台湾以东黑潮深层流的途径——1940年2—3月观测结果的分析

本文根据日本“Komahashi”号调查船1940年2—3月的深海观测资料,从温度和动力高度的分布探讨了台湾以东黑潮深层流的途径。结果表明,在兰屿以东附近区域存在着一个尺度约为100×200km的气旋式(冷)涡旋。沿台湾东南北上的黑潮途径,约从200 m层起,随着深度的增加,绕冷涡作气旋式弯曲,主流不再径直北上,而逐渐转向东—东南。这主要是由于深层水北流时受到台湾东北方海脊的阻塞作用所致。这次台湾以东黑潮所出现的弯曲和冷涡,虽其尺度较小,强度亦弱,但其时间落在日本以南黑潮出现大弯曲和冷水团的期内(1934—1944),这两者是否存在着内在联系,值得研究。     

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.     

β螺旋方法在黑潮流速计算中的应用 Ⅰ.台湾以东海域

基于1965年9月和1966年3月在台湾以东黑潮海区两个航次的CSK水文调查资料,采用β螺线方法对调查海区进行流速计算.首先,对方法进行研讨.其次,对台湾以东黑潮流域进行流速计算,其结果表明:(1)在台湾以东,黑潮存在着季节变化;(2)深层流有一些重要特征,例如,对两个航次的计算都揭示了台湾东岸附近位于苏澳-与那国岛海脊以南的逆流;1965年9月在深层1200-1500m存在一个气旋式涡,并且,该涡与深层的冷水团有很好的对应.     

台湾东北海域冷涡及其变异的遥感信息研究--Ⅰ.冷涡的季节性变化

利用NOAA卫星AVHRR传感器反演的MCSST图像 ,分析了台湾东北海域冷涡的季节变化。结果表明 :( 1 )台湾东北海域冷涡终年存在 ,出现在彭佳屿附近海域、台湾岛北部沿岸海域和东岸北部沿岸海域 3处 ,夏、秋季有 3涡或双涡并存现象。 ( 2 )彭佳屿附近海域冷涡 ,最早出现于 3月底 ,最迟发生于 1 1月中 ,冬季消失 ,表层形态、尺度、位置和强度有明显的季节性变化。 ( 3)冷涡的季节性变化可能与黑潮锋面弯曲的摆动和台湾海峡水入侵东海陆架间的动力平衡有关。     

逆方法最优解确定九州近海流速、流量

日本以南海域的调查研究,过去已有不少报道[1~3].众所周知,东海黑潮、西太平洋水和九州沿岸水在九州附近海域交汇,近年来,这里一直是中日黑潮合作调查研究[4]的重点海区之一这些工作显示,日本以南海域的基本特征表现为黑潮路径的大弯曲及其伴生的大冷水团和黑潮两侧中尸度涡的消长过程等等,同时表明确定该海区的流速、流量是探讨以上特征的主要内容之一以往多数作者是采用动力计算方法来确定黑潮相对流速、流量.大家知道,动力计算在不同的参考零面下所得的结果是不同的,这在黑潮强流区表现得尤为明显[5].     

东海陆架水对黑潮强剪切的动力学响应

黑潮冲击东海陆架的动力学效应可分解为两部分,黑潮直接入侵和黑潮强剪切作用。研究了东海陆架对黑潮强剪切的动力学响应。从均匀海水的位涡度方程出发,考虑水平摩擦、海底摩擦和地形抬升的共同作用,利用Fourier变换求解该方程得到解析解。计算结果表明,剪切作用所诱导的流环和海水涌升只局限在剪切点附近,这与卫星资料所显示的存在于台湾岛东北部海区的冷涡位置是一致的。     

1999年6月黄海、东海海流的三维非线性数值计算

基于 1 999年 6月“向阳红 1 4”号调查船的水文和气象资料 ,用σ坐标下三维非线性的诊断、半诊断及预报模式计算了黄海、东海海流 ,计算结果表明 :( 1 )当t=3d左右 ,密度场和速度场都已调整 ,得到半诊断解 ;当t =2 1d以后 ,解已达到准稳定态 ,并取t =30 0d的计算结果作为预报计算的解 .( 2 )诊断计算结果表明 ,1 )计算区域的西北部有一支黄海沿岸流 ,为偏东向流 ,该流在济州岛以南流出本计算海区 .在计算区域的南部西侧还有一支流 ,即台湾暖流内侧分支 ,作气旋式弯曲后 ,转为东北方向流 .2 )在以上两支流北侧 ,即济州岛西南处 ,存在一个气旋式涡 ,它具有高密、低温的水文特征 .3)黑潮西侧有一台湾暖流外侧分支 ,先作气旋式弯曲 ,尔后向东北方向流动 .4 )黑潮在黄海、东海以较强的速度向东北方向流去 ;其最大水平速度在表层为 1 0 8 5cm/s,位于北边界附近 ,30m层、75m层以及 2 0 0m层的最大水平速度分别为 1 0 6 1 ,1 0 2 2及 85 1cm/s,且均位于南边界附近 .( 3)比较诊断、半诊断及预报模式计算结果 ,它们在定性上比较一致...     

