海南岛以东外海的暖涡

本文对出现在海南岛以东外海的暖涡及其形成机制作了简略的回顾及分析，认为这个暖涡是常常出现在这区域的，其存在与南海北部的西向流在遇到陆架—陆坡海域作反气旋式偏转而延伸为南海暖流有关；同时当南海暖流流向东北作反气旋式弯曲时，在暖流右侧也会出现暖涡。暖涡冬季较弱，夏季当海南岛东岸在西南风作用下出现上升流时会得到加强。     

1998年冬季南海上层环流诊断计算

基于1998年11月28日至12月27日的调查航次的CTD资料,采用P矢量方法对调查期间南海环流进行了诊断计算,也对比了在此期间TOPEX/ERS卫星高度计SSH的资料,得到了1998年冬季南海上层环流的以下一些重要特征.(1)南海中部环流系统主要特征:在冬季越南近岸出现西边界南向射流.这支沿岸南向射流以东、114°E以西存在一个尺度大的、显著气旋式环流,它位于南自10°N左右北至16°N附近区域.在区域东中部存在一个尺度不大的、较弱的反气旋暖涡.该反气旋涡中心约位于14°N附近.在上述强的气旋式环流涡与较弱的反气旋式环流涡之间,存在一支强的、逆风方向的,即偏东北方向的海流.上述是冬季南海中部基本流态,并与200m处水平温度分布与密度分布有很好的对应.产生上述基本流态的动力原因有两个:1)在偏东北季风作用下,与地形变化相互作用,是本文首次提出的,并指出,其动力原因与冬季黄海暖流形成机制有相似之处;2)由于斜压场与地形的联合效应(JEBAT).(2)在海区南部存在一个反气旋式环流,在加里曼丹岛西北还有一个尺度不大、冷的气旋式涡.(3)南海北部环流系统:1)在吕宋岛西北明显地存在一个气旋环流系统,并有3个冷水中心;2)在此气旋式环流系统的一个冷水中心(约19°30'N,119°30'E)以西,存在一个反气旋式涡;3)在海南岛以南出现一个暖的、反气旋式环流;4)在南海北部,114°E以东、广东沿岸外侧存在一支东北向流.这是管秉贤首次指出的,冬季时出现南海暖流.(4)上述1998年冬季南海上层环流的一些重要特征都与此期间TOPEX/ERS-2卫星高度计SSH分布有较好的相对应.     

1998年夏季季风爆发前后南海环流的多涡特征

利用南海季风实验（SCSMEX－IOP1、IOP2）期间（1998年4月底－7月初）所获得的温盐深（CTD）、声学多普勒流速剖面仪（ADCP）资料及TOPEX／POSEIDON卫星高度计遥感资料，分析了南海表层、1．0MPa层和3．0MPa层得力势异常场的分布格局，探讨了夏季季风爆发前后南海的环流特征。结果表明：在夏季季风爆发前（IOP1期间）南海北部以气旋试流动为主，并在此气旋式环流的东部镶嵌着一个较小的反气旋型涡；南海中部和南部以反气旋式流动为主，其中越南以东海域存在着两个南北对峙分布的反气旋型涡，在它们的东侧伴随一气旋型涡。季风爆发后（IPO2期间），南海北部仍然以气旋式流动为主，黑潮水越过巴士海峡南北中线，一部分可能入侵南海北部，另一部分向东北折回黑潮主干；南海中部和南部仍以反气旋式流动为主，越南以东海域北部的反气旋型涡消失，但南西的反气旋型涡加强，与IOP1类似，仍伴随着一个气旋型涡。总体而方，强流区出现在巴士海峡西北侧和南海西部（尤其是越东南东沿岸），南海东部和东南部为弱流区。     

1998年夏季南海环流的三维结构

利用1998年6月12日至7月6日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了夏季南海三维海流,结合卫星海表面高度距平资料,得到结果如下:(1)南海北部,在吕宋岛以西海域和东沙群岛附近海域,分别存在一个反气旋式涡和东沙群岛西南的气旋式涡.(2)南海中部,越南以东海域出现由暖涡W3和冷涡C3组成的一个准偶极子.在冷涡C3和暖涡W3以北分别存在一个暖涡W2和冷涡C2.(3)在越南近岸存在较强的、北向的西边界射流,此北向射流在14°N附近离岸转为东,并流入两涡W3和C3之间.(4)南海南部,在巴拉望岛的西南海域,100m以浅水层存在反气旋式涡,而在其较深水层,此处变为气旋式涡.(5)南海环流的动力机制有两个:最重要的动力因子为斜压场与地形相互作用项,其次为风应力与地形相互作用项.(6)讨论了夏季南海环流垂向速度w分布,例如在30m层,Ekman抽吸对垂向速度w分布起着重要作用.(7)与2000年夏季南海环流的比较,1998年夏季计算海域涡旋W3,C3,C2等的位置变化并不大.     

