值出现在11月,为50cm/s.位于海峡的北部和南部上层海洋的月平均出流,最大流速亦出现在11月,也为50cm/s,这与秋季北赤道流分叉位置最北(15°N),春季分叉位置最南(14°N)有关。上层流入、流出海峡的流量的月平均值分别约为10×106m3/s和5×106m3/s.当东北季风盛行时(从10月到翌年2月),流入海峡的流量远大于流出海峡的流量,两者的差可达8×106m3/s,而在其他季节两者的差仅为3×106m3/s.这说明东北季风盛行时,会有较多的水从南海南？     

吕宋海峡水交换季节和年际变化特征的数值模拟研究

利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)建立了一套覆盖西北太平洋的涡尺度分辨率环流模型,并对吕宋海峡附近的环流进行了模拟研究。结果表明,吕宋海峡120.75°E断面净流量季节变化显著,全年均为西向输运,6月份达到最小,为0.40×106 m3/s,然后逐渐增大,在12月份达到最大,为6.14×106 m3/s,全年平均流量为3.04×106 m3/s。在500 m以浅,秋、冬季都有明显的黑潮流套存在,并伴有黑潮分支入侵南海,而春、夏季黑潮南海分支减弱或消失,黑潮入侵不明显。在500 m以深,冬、春季,吕宋海峡以东有非常明显的南向流存在,流速约10 cm/s,而到了夏、秋季该南向流出现明显的减弱,黑潮与南海的水交换主要通过吕宋海峡以北的吕宋海沟进行。在垂向结构上,120.75°E断面浅层呈多流核结构,并且流核的位置和强弱受黑潮的季节性变化影响显著,深层流的季节变化不大。在年际尺度方面,吕宋海峡年际体积输运量异常与Niño3.4滞后6个月相关系数达到41.6%,吕宋海峡水交换与ENSO现象有较为显著的正相关关系,并存在2~3 a和准8 a周期的年际变化。     

2002年春季吕宋海峡海流:观测与改进逆模式计算

基于2002年春季航次在吕宋海峡海域锚碇测流站(20°49'57"N,120°48'12"E)200,500与800m处锚碇测流以及CTD观测,采用改进逆方法对调查海域进行海流计算.(1)主要观测的结果:1)在200m处,观测期间海流平均速度为(47.4cm/s,346°).在500m处,海流观测期间平均速度为(20.3cm/s,350°).这些都表明黑潮在吕宋海峡锚碇测流站200和500m处向西北方向入侵南海.2)在800m处,海流观测期间平均速度为(1.2cm/s,35°),它的方向为东北向.比较每层实测流结果,表明800m层海流状况与200和500m层流况不同.3)在观测期间,200,500和800m处,日平均流速在4月皆比3月时要强.4)在调查海区西部的中间区域存在一个高密、冷水中心(HDCW),其中心位置位于断面A的水文站3附近.5)在调查海区东南区域存在一个低密、暖水(LDWW)中心,其中心位置位于断面B的水文站8附近.(2)主要计算结果:1)通过断面B的偏北方向与偏南方向的流量分别为32.48×106m3/s(包括反气旋涡的流量)与3.34×106m3/s.因此通过断面B的净北向流量为29.14×106m3/s.2)通过断面A的东向与西向的流量分别为16.71×106m3/s与8.57×106m3/s(包括气旋涡的流量).因此,通过断面A的净东向流量为8.14×106m3/s.3)通过断面M北向的净流量为24.68×106m3/s.4)黑潮通过断面M后分为主流和一个支流,其主流,流量为16.54×106m3/s,流向断面C的东部分.主流通过断面C的东部分后,最后流向台湾以东海域.而其一个分支,净流量为8.14×106m3/s,在一个高密、冷水中心(HDCW)的区域以东作气旋式弯曲,然后向西北方向通过断面C的西部.因此,黑潮在断面C有两个流核.5)比较计算得到的在锚碇测流站M附近流方向与在200与500m处观测流方向为西北向,它们甚为一致.6)在断面B西侧位于550m以深水层南海水可能缓慢地从西北流向东南,通过断面B的南向流量大约为3.34×106m3/s.     