1995与1996年夏季琉球群岛两侧海流

基于1995,1996年夏季日本调查船的观测资料,采用P矢量方法对琉球群岛两侧的海流进行了计算.结果表明:黑潮为琉球群岛以西海域的一支东北向强流,1996年夏季的流速比1995年夏季的强,在深层出现南向逆流.黑潮东、西两侧分别存在一个反气旋式暖涡和一个弱的气旋式冷涡.1995年夏季,琉球群岛以东,从表层至以下层都存在一支沿岸北上的海流,即琉球海流.该海流来自黑潮分支,为本海区的一个主要物理特征.琉球海流以下出现弱的南向流.冲绳岛以东海域,在25°～25°30'N,128°30'～129°10'E附近从表层至700m水深存在一个中尺度的反气旋式暖涡.在温、盐水平分布图上,对应的出现一个较高温、低密水块.1996年夏季,冲绳岛西南海域存在一个中尺度的反气旋式暖涡和一个气旋式冷涡,形成一个偶极子,中间为较强的南向流,该现象为本海区的一个重要物理特征,属首次报道.冲绳岛以东表层主要被南向流控制,琉球海流不明显.200m以深在近岸出现北向流,这表明琉球海流的核心位于次表层.琉球海流的下面出现南向流.计算海区东北部从表层到700m水深出现一个中尺度的反气旋式暖涡,与1995年夏季时比较,其位置向北移动.此外在1996年夏季从近表层到深层,垂直方向和水平方向上的等温线、等盐线波动很大,例如在C断面上冷、暖涡相间出现,且暖     

台湾以东及东海南部黑潮的动力研究

一个数值计算模型用以模拟黑潮受南东海大陆坡折阻挡时的路径变化,参照台湾东北部实际地形,本文设计了一个理想化的计算区域。计算结果表明,一部分黑潮水受阻于坡折而直接右拐,另一部分爬坡侵入陆架,而后回到坡折,与前一部分汇合一起几乎沿着坡折前进。通过数值分析,我们得到,在台湾东部及东北部附近,非线性效应不可忽略,而在其他海区,地转平衡是一种很好的近似。惯性效应是黑潮源地涡旋的主要形成机制。黑潮在陆架坡折附近的流型是以定态地形Rossby波表现出来的。波长与基本流的流速、涡度及涡度的侧向剪切有关。另外,波长分布不但与地形坡度,而且也与水深有关。在坡折附近,随着水深变浅,其波长逐渐变短。这种流态在我们的数值模拟结果中得到了显示,并且与实测资料中的陆架坡折附近水温等值线的弯曲形态是一致的。     

中国近海及其附近海域若干涡旋研究综述Ⅱ.东海和琉球群岛以东海域

综述东海和琉球群岛以东海域若干气旋型和反气旋型涡旋的研究.对东海陆架、200m以浅海域,主要讨论了东海西南部反气旋涡、济州岛西南气旋式涡和长江口东北气旋式冷涡.东海两侧和陆坡附近出现了各种不同尺度的涡旋,其动力原因之一是与东海黑潮弯曲现象有很大关系,其次也与地形、琉球群岛存在等有关.东海黑潮有两种类型弯曲:黑潮锋弯曲和黑潮路径弯曲.黑潮第一种弯曲出现了锋面涡旋,评述了锋面涡旋的存在时间尺度与空间尺度和结构等;也指出了黑潮第二种弯曲,即路径弯曲时在其两侧出现了中尺度气旋式和反气旋涡,讨论了它们的变化的特性.特别讨论了冲绳北段黑潮弯曲路径和中尺度涡的相互作用,着重指出,当气旋式涡在冲绳海槽北段成长,并充分地发展,其周期约在1~3个月时,它的空间尺度成长到约为200km(此尺度相当于冲绳海槽的纬向尺度)时,黑潮路径从北段转移到南段.也分析了东海黑潮流量和其附近中尺度涡的相互作用.最后指出在琉球群岛以东、以南海域,经常出现各种不同的中尺度反气旋式和气旋式涡,讨论了它们在时间与空间尺度上变化的特征.     