1998年南海夏季风爆发前环流的三维海流诊断计算的研究

基于1998年南海夏季风爆发前航次(4月22日至5月24日)获得的水文资料和NCEP提供的风场资料,采用三维海流诊断模式计算南海环流,结合同时期高度计资料T/P推得的水位高度距平分布,获得了一致的南海环流的流态,主要环流特性概括如下:(1)黑潮入侵南海较弱,黑潮的大部分绕过吕宋海峡作反气旋弯曲,向东北方向流向台湾以东,但小部分在300m以浅向西入侵,并局限于中国大陆以南较狭窄的陆架坡内,不扩展到所有的西边界,这与Qu的观点一致.(2)南海北部环流,在300m以浅主要由海盆尺度的气旋环流支配,它以两个气旋式涡C1与C2为核心组成.在300m以深,南海北部环流被反气旋环流以暖涡W4为核心分离成两个尺度不大、分别以气旋涡C2和C3为核心的环流.冬季时海盆尺度气旋式环流的范围比4~5月大得多.(3)南海中部环流,主要由海盆尺度的反气旋环流支配.在300m以浅海盆尺度的反气旋式环流分别以暖涡W1,W2和W3为核心组成.在反气旋式涡W1东南存在一个以C1为核心气旋式环流.但在300m以深,海盆尺度的反气旋环流分别以暖涡W1,W2和W4为核心组成,并向北扩展到20°N.(4)在越南以东近岸存在一支较强的沿岸北向流,其强度比6月时沿岸的北向流强.这支较强的北向的沿岸流一直可达17°15'N附近,比6月时更往北大约3°15'.(5)产生1998年4~5月南海环流的动力机制有两个:最重要的动力因子为斜压场与地形相互作用项,其次为东南风作用下风应力与地形相互作用项.Sverdrup关系在南海环流不满足.     

2000年夏季南海环流的改进逆方法计算

基于2000年8月航次在南海调查资料,采用改进逆方法,并结合TOPEX/ERS分析的SSH分布,获得以下的主要结果:(1)南海中部和西南部环流系统主要受反气旋环流所支配.主要有越南东南反气旋涡W₁,其水平尺度约为300km,垂向深度可达1000m以深,流速很强,其最大流速为79cm/s左右,还有暖涡W₂以及吕宋岛西南反气旋涡环流系统W₃.其次,在反气旋涡W₁与W₂之间还存在气旋式涡C₁.其水平尺度比暖涡W₁小得多,流速也较强.两涡W₁与C₁之间存在一支南向流,它们组成一个准偶极子.(2)在暖涡W₁的西侧存在西边界流,即北向射流,其流速很强,约在12°N流向转向东北.(3)南海北部环流系统主要受气旋环流所支配.在断面N2附近及以北存在一个气旋式环流系统.其次,在海南岛东南存在一个尺度不大的反气旋环流系统.(4)南海东南部环流系统主要受气旋环流所支配.主要有在巴拉望岛以西存在尺度较大的气旋环流系统,以及暖涡W₁东南存在一个气旋环流系统.其次,在加里曼丹岛西北还存在范围不大的反气旋环流.(5)比较1998年夏季航次与2000年夏季航次时计算结果,虽然它们在定量上有些变化与差别,但在定性上它们的环流结构有十分相似之处.这表明,南海环流具有明显的季节特性.(6)比较2000年夏季南海水文结构,流函数分布以及TOPEX/ERS的SSH分布,它们在定性上十分吻合.     

