台湾以东及东海黑潮调查研究的主要动向及结果

本文阐述台湾以东及东海中黑潮调查研究的情况.但本文不拟就此作一全面的历史性回顾,而是着重介绍六十年代中期,即“黑潮及其邻近海域合作调查(CSK)”开展以来,特别是近几年来,这一海域黑潮调查研究的主要动向及结果.     

东海黑潮对台风过境的响应特征

文中调查了"威马逊"台风过境时东海黑潮对台风的响应特征,以海面高度异常(Sea Level Anomaly, SLA)和摩擦深度作为主要研究因子,利用艾克曼风生海流理论,得出了在"威马逊"台风过程中东海黑潮附近海域尤其是宫古海峡处的SLA值和摩擦深度的响应特征,发现了东海黑潮及其周边海域表层流场与海面高度异常值(SLA)之间的对应关系存在明显的季节性变化特征, SLA正负极值区对应的表层流场一般呈现反气旋型分布和气旋型分布,利用这一对应关系可以有效地分析判断在台风过程中东海黑潮及附近海域表层流场的响应特征。其结论对于东海黑潮流域的海洋环境分析和该区域的军事活动都有一定的参考价值。     

东海黑潮区浮游动物的生物量分布

本文分析研究中日黑潮合作调查(1986～1992年连续7年)在东海北部黑潮及其邻近海域采集的浮游生物样品,并就饵科浮游动物的生物量分布及其与海洋环境的关系,作概要总结.结果表明,调查区浮游动物生物量较低,年平均仅71.22mg/m3.生物量的季节变化不明显,盐度是影响调查区浮游动物生物量季节变化和年际变动的重要因素.东海黑潮锋和对马暖流锋在200m等深线附近海域,从北到南把调查区划分为东西两部分:在西部海域,生物量大于50mg/m3;在东部海域,生物量小于50mg/m3.不同生态类群浮游动物及其生物量的时空分布,基本上反映了调查区各个季节水文状况的基本特点.     

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.     

东海北部海水中硝酸盐(NO_3-N)的分布及其成因

本文根据“中日黑潮合作调查”在东海的调查资料,探讨了硝酸盐的分布特征,以及水文条件对其分布的影响,并比较了不同年份夏季硝酸盐的分布差异及其原因。分析表明,表层海水中硝酸盐分布明显受长江冲淡水影响,陆架区测值高于外海,冬季测值高于夏季; ５０ｍ ,１００ｍ 层上陆架、黑潮锋区存在着硝酸盐锋面,黑潮主干的摆动可能是影响锋面位置的主要因素     

东海北部海水中硝酸盐（NO3—N）的分布及其成因

本文根据“中日黑潮合作调查”在东海的调查资料,探讨了硝酸盐的分布特征,以及水文条件对其分布的影响,并了不同年份夏季硝酸盐的分布差异及其原因。分析表明,表层海水中硝酸盐分布明显受长江冲淡水影响,陆架区测值高于外海,冬季测值高于夏季;５０ｍ,１００ｍ层上陆架,黑潮锋区存在着硝酸盐锋面,黑潮主干的摆动可能是影响锋面位置的主要因素。     

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].     

东海温度锋的分布特征及其季节变异

根据１９３４－１９８８年东海水文观测资料，重点分析东海温度锋的分布特征及其季节变异，并结合近期中日黑潮合作调查研究成果，初步探讨温度锋季节变异和水团演变的关系，所得主要结论是：（１）东海不仅常年存在浙闽沿岸锋，东海北部陆架锋和黑潮锋，而且、春、夏两季，在东海南部还出现一条东海中部出架锋。（２）江海温度锋季节变化的特点是：冬季，锋的宽度和强度皆是表层最强，夏季，表层温度锋仅出现在浙江近岸小范围海域。     

中国东部边缘海冬季硅酸盐的分布特征及主要来源

利用2007年1～2月的调查资料,分析讨论了中国东部陆架边缘海(南黄海、东海)冬季硅酸盐的分布特征及其主要影响因素。结果表明:近岸海域硅酸盐的高值区位于受长江冲淡水影响的区域;东海的硅酸盐浓度高于南黄海。长江冲淡水和黑潮水是影响东海和南黄海硅酸盐分布的主要因素。黑潮中层水是东海陆架区硅酸盐的主要来源。     