夏季台湾海峡海流的计算Ⅰ.三维诊断计算

在σ坐标下建立了一个三维非线性诊断模式,并用于台湾海峡夏季海流的计算.计算结果表明,夏季通过台湾海峡北上的流量为0.83×106m3/s,其中在海峡南边界上,通过东西两半边界的流量分别为0.58×106m3/s与0.25×106m3/s;海峡内水平速度分布东侧最大,西次侧之;上升流普遍发生在福建沿岸;夏季台湾海峡的海流特性,主要是密度流,风海流是其次的.     

2001年冬春转换期间南海东北部水文和环流特征

根据2001年3月份南海东北部航次调查温、盐资料,分析了2001年冬末春初南海东北部温、盐结构和环流的特征.分析结果表明:观测期间南海东北部环流主要受一次海盆尺度气旋型冷环流支配,冷环流呈现双核结构,垂向尺度接近1000 m.吕宋海峡内侧断面的水交换在600 m以浅海水流入南海,在断面南部(20°N以南)中层和深层有流出,断面法向地转流向西净输运量为6.9×106m3/s;直接的黑潮入侵不超过120.5°E,但有部分的黑潮水沿陆坡达到台湾岛西南部海域,并更有一部分逸入东沙岛以西海域,与南海水混合变性.     

THE KUROSHIO (ON THE PN SECTION) IN THE EAST CHINA SEA DURING 1972-1983

The current elements of the Kuroshio in the East China Sea are analysed and discussed using the temperature-salinity and GEK data of the PN section obtained during 1972-1983. The calculations have proved (i) that the 12-year's mean volume transport of the Kuroshio at PN in the 0-800 m layer is about 20×106m3/s; (ii) that the mean volume transport has seasonal variations, i. e. slightly stronger in spring and summer than in the other seasons; and (iii) that the period of high-volume transport thereof corresponds to the appearance of a meander of the Kuroshio south of Japan. It is also discovered that this Kuroshio meander usually appears after a sharp increase in such volume transport. Finally, the differences of the Kuroshio volume transport between the PN, E and Suao-Yonakuni-jima sections are discussed.     

Application of LICOM to the numerical study of the water exchangebetween the South China Sea and its adjacent oceans

1 IntroductionThe South China Sea (SCS) is the largestmarginal sea in the western Pacific (see Fig. 1). It con-nects with the SCS through the Taiwan Strait, with thePacific through the Luzon Strait, with the Sulu Seathrough the Mindoro and Balabac Straits and with theJava Sea and Andaman Sea through the Sunda Shelf(For convenience, here we refer to the section at 1.5°N,Fig. 2). It is shown that the seasonal SCS circulation ismostly affected by the summer/winter monsoon, andthe no…     

水团对吕宋海峡浮游植物群落结构的影响

根据2008年8月18日至9月19日在吕宋海峡3个断面获得的0~200 m层浮游植物数据,探讨了群落结构及其与不同理化性质水团的关系。本研究共鉴定浮游植物4门61属169种（包括变种、变型和未定种）,其中甲藻和硅藻物种数基本相当,各占所有物种数的50%左右;另记录了金藻门3属3种;蓝藻门1种。海区优势种为卡氏前沟藻Amphisdinium carterae、锥状施克里普藻Scrippsiella trochiodea、角毛藻Chaetoceros sp.和原甲藻Prorocentrum sp.。丰度范围是（0.08~9.48）×106个/m3,平均为1.448×106个/m3。甲藻占总细胞丰度的74.68%;硅藻占24.96%。在水平方向,B断面和C5站浮游植物丰度较高,甲藻主要分布于远离陆地的海峡中部,而硅藻主要分布于台湾岛和吕宋岛附近;浮游植物垂直分布主要在水体的0~50 m层。聚类分析并结合水文数据表明浮游植物基本可划分为3个类群,分别受南海水、黑潮水和混合水的影响。南海水与黑潮水交汇的锋面区域,具有较周围区域更高的物种数、水柱平均丰度及硅甲藻丰度比,体现出强烈的锋面效应。     

The study of the Kuroshio in the East China Sea and the currents east of the Ryukyu Islands