西沙群岛至东沙群岛断面上的地形强迫Rossby波

南海是个准封闭的辽阔海域,它的尺度足以形成独立的水平环流和涡旋。徐锡祯等人(1980)利用最近50年约六千个站次的历史资料,研究了整个南海四季表层及深层的平均水平环流模式,指出东沙群岛东北方有一个反气旋性的暖涡,西南方有一个气旋性的冷涡。冷涡夏强冬弱;暖涡相反,冬强夏弱。1979—1982年,本所进行了南海东北部海区海洋学综合调查,郭忠信、仇德忠等(1984,1985)用实测资料计算表明,在东沙群岛东北方确实有一个反气旋性的暖涡,冬强夏弱,西南方有一个气旋性的冷涡,     

1998年冬季南海环流的三维结构

利用1998年11月28日至12月27日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了冬季南海三维海流,所得结果如下:(1)冬季南海环流系统方面:1)南海北部,在吕宋西北海域分别存在一个气旋式、反气旋式涡.2)南海中部,在越南近岸存在较强的、南向的西边界射流.其以东海域出现较强的气旋式环流.南海中部东侧海域存在一个较弱的反气旋式环流.3)南海南部,一般流速较弱.在112°E以西受反气旋式环流所控制,加里曼丹岛西北海域存在气旋性环流.由于受调查海域所限,这两个环流只部分出现.(2)上述环流系统与200 m层水平温度、密度分布对应较好.(3)南海冬季环流垂向速度分布方面:1)表层,南海北部,在吕宋西北为范围较大的上升流海区.而在东沙群岛附近海域出现了下降流.海南岛以南及东南海域也存在下降流.南海中部,越南以东海域出现范围较大的下降流,其以东为上升流海域,而在巴拉望岛西北海域又出现下降流.南海南部,基本上被上升流海域所控制.2)次表层与表层不同,例如在次表层,海南岛东南部海域出现上升流.中层和深层垂向速度分布与次表层相似.(4)关于南海垂向速度分量分布的动力原因:在表层,风应力旋度场起着主要作用;在次表层,β效应与斜压场相互作用是重要的动力因子,而风应力旋度场和β效应与正压场相互作用也有一定影响;在南海中部等区域的中层以及在南海的深层,主要受B效应与斜压场相互作用和B效应与正压场相互作用的共同作用.     

Argos漂流浮标的若干观测结果

表层漂流浮标是一种利用Argos卫星系统定位与传送数据的海洋观测设备,它可以利用Lagrangian法则连续观测表层海流及表层水温。文章利用近年在南海和西太平洋投放的部分卫星跟踪表层漂流浮标所取得的观测资料,分析观测海域的表层海流特征及其漂移路径上的温度变化,得出以下结果。(1)由浮标的漂移轨迹看出,黑潮表层流路年际变异相当大。(2)2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,似无西北太平洋表层水深入南海的迹象;夏季南海表层水由南海流出经吕宋海峡汇入黑潮主干。(3)秋季台湾东北海区存在一个强反气旋涡,空间尺度约270km。(4)黑潮主干在秋末冬初经过东海时明显呈弯曲流动,并形成许多小尺度的气旋式涡。(5)在九州西南海域,黑潮表层流并无分支北上进入对马暖流区。(6)2003年春季,黑潮在日本以南的弯曲不明显,并伴随有冷、暖涡产生,暖涡的强度和空间尺度都要比冷涡大得多。(7)由漂流浮标观测得到的的表层海水的温度分布明显呈日变化和季节变化的特征。在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,表层水温对应出现高或低温区;但出现在台湾以东的低温区则与此时期的台风过境有关。     

基于遥感的南海北部中尺度涡对内孤立波传播的影响

海洋内孤立波和中尺度涡是南海北部常见的中尺度动力过程。本文利用2010?2015年的Terra/Aqua-MODIS、ENVISAT ASAR和多源卫星高度计资料开展了南海海洋内孤立波和中尺度涡遥感探测研究,分析了中尺度涡对内孤立波传播方向的影响。结果表明,中尺度涡和内孤立波主要在南海东北部海域共存,当二者共存时,气旋（冷涡）促使内孤立波偏离原来的传播方向,向西偏南方向传播;反气旋（暖涡）促使内孤立波向西偏北方向传播,气旋与反气旋改变的内孤立波传播方向刚好相反。内孤立波和中尺度涡共存时间主要集中在3?9月,其中,3月受气旋和反气旋的共同作用,内孤立波传播方向几乎无变化;4月和5月,主要受气旋影响,内孤立波偏离原来传播方向向南传播;6?9月,主要受反气旋影响,内孤立波偏离原来的传播方向向北传播。本文利用遥感手段探索了海洋中尺度涡对内孤立波传播方向的影响,结果与现场观测结果一致。     

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     

南海夏季环流机制的数值试验研究

用一个三维、自由表面、斜压海洋模式，通过数值试验的方法对南海夏季的环流特征及其形成机制进行探讨。结果表明，产生南海南部反气旋式环流的主要机制是西南季风的驱动，斜压效应起到了增强环流强度的作用；海底地形和黑潮的强迫是形成“南海暖流”和台湾海峡中东北向流的主要原因，而斜压效应和海底地形是形成夏季“南海暖流”右侧偏西向流的主要原因；南海北部的气旋式涡旋是在黑潮、海底地形和斜压效应等因素共同作用下形成的。     

