源区黑潮研究进展

黑潮(Kuroshio)作为太平洋上一支强大的西边界流,起源于菲律宾以东海域,经吕宋海峡,从台湾以东进入东海,穿越吐噶喇海峡进入日本以南海域,最后汇入北太平洋环流。本文作者所指源区是从菲律宾的吕宋岛以东至我国台湾岛以东之间,在此区域黑潮流经吕宋海峡,流态发生显著变化,是近几年来各国学者研究的重点。关于菲律宾以东黑潮的研究较少,作者重点阐述吕宋海峡处和台湾以东黑潮的研究进展。一、吕宋海峡处黑潮吕宋海峡由巴士海峡、巴林塘海峡和巴布延海峡三个海峡组成。该区属于副热带海洋性气候,具有明显的季风特点。吕宋海峡靠近台湾一侧的…     

东海黑潮及琉球群岛以东海流研究进展

东海是西太平洋的一个边缘海,它西部有广阔的大陆架,东面以九州岛、琉球群岛(由奄美诸岛、冲绳诸岛、先岛诸岛组成)和台湾岛连线为界,具有较深的海槽。黑潮是一支高温、高盐、高流速的西边界流,它起源于菲律宾以东海域,流经台湾东岸进入东海,沿东海大陆架外缘向东北向流动,穿越吐噶喇海峡返回太平洋。通常的把自台湾东北端起至吐噶喇海峡一段称为东海黑潮。此外,在琉球群岛以东海域也常年存在一支稳定的西边界流,称为琉球海流。对于东海黑潮和琉球海流的研究,主要起步于20世纪80年代,通过进行中日联合调查研究、中日副热带环流调查研究等,取…     

理想台风驱动的涡旋对吕宋海峡黑潮影响的数值研究*

吕宋海峡以东即北太平洋热带地区常年存在着大量的涡旋,这些涡旋在向西运动的过程中遇到吕宋海峡黑潮后是否会穿越黑潮进入南海值得研究。文章用数值模式来模拟吕宋海峡的黑潮以及吕宋海峡以东的众多涡旋,结果表明没有一个涡旋可以穿越吕宋海峡进入南海。在此基础上引入了一个理想台风风场,通过风应力旋度的形式驱动出强劲的气旋式和反气旋式涡旋,这两个涡旋分别添加在源区黑潮附近,也是在源区黑潮流量最小的8月。以往研究表明,黑潮流量小而涡旋强劲的时候涡旋容易穿越吕宋海峡进入南海,但由何种原因产生的涡旋可以穿越吕宋海峡难以确定;而文章的数值计算结果表明,即使在黑潮较弱的夏季8月,由风应力旋度产生的中尺度涡,无论是气旋式还是反气旋式,都受到了吕宋海峡的阻挡而难以穿越。     

东海黑潮及琉球群岛以东海流研究进展

东海是西太平洋的一个边缘海,它西部有广阔的大陆架,东面以九州岛、琉球群岛(由奄美诸岛、冲绳诸岛、先岛诸岛组成)和台湾岛连线为界,具有较深的海槽。黑潮是一支高温、高盐、高流速的西边界流,它起源于菲律宾以东海域、流经台湾东岸进入东海,沿东海大陆架外缘向东北向流动，穿越吐噶喇海峡返回太平洋。通常的把自台湾东北端起至吐噶喇海峡一段称为东海黑潮。此外,在琉球群岛以东海域也常年存在一支稳定的西边界流,称为琉球海流。 对于东海黑潮和琉球海流的硏究,主要起步于20世纪80年代,通过进行中日联合调查研究、中日副热带环流调查研究等,取得了许多重要成果,苏纪兰(1994)、袁耀初(2000，Yuan,2006)、管秉贤(2002)等人都做过评述。本文基于以上研究评述,主要叙述200年以来对东海黑潮及琉球海流的硏究新进展。     

西北太平洋反气旋涡的Argos浮标观测结果分析

结合卫星高度计异常资料和2003年10月上旬投放在西北太平洋的25个Argos表层漂流浮标资料,分析观测海域的中尺度涡特征及浮标漂移路径上的温度和流速变化,结果表明:(1)7个浮标受强劲的黑潮流影响直接进入台湾岛以东黑潮表层的主流轴;(2)16个浮标在反气旋涡内旋转,并随中尺度涡向西运动,到达黑潮的东边界,由于中尺度涡旋的消亡,浮标脱离其影响后由黑潮带动向东海运动,浮标的移动轨迹呈螺线型;(3)仅有2个浮标在(123°E、20°N)附近通过吕宋海峡进入南海,且41490号浮标受台湾岛西南外海反气旋涡的影响作了2周旋转后再进入南海。比较分析表明,黑潮在冬季应该存在入侵南海的分支,但浮标能否顺利进入南海受多种随机因素控制,如风生流、潮流和波浪等。另外,西北太平洋向西传播的中尺度涡难以越过强劲的黑潮流屏障继续向西传播通过吕宋海峡进入南海。     

台湾以东中尺度涡对黑潮入侵东海路径的影响

利用AVISO数据集的卫星高度计资料,分析了中国台湾以东中尺度涡的时空特征,通过具体的中尺度涡实例探讨了其对台湾以东黑潮路径的影响。研究表明气旋式中尺度涡在春夏季节的数目要少于反气旋式中尺度涡,在秋冬季节气旋式涡旋个数则多于反气旋涡;并且台东以东区域涡旋传播存在多种路径,涡旋的存在对台湾东北部黑潮入侵东海的路径具有重大影响,特别是2004年夏季台湾以东区域存在多个涡旋,相应的吕宋海峡黑潮主轴向东偏移明显,台湾东北黑潮入侵东海的路径发生了显著变化。     