黑潮双流态特征的动力学研究

在黑潮数千公里的流程中,以日本以南海域路径的变动最引人注目.在该海区,黑潮存在着两种准稳定的流态,即双流态(bimodal):一种是沿着日本南部海岸的平直路径,另一种是在本州以南离岸几百公里的大弯曲路径,大弯曲(顺流动方向)的左侧伴有大型冷水团出现,如图1所示[1].     

台湾东北海域冷涡及其变异的遥感信息研究—Ⅰ、泠涡的季节性变化

利用NOAA卫星AVHRR传感器反演的MCSST图像，分析了台湾东北海域冷涡的季节变化，结果表明：（1）台湾东北海域冷涡终年存在，出现在彭佳屿附近海域、台湾岛北部沿岸海域和东岸北部沿岸海域3处，夏、各行业季有3涡或双涡并存现象。（2）彭佳屿附近海域冷涡，最早出现于3月底，最迟发生于11月中，冬季消失，表层形态、尺度、位置和强度有明显的季节性变化；（3）冷涡的季节性变化可能与黑潮锋面弯曲的摆动和台湾海峡水入侵东海陆架间的动力平衡有关。     

POM模式在日本南部黑潮路径变异研究中的应用

日本南部黑潮路径变异对北太平洋地区的气候和环境具有显著的影响,对黑潮路径变异的研究具有重要的意义。本文利用POM(Princeton Ocean Model)数值模式模拟了日本南部黑潮的路径变异情况,分析了黑潮大弯曲路径形成的可能机制。研究结果表明,当黑潮处于非大弯曲路径时,相对位势涡度的平均值呈现递减趋势,说明日本南部低位势涡度水在不断积累,这样会使得四国再循环流的强度增强,迫使黑潮保持平直路径,同时,近岸黑潮垂直流速剪切增大,斜压不稳定性的作用也逐渐增大;当黑潮从非大弯曲路径向大弯曲路径过渡时,再循环流强度的减弱会导致黑潮的流速剪切减小。根据海表高度异常场以及海洋上层流场信息发现,近岸黑潮附近的气旋涡会随着再循环流区域反气旋涡的东侧向南运动,最终导致黑潮大弯曲的发生。分析涡流的能量,结果显示,黑潮大弯曲路径的形成与斜压不稳定性密切相关。     

南海东北部及台湾海峡附近环流的一个耦合模式

利用一个耦合的数值模式对南海东北部及台湾海峡附近的环境进行数值模拟,以研究多种可能的动力机制,对该海区的影响。结果表明,当以风应力、黑潮作为驱动机制时,该模式的计算结果大致与正压模式的计算结果桢,风应力促使研究海区流场的结构和强度发生变化,而黑潮才可能是该海区动力机制的主要因子,黑潮入流,入射角及海区层结程度等因素对该海区流态变化的影响较大;文章同时指出摩擦效应对于流场结构产生影响的重要性。     

南海东北部及台湾海峡附近环流的一个耦合模式Ⅱ.模式的试验结果

利用一个耦合的数值模式对南海东北部及台湾海峡附近的环流进行数值模拟,以研究多种可能的动力机制对该海区的影响。结果表明：当以风应力、黑潮作为驱动机制时,该模式的计算结果大致与正压模式的计算结果相同;风应力促使研究海区流场的结构和强度发生变化,而黑潮才可能是该海区动力机制的主要因子。黑潮人流、入射角及海区层结程度等因素对该海区流态变化的影响较大;文章同时指出摩擦效应对于流场结构产生影响的重要性。     

三次黑潮大弯曲形成机制的分析

通过对HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)高分辨率海洋环流模式(1/12°)数值模拟结果的分析发现,该模式对1993—2003年的模拟结果出现了3次显著的黑潮大弯曲现象。研究表明,日本以南这3次黑潮大弯曲路径的形成与2种机制有关:沿30°N西传的海洋Rossby波将太平洋145°E附近海面高度正异常信号传到九州岛东南海域是第二次黑潮大弯曲的主要形成机制;而冲绳海槽北部海水的位势涡度负异常则有利于九州岛东南反气旋再循环流海域海面高度正异常,有助于第一次和第三次黑潮大弯曲路径的形成。     