用广义随底坐标海洋模式研究南海2000年夏季环流

基于2000年8月在南海调查航次得到的水文资料,首次采用广义随底坐标形式的改进POM模式对南海夏季环流进行了数值研究.用正交曲线性水平网格覆盖观测区域,在垂向上对近表海面层次采用近似z坐标,而近底层则为随底坐标.在计算海区实际地形及假设的水平均匀而垂直层化的密度分布下,实施的两个数值计算试验表明,本模式采用的垂直坐标方案比传统的σ坐标方案优越,随底坐标模式因压力梯度项在起伏地形下产生的系统计算误差将变得十分的微小.在南海2000年夏季环流的实际计算中,首先对观测资料进行了60d的诊断计算,然后在诊断已得到的动力场结果基础上,又进行了10d左右的预报运行得到半诊断结果.从计算结果来看,它依赖于参数C_vis与C_dif的选择,特别是参数C_vis,文中取值为C_vis=C_dif=008.比较诊断与半诊断两个计算过程的结果,它们在定性上较为一致,在定量上有些差别.这是因为半诊断计算的方法对密度场作适当的动力调整,使其与地形、风场等更加匹配.在大尺度环流结构不受影响的情况下,尽可能地消除了小尺度噪声,可使计算得到的流场更为清晰.2000年8月南海计算区域环流的最大特点是多涡结构,其中有些反气旋暖涡和气旋式冷涡相间分布.在越南东南海域自表层至1000m水层稳定存在着一个显著的反气旋暖涡,其中心位置在11°51'N,112°07'E(诊断计算),水平尺度约为300km.此暖涡以东存在一个气旋式冷涡,这两个冷、暖涡是研究海区夏季环流的重要环流特征之一.在计算区域东北部夏季环流以反气旋环流系统为主;在计算区域东南部夏季环流以气旋系统为主;南海夏季环流分布,明显出现西部强化特征.     

中国近海及其附近海域若干涡旋研究综述 Ⅰ.南海和台湾以东海域

综述了南海和台湾以东海域若干气旋型和反气旋型涡旋研究.在南海存在着许多活跃的中尺度涡,我们分别对南海中、南部海域和南海北部海域中尺度涡作了评述.在南海北部海域,目前最感兴趣的问题为:南海水与西菲律宾海通过吕宋海峡的交换的物理过程,以及黑潮是否以反气旋流套形式进入南海.这些问题目前尚不清楚,尤其是这些问题的机理.这些问题必须通过今后深入和细致的、长时间的海流和水文观测,以及长时间卫星遥感观测资料的论证才能逐渐认识清楚.台湾以东海域,黑潮两侧经常出现中尺度涡,而且变化较大而复杂.文中着重讨论兰屿冷涡和台湾东北的气旋式冷涡.     

基于CORA2再分析数据的南海中尺度涡时空分布特征初步研究

利用南海20 a逐日海流再分析资料对南海海域中尺度涡进行时空特征分析。经过数据处理、涡漩识别、统计分析等方法,对南海海域中尺度涡空间分布、时间分布、生命周期、空间尺度、移动路径、移动速度、影响频率等特征进行分析,对南海中尺度涡进行全面详细的解读。研究发现:涡旋出现位置跟南海200 m等深线较一致。大部分涡旋周期都集中在30 d以内,直径大都在100~300 km,主要向西南方向移动,速率在15~20 cm/s的涡旋比例最高。反气旋式中尺度涡影响频率要大于气旋式中尺度涡的影响频率,主要影响区域大致在200 m等深线以内海域。     

南海西部中尺度暖涡环境下汇聚区声传播效应分析

应用高斯束射线模型对南海西部中尺度暖涡环境下的汇聚区声传播效应进行了分析.结果表明,暖涡引起的声速场环境变化和海底地形变化的双重效应使汇聚区声道出现了复杂的变异.当水深大于临界深度时,涡引起的环境变化起主要作用.对于暖涡结构,涡中心产生的汇聚区距离最远;声波从涡中心向外侧传播时,汇聚区距离逐渐变小;声波从涡外侧向中心传播时,汇聚区距离逐渐变大.当水深小于临界深度时,海底地形变化起主要作用,地形变浅使汇聚区声道出现"截断效应",声道中的能量迅速衰减.在暖涡西侧,声速场的水平非均匀性与陆坡式的地形对声传播起着相反的效应.与声速结构不随距离变化的情况相比,暖涡环境使陆坡地形临界深度附近的汇聚区声道结构发生了明显的变异.     