东海黑潮周边中尺度涡的分布、运动规律以及生成机制

为了探究东海黑潮周边涡旋分布、形成机理及运动规律,基于法国国家空间研究中心(CNES)卫星海洋学存档数据中心(AVISO)的中尺度涡旋数据集展开了研究。首先,统计了近27年东海黑潮周边的涡旋分布,发现在黑潮弯曲海域产生了650个涡旋,在黑潮中段海域产生了271个涡旋,其中直径100~150 km之间的涡旋数量最多,涡旋振幅主要集中在2~6 cm。其次,分析了东海黑潮的运动路径和涡运动过程,结果表明,黑潮气旋式弯曲海域内侧易产生气旋涡,且移动路径较长,如台湾东北海域黑潮流轴气旋式弯曲处产生的涡旋,其平均位移达到了87.6 km;当反气旋式弯曲海域内侧产生反气旋涡时,涡旋往往做徘徊运动。黑潮中段海域的涡旋呈现出气旋涡在黑潮主轴西侧、反气旋涡在黑潮主轴东侧的极性对称分布特征,两类涡都沿黑潮主轴向东北方向移动。最后,结合再分析的流场、海面高度数据,讨论了涡旋运动规律和生成机制。黑潮弯曲处涡旋的生成与黑潮流体边界层分离有关,奄美大岛南部到冲绳岛西侧的黑潮逆流对黑潮中段海域涡的极性对称分布起到了关键作用,涡旋在运动过程中通常经历生长、成熟和衰变三个阶段。     

黑潮与邻近东海生源要素的交换及其生态环境效应

黑潮与东海生源要素的交换对东海的生态环境有重大影响,交换主要是经台湾东北部海域输送至东海陆架和通过日本九州西南海域由东海陆架向外海的黑潮输出两个通道。中国科学院海洋先导专项对黑潮与邻近东海生源要素的交换特征进行了系统的调查和研究,获得了一些新的认识:(1)在台湾东北部区域,碳主要以表层水-次表层水为载体输入,秋季的输入量高于夏季;黑潮溶解态营养盐的输入占据绝对主导地位,且以黑潮次表层热带水-中层水的输入为主,输入通量春季高于夏、秋季,可为东海春季水华提供一定的物质基础,但输入到东海的黑潮水其氮磷比与Redfield比值(16:1)接近,这些"正常水"——黑潮的输入显然对调和东海异常高的氮磷比有重要的作用,从而对东海的生态环境起到"稳定和缓冲"作用。所以,黑潮水对东海的输入不仅维持补充了东海生态系统运转所需的生源要素,更为重要的是缓冲了受人为影响强烈的东海海水的高氮磷比,使东海本已失常的营养盐结构向合适的氮磷比方向转变。因此,黑潮与东海生源要素的输入在一定程度上起着稳定和缓和东海生态环境的作用。(2)通过构建的海水Ba-盐度新指标体系,定量细致刻画了黑潮对东海生源物质在台湾东北部区域的输入范围和程度,黑潮次表层水从台湾东北陆架坡折处沿底部向北偏西方向入侵东海,其近岸分支可以入侵到浙江近岸,其黑潮次表层水占比仍可达到65%左右。垂直方向上,陆架外侧站位受黑潮次表层水的影响范围更大,黑潮水占50%比例位置可延伸至外侧TW0-1站位(122.59°E,25.49°N)表层,而内侧靠近大陆的站位则只限于陆架中部位置底层。     

中日两国科学家合作调查黑潮

1986年5月20日,国家海洋局第二海洋研究所和东海分局组成一支调查队,对东海黑潮主干及其邻近洋区开展了一次综合性海洋调查,日本气象厅派两名科学家参加了这次调查工作。这是中日黑潮联合调查研究计划中的一个组成部分。东海分局“实践”号调查船承担了此次海上调查任务。     

南沙群岛海域溶解氧垂直分布最大值的季节特征

根据“八五”、“九五”国家科技专项南沙群岛海域综合科学考察的现场调查资料,对南沙群岛海域溶解氧垂直分布最大值现象的分布特征、季节变化规律作了较为全面的分析和研究,同时比较了东海、黄海海域春、夏季溶解氧垂直分布出现的最大值现象及其特征.研究结果表明南沙群岛海域溶解氧垂直分布的最大值现象与我国东海、黄海海域的溶解氧垂直分布最大值现象无论在地理分布、深度、强度、季节性变化还是存在条件的特征化方面,均有着较大的差别.反映影响南沙群岛海域溶解氧垂直分布最大值形成的原因,均与东海、黄海海域溶解氧垂直分布最大值形成的原因有所不同     