吕宋海峡黑潮脱落涡旋的特征分析

涡旋脱落在西太平洋和南海的海水属性交换中起到重要作用。为研究吕宋海峡附近海域由黑潮脱落并进入南海的涡旋特征,本文采用1993—2014年法国空间局(AVISO)多卫星融合海面高度距平(SLA)和绝对动力地形(ADT)全球网格化延时数据,美国国家海洋数据中心(NODC)的WOA13年平均温盐剖面气候数据,以及1993—2010年SODA2.2.4月平均海洋同化数据集,并分析了黑潮脱落涡旋与大尺度环流的关系。结果表明:(1)暖涡脱落数量远多于冷涡数量,且脱落的冷涡绝大部分在黑潮西侧边缘生成,而脱落的暖涡则大部分在黑潮控制区生成。(2)冷涡、暖涡脱落时的平均半径、平均振幅相近,但是冷涡的平均生命、平均迁移距离约为暖涡的一半。(3)冷涡不是每年都有脱落,主要在冬季脱落;暖涡则每年均有脱落,主要发生在秋季。(4)脱落涡旋数量与脱落时的黑潮路径类型相关。(5)脱落涡旋的平均西行速度为5.8cm/s,与斜压第一模态长Rossby波波速及大尺度环流的西向平流流速之和相近。     

ADCP观测得到的2008年4月吕宋海峡流速剖面结构

基于2008年4月22—26日吕宋海峡调查航次的下放式声学多普勒流速剖面仪(LADCP)和船载ADCP(SADCP)等观测资料,并采用潮波模式模拟结果去除潮流对观测资料的影响,观测结果表明:调查期间黑潮入侵南海的位置与1992年春季比较接近,其分支位于调查海区中部C2、C7、C8和C9站,表层黑潮在C8站分离为两支,分别流向C9和C2站,C9站北向流明显比C8站减弱。在C2站,黑潮分支位于400m层以浅,其最大西向流速为77cm/s,而在C7、C8和C9站黑潮分支位于500m层以浅,黑潮在入侵南海的过程中其核心深度逐渐变浅。上层黑潮明显作反气旋弯曲。本调查航次的观测结果在定性上支持吕宋海峡水交换有"三明治"垂直结构的特性。     

东海北部冷涡海域夏季水文结构及涡动混合的研究

东海北部大陆架上存在着一个较大的冷涡,近十余年来,国内、外的海洋学专家依据多年调查所获得的温、盐度及海流资料对此冷涡进行了分析研究,得出该冷涡终年存在和中心位于32°00′N,126°00′E附近的结论(毛汉礼等,1986;蓝淑芳等,1984)。 夏季,该海域自温跃层所在深度至海底为东海北部底层冷水,苏育嵩等(1989)曾对该水团的形成及其季节变化作了详尽分析。冷水的存在和发展伴随产生反时针的密度环流。另外,冷水的东侧为西北向流动的黄海暖流,西侧为流向东南的黄海沿岸流,两者之间的切变效应以及反时针密度环流的存在是这里形成气旋型冷涡的主要原因。 1980年7月2-6日,中国科学院海洋研究所在东海北部冷涡附近海区布放了浮标阵(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ站),进行了同步测流,同时在A，Ⅲ，Ⅳ站进行了温、盐度连续观测;随后于7月6-23日又做了大面水文观测。作者引用上述资料进一步分析研究了该海区温、盐度分布特征及水团、海流结构,并重点讨论了冷涡附近海区的涡动混合问题,这对进一步揭示该典型海区的温、盐度逆转現象具有学术意义。调査站位如图1所示。     

黄海、东海入海气旋爆发性发展过程的海气相互作用研究

基于 1 999年 6月中、韩、日三国联合调查的两个航次资料 ,对“黄东海入海气旋爆发性发展过程的海气相互作用研究”项目进行了物理海洋学与气象学相结合的研究 ,也结合了历史调查资料的研究 ,得到了以下主要结果 :( 1 )以 1 999年 6月资料与历史调查资料对黄海、东海海域黄海冷水团 ,长江冲淡水 ,黄海沿岸流 ,台湾暖流 ,黑潮及其两侧冷、暖涡等进行了水文分析 ,并采用了改进逆方法 ,P矢量方法 ,三维海流诊断、半诊断模式与预报模式 ,MOM2模式等 ,计算了 1 999年 6月与历史资料调查期间黄海、东海海域环流 ,结合锚碇测流与ADCP测流等的实际观测 ,揭示了调查海区各流系的时空变化 ,以及它们的相互作用 ,指出这些流系的相互作用对入海气旋发展过程有重要影响 .( 2 )计算了调查海区各流系的流速与流量分布等 .( 3)阐明了气旋发展过程中对海洋的反应 .( 4 )在 1 999年 6月海上调查时期观测发现 ,在气旋中心区等存在负的潜热通量和感热通量 .出现负的潜热通量和感热通量的海域分别位于黑潮以西、温度相对低的气旋涡区域 ,黄海沿岸水向东南方向流动 ,然后作气旋式弯曲处 ,济州岛西南冷的、气旋...