南海中尺度涡的季节和年际变化特征分析

以11a(1993—2003年)TOPEX/Poseidon、Jason和ERS1/2高度计的融合资料为基础,统计了南海中尺度涡的时空分布,分析了南海中尺度涡的季节和年际变化,并结合QuikSCAT、ERS1/2风场资料初步探讨了南海中尺度涡形成的可能机制。研究结果表明,南海中尺度涡存在明显的季节和年际变化,而季风强迫是这种变化的主要驱动因素。冬季冷涡(气旋涡)主要分布在吕宋岛西北和越南东南海域,而暖涡(反气旋涡)主要在18°N以北出现。春季暖涡在南海中部开始出现并得到充分发展。夏季暖涡明显多于冷涡,暖涡主要分布在越南东南和吕宋岛西北海域,而冷涡分布于越南以东和南海东北部。秋季冷涡主要分布在越南沿岸,暖涡则分布在南海东北部;11a海面高度异常均方根的时空分布变化也显示了南海中尺度涡存在较强的年际变化。     

越南离岸流跨海盆特征初步分析

为了更加清晰地分析南海的环流结构,本文利用南海表层卫星跟踪漂流浮标轨迹,结合卫星高度计资料,分析了南海中、南部跨海盆尺度海流。结果表明,2011年9~10月,越南沿岸流向南,并分别在11.5°N和8.5°N(等深线出现弯曲处)转向东形成越南离岸流。之后,这支离岸流在11°~16°N呈现蛇形路径,从越南东岸跨越南海南部海盆到达菲律宾西岸。分析卫星高度计数据,结果表明,秋季南海中北部被气旋式环流控制,气旋式环流南部为东向流,可从越南东部一直到菲律宾沿岸,从而决定了越南离岸流跨海盆的特征。越南离岸流的蛇形路径主要是由反气旋-气旋-反气旋-气旋交错出现的中尺度涡决定的。     

进入中国南海的黑潮脱落中尺度涡的特征——基于OFES模式数据

自黑潮脱落并由吕宋海峡进入中国南海的中尺度涡(简称脱落涡旋)对黑潮与南海的水体交换、热量及物质输送等过程均有十分重要的作用。基于1993—2013年OFES(OGCM for the Earth Simulator)模式数据产品,分析研究了脱落涡旋的统计特征及其温盐流三维结构,并与卫星观测结果进行对比分析。OFES模式的海表面高度数据和卫星高度计数据的统计结果都表明气旋式脱落涡旋(脱落冷涡)绝大部分在黑潮西侧边缘生成,反气旋式脱落涡旋(脱落暖涡)则大部分在黑潮控制区(包括黑潮流套区)生成,脱落暖涡的数量远多于脱落冷涡的。OFES模式数据得到的脱落涡旋个数和出现频率较卫星观测结果要明显偏低。此外,由OFES模式数据得到的脱落涡旋三维结构表明,黑潮控制区和黑潮西侧边缘生成的脱落冷涡的流场垂向影响深度差异较大,而脱落暖涡的流场垂向影响深度一般达水深1000 m以深,脱落涡旋的位势温度的垂向影响深度与该涡的流场垂向影响深度相当,其盐度的垂向影响深度则较浅;脱落涡旋的温盐结构受黑潮的影响较大。     

冬季台湾西南海域一对冷、暖中尺度涡的同化模拟研究

基于改进的1/30°分辨率的南海业务化预报系统,利用集合最优插值(En OI)同化方法对南海北部中尺度涡进行了同化模拟研究。模拟结果准确再现了2013年冬季发生在台湾岛西南海域的一对冷、暖中尺度涡的生成及传播过程。分析暖涡和冷涡成熟时期的垂向结构发现:暖涡中心温跃层深度超过200 m,而冷涡中心温跃层深度小于150 m;暖涡和冷涡经向和纬向流速均存在不对称性,相邻一侧流场强度明显偏强,对应较强的水平流速切变。上述特征与同时期南海中尺度涡观测实验结果基本一致。对暖涡和冷涡生成机制的分析印证了暖涡是由黑潮流套脱离生成的观点,同时指出冷涡是暖涡北侧较强的气旋式流速切变及西南向海流产生的离岸输运共同作用产生的。