E断面上黑潮温、盐特征

根据1965—1969年CSK(黑潮及其邻近海域合作调查)资料,初步分析了E断面上黑潮的温、盐特征及其变化,得出了温差分布与流量的关系。     

中、日黑潮合作调查完成首航任务

国家海洋局组织的中、日海洋学家参加的黑潮合作调查,已于1986年5月20日—6月30日胜利地完成了首航任务。调查海区为东海东北部海区,日本列岛以南海域。完成13条断面线,88个测站和3个测流浮标站,共获得各站海面气象要素、各层水温、盐度、     

泰利台风对台湾东北黑潮入侵东海陆架影响的研究

本文利用卫星高度计数据和分析数据,并结合同时期现场深水潜标的流速观测数据,研究了超强台风泰利过境前后台湾东北附近海域流场、位势密度场、位势涡度场以及黑潮入侵东海陆架强度的变化。分析结果表明,泰利台风通过改变台湾东北陆坡附近海域的流场、位势密度场,显著地削弱(增强)了西段(东段)陆坡附近的位势涡度梯度,从而使得西段(东段)陆坡黑潮入侵东海陆架的强度显著增强(减弱)。此外,本文还区分了台湾东北西部陆坡附近表层的跨陆坡“上凸型”位势涡度分布与次表层的跨陆坡“下凹型”位势涡度分布,并认为次表层的跨陆坡“下凹型”位势涡度分布也应作为台湾东北西部陆坡附近“位势涡度障碍”的重要组成部分。本文的研究结果揭示了大气中的台风过程对台湾东北黑潮入侵东海陆架产生显著影响的关键过程及机制,相关结论可为台湾东北黑潮入侵东海陆架变化规律的研究提供有价值的参考。     

东海黑潮途经海域岛屿测站表面海温年变化及年际变化特征

本文依据东海黑潮途经海域岛屿测站资料采用滤波、调和分析、能谱方法探讨了该海域表面海温年变化及其年际变化特征，并浅释了其物理机制。其结果表明：东海黑潮沿途海温年变化趋势十分相似，其数值特征较相邻海域变化缓慢，年周期分量占绝对优势；年际变化具有显著的３年和６～７年准周期变化，还存在１０～１１年和２０～２２年准周期趋势变化。这些准周期与某些大尺度海－气现象密切相关，在金球水文气象要素和现象的年际气候变化中具有普遍意义。文中指出了黑潮海域海温年际变化的直接原因应主要是黑潮暖流自身的变动，即它的流速流量的变化；还分析了对马暖流源地海域海温变化振动结构与黑潮海域的关联性、差异及其原因。     

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。     

东海南部水系分布和季节变化特征

利用中日黑潮联合调查研究期间“实践”号船１９８７年夏、冬季、,１９８８年春、秋季的实测资料对研究海域的水系分布及其季节变化进行了分析研究。研究结果表明：（１）与大陆沿岸水性质相近的Ⅳ类混合水秋、冬季分布在大陆沿岸、春、夏季的范围向外海扩展。（２）黑潮水与陆架混合水的边办位置（称为黑潮水左边界）大致位于１００－２００ｍ等深线之间,并随季节摆动,台湾东北海域,春季黑潮水边界靠达１００ｍ等深线,夏季靠近     

台湾以东黑潮及邻近东海水中的放射性核素及其对黑潮入侵的指示

根据2014年5—6月对台湾以东黑潮主流以及东海陆架海域的调查,研究了海水中放射性核素K-40、Ra-226和U-238的分布特征,并以放射性核素为指标定量评估了黑潮入侵东海的程度和范围。结果表明,黑潮主体放射性核素的含量有明显的层次差异,整体上看从表层至深层逐渐减小,K-40、Ra-226和U-238的含量范围分别为13.47—26.11、5.08—9.51和7.38—14.72m Bq/L。在台湾东部河流带来的陆源物质输入影响下,黑潮主流下游的放射性核素含量略高于上游。从水平分布上看,近岸海域放射性核素含量明显高于黑潮主流区,而长江口和杭州湾外也存在K-40和Ra-226的低值区,并且底层海水中更明显。海水的物理化学参数对放射性核素分布的影响不大,不同水团放射性核素的含量差异主要由陆源物质输入的不同引起。以放射性核素K-40、Ra-226以及温盐为指标,根据端元混合模型的计算结果显示,黑潮在台湾东北部涌升后,继续沿东北方向流动,并可入侵至长江口和杭州湾外,而福建近岸海域基本不受黑潮水的影响。放射性核素指标K-40和Ra-226可作为温盐参数的补充,用于指示黑潮入侵东海的程度和范围,并可结合温盐参数,用于多水团混合的半定量研究。