In this study, the inverse method is used to compute the Kuroshio in the East China Sea and southeast of Kyushu and the currents east of the Ryukyu Islands, on the basis of hydrographic data obtained during September-October, 1987 by R/V Chofu Maru. The results show that: (1)A part of the Taiwan Warm Current has a tendency to converge to the shelf break; (2) the Kuroshio flows across the section C3 (PN) with a reduced current width, and the velocity of the Kuroshio at the section C3 increases and its maximum current speed is about 158 cm/s, and its volume transport here is about 26×106m3/s; (3) the Kuroshio has two current cores at the sections C3 (PN) and B2 (at the Tokara Strait); (4) the currents east of the Ryukyu Islands are found to flow northward over the Ryukyu Trench during September-October, 1987. The velocities of the currents are not strong throughout the depths. At the section C2 east of the Ryukyu Islands, the maximum current speed is at the 699 m levei and its magnitude is 25 cm/s, and i     

近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响I.河势变化

河势是影响河口水动力和盐水入侵基本因子。本文利用20世纪50和70年代长江河口海图,数值化岸线和水深,结合2012年长江河口实测水深资料,分析长江河口自50年代以来的河势变化。长江河口为分汊河口,50年代仅为二级分汊,至70年代才形成三级分汊,四口入海的河势格局。70年代相比于50年代,北支淤浅严重,其上、中、下段容积变化分别为-64.13×106、-306.60×106和-639.27×106 m3,对应的变化率分别为-16.30%、-22.74%和-25.69%,均显著减小;南支的上、中、下段容积变化分别为-28.61×106、-35.69×106和126.43×106 m3,相应的变化率分别为-1.30%、-2.12%和4.36%;北港由于崇明浅滩和横沙浅滩的淤浅,下段容积明显减小,其上段和下段容积变化分别为109.21×106和-797.14×106 m3,对应的变化率分别为5.01%和-15.25%;南港上段由于河道淤浅容积减小,下段北由于铜沙浅滩被冲开形成北槽,导致水深变深、容积增加,其上段、下段北和下段南容积变化分别为-238.95×106、203.58×106和153.34×106 m3,对应的变化率分别为-8.96%、6.85%和3.26%。2012年相比于70年代,北支由于大量淤浅和围垦容积大幅减小,其上、中、下段容积变化分别为-199.06×106、-504.61×106和-654.12×106 m3,对应的变化率分别为-60.45%、-48.44%和-35.38%;南支的上、中、下段容积变化分别为92.34×106、193.01×106和-163.62×106 m3,相应的变化率分别为4.24%、11.73%和-5.40%;北港上段青草沙水库的围垦和下段横沙东滩的围垦造成面积和容积减小,其上段和下段容积变化分别为-154.64×106和-511.79×106 m3,对应的变化率分别为-6.75%和-11.55%;南港由于上段河道刷深而下段九段沙以及南汇边滩淤浅、围垦,导致其容积上段增加,下段减小,上段、下段北和下段南容积变化分别为136.39×106、-658.28×106和-1266.11×106 m3,对应的变化率分别为5.62%、-20.73%和-26.06%。     

Fronts, baroclinic transport, and mesoscale variability of the Antarctic Circumpolar Current in the southeast Indian Ocean

Fronts,baroclinic transport,and mesoscale variability of the Antarctic Circumpolar Current(ACC) along 115°E are examined on the basis of CTD data from two hydrographic cruises occupied in 1995 as a part of the World Ocean Circulation Experiment(WOCE cruise I9S) and in 2004 as a part of CLIVAR/CO2 repeat hydrography program.The integrated baroclinic transport across I9S section is(97.2×106±2.2×106) m3/s relative to the deepest common level(DCL).The net transport at the north end of I9S,determined by the south Australian circulation system,is about 16.5×106m3/s westward.Relying on a consistent set of water mass criteria and transport maxima,the ACC baroclinic transport,(117×106 ±6.7×10 6)m3/s to the east,is carried along three fronts:the Subantarctic Front(SAF) at a mean latitude of 44°-49°S carries(50.6×10 6 ±13.4×106)m3/s;the Polar Front(PF),with the northern branch(PF-N) at 50.5°S and the southern branch(PFS) at 58°S,carries(51.3×106 ±8.7×106)m3/s;finally,the southern ACC front(SACCF) and the southern boundary of the ACC(SB) consist of three cores between 59°S and 65°S that combined carry(15.2×106 ±1.8×106)m3/s.Mesoscale eddy features are identifiable in the CTD sections and tracked in concurrent maps of altimetric sea level anomalies(SLA) between 44°-48°S and 53°-57°S.Because of the remarkable mesoscale eddy features within the SAF observed in both the tracks of the cruises,the eastward transport of the SAF occurs at two latitude bands separating by 1°.Both the CTD and the altimetric data suggest that the mesoscale variability is concentrated around the Antarctic Polar Frontal Zone(APFZ) and causes the ACC fronts to merge,diverge,and to fluctuate in intensity and position along their paths.     

The bimodality of the Luzon Strait deep water

Combined conductivity-temperature-depth(CTD) casts and Argo profiles, 3 086 historical hydrocasts were used to quantify the water column characteristics in the northern South China Sea(SCS) and its adjacent waters. Based on a two-dimensional "gravest empirical mode"(GEM), a gravitational potential(, a vertically integrated variable) was used as proxy for the vertical temperature profiles TG(p,). integrated from 8 MPa to the surface shows a close relationship with the temperature, except in the deep layer greater than 15 MPa, which was caused by the bimodal deep water in the region. The GEM temperature profiles successfully revealed the bimodality of the Luzon Strait deep water, that disparate hydrophic vertical profiles can produce distinct specific volume anomaly() in the SCS and the western Philippine Sea(WPS), but failed in the Luzon Strait, where different temperature profiles may produce a same. A significant temperature divergence between the SCS water and the WPS water confirmed that the bimodal structure is strong. The deepwater bifurcation starts at about 15 MPa, and gets stronger with increasing depth. As the only deep channel connecting the bimodal-structure waters, water column characteristics in the Luzon Strait is in between, but much closer to the SCS water because of its better connectivity with the SCS. A bimodal temperature structure below 15 MPa reveals that there was a persistent baroclinic pressure gradient driving flow through the Luzon Strait. A volume flux predicted through the Bashi Channel with the hydraulic theory yields a value of 5.62×106 m3/s using all available profiles upstream and downstream of the overflow region, and 4.03×106and 2.70×106 m3/s by exclusively using the profiles collected during spring and summer, respectively. No volume flux was calculated during autumn and winter because profiles are only available for the upstream of the Bashi Channel during the corresponding period.     

QuikSCAT卫星遥感风场可靠性分析及其揭示的中国近海风速分布

利用2000—2009年美国国家航空航天局(NASA)在中国近海海域(0°~45°N,105°~135°E)的QuikSCAT卫星遥感风场资料与近海测风塔(位于上海近海)、海上石油平台(位于东海和渤海)、岛屿站(南海珊瑚岛和西沙海边观测塔)的实测风场资料进行对比分析,检验了QuikSCAT卫星遥感风场资料在中国近海海域的可靠性。研究结果如下:各站点实测风速与站点位置以及站点附近的QuikSCAT卫星遥感风场资料相关系数均在0.7以上;QuikSCAT卫星遥感风场资料与海上石油平台的风速均方根误差较小(约1.5 m/s);其年均值均大于实测值,差值范围是0.1~1.3 m/s;其Weibull形状参数K与海上石油平台以及近海测风塔的K值较为接近,表明QuikSCAT卫星遥感风场资料各风速段的频次分布形态与观测站的实测值基本吻合,QuikSCAT卫星遥感风场资料能基本合理地反映出中国近海风速的分布状况。利用QuikSCAT卫星遥感风场资料分析了中国近海及其邻近水域风速的空间分布特征:(1)台湾海峡是中国近海风速最大的区域,从台湾海峡向东北至日本海,往西南至南海北部115°E附近和巴林塘海峡为风速的次大值区;(2)28°N到长江入海口的东海海域年均风速为7.0~7.5 m/s,在黄海和渤海为5.5~7.0 m/s,在南海北部自东向西由8.5 m/s递减为6.0 m/s,北部湾最大风速区位于东方附近海域。