吕宋海峡流场季节变化的数值模拟

基于海洋模式HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model),利用大小区嵌套技术,分别对全球海洋和西北太平洋进行了网格嵌套数值模拟,研究了吕宋海峡海域环流场的季节性变化。考虑全球海洋环流影响的西北太平洋模式,成功地刻画了黑潮的流结构及季节变化。吕宋海峡海洋环流流场在不同深度处差异较大,存在着明显的季节变化。黑潮入侵南海主要发生在500m深度以上,冬季最明显,夏秋两季不明显。在500m层常年存在一支南海暖流流入西北太平洋,在800m层南海暖流消失。一年四季黑潮主要通过吕宋海峡的南部和中部进入南海。1 000m层流场表明,黑潮主要通过吕宋海峡的中部入侵南海。在800~1 000m处主要是黑潮水流入南海。     

基于海洋模式数据的吕宋海峡输运量和菲律宾黑潮流量关系的分析

利用全球涡分辨率海洋环流模式OFES的60年(1950—2009)输出资料,用流速资料计算了吕宋岛东侧18°N断面黑潮上游流量(Kuroshio Transport,KT)和120.5°E断面吕宋海峡输运量(Luzon Strait Transport,LST)。研究表明,KT和LST存在四种情况,即:(1)KT大LST小、(2)KT大LST大、(3)KT小LST小和(4)KT小LST大,分别占其总数的34%、11%、13%、42%。合成分析证实:一般情况下,KT大对应黑潮跨越吕宋海峡流态,此时LST较小;KT小时,地转β效应迫使黑潮向西入侵吕宋海峡,此时LST大。然而,吕宋岛东侧和台湾东南沿岸的涡旋常削弱黑潮在吕宋海峡处流量,造成KT大时黑潮亦入侵吕宋海峡,从而出现KT大LST大的情形;太平洋一侧的异常高海表高度诱发吕宋海峡处强地转流,造成KT虽小而黑潮在吕宋海峡处仍是跨越流态,因而LST小。结果表明,LST不仅受KT影响,亦受局地涡旋和海表高度的重要控制。     

基于漂流浮标观测分析日本福岛以东表层海洋物质的散播轨迹

认识海洋中的物质如何散播对于理解海洋环境变化和人类活动污染在海洋中的扩散过程具有非常重要的意义。利用历史海表漂流浮标观测数据,对日本福岛以东海域的表层物质散播轨迹进行了拉格朗日示踪分析和观测模拟试验研究。结果发现,福岛以东海域海表浮标的散播路径主要分为东、南两支,其中速度较快的东支为主要通道,沿黑潮延伸体汇入北太平洋流,最短用时大约22个月即可到达北美西海岸;南支则沿黑潮延伸体以南的大范围南向流向西南方向运移,速度较慢且明显受涡旋活动影响,最快大约5个月即可到达吕宋海峡和中国台湾以东海域,进而进入南海和东海等中国近海海域。通过开展观测模拟试验,发现海表浮标散播的概率密度分布呈现以福岛附近海域为核心、向西南和正东方向递减扩展的形态,其中,到达中国近海的浮标主要通过吕宋海峡进入。文章详细讨论了研究结果的局限性、不足之处,以及因基于大量现场观测而具备的重要参考价值。     

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。     

PN断面东海黑潮的地转经验模态分析

基于东海PN断面近50年的历史水文数据,本文中作者应用一种斜压流函数空间投影的方法分析冲绳海槽北部黑潮水团的季节性和年代际变异.诊断生成的地转经验模态(GEM)显示黑潮中层水的盐度在夏季相对较低,春季达到最高.通过比较1987年之后CTD数据生成的GEM场与1987年之前BOttle数据生成的GEM场,得以证实黑潮的年代际变化特征,即黑潮表层水近20年来温度升高而盐度减小,同时发现黑潮热带水具有盐度增加而中层水具有盐度减小的趋势.     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用1个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北部及台湾海峡环流的影响，结果为：（1）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在；在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着1个气旋涡；（2）以黑潮为驱动机制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成。另外，模式体现黑潮南海分支、南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸大陆架坡折区底形效应的重要性；（3）以风应力及黑潮入流作为联合驱动机制时，模式的结果似为第1，2种情形结果的叠加。     

冬季中国海涡旋和逆风海流的数值实验

用一个正压太平洋区域模式做了些数值实验，考察了黑潮、海底地形和岛屿对中国海海流，特别是对南海暖流的影响。计算结果表明：在南海暖流和一些涡旋的形成机制当中，中国海的大陆架地形起着主要的作用。黑潮在巴士海峡的分支或入侵对南海暖流有着重要的影响，但并不是南海暖流得以形成的根本原因。另外，关于冬季南海暖流的驱动机制和水的来源问题，根据数值试验得到的一些结果也做了一些初步分析。     

应用对应分析法划分夏季东海水团的初步研究

本文综合分析四个断面16个标准层的因子点聚,表明在整个海区有九个水团,即:黑潮表层水、黑潮次表层水、黑潮中层水、黑潮深层水、大陆沿岸水、台湾暖流水、黄海水、对马暖流水和东海混合水,前6个水团是该海区的主要水团。本文还详细讨论了每个水团的分布特征。     

2003年度东海暖流的分析

由黑潮派生的各种暖流对东海而言是重要的热能来源,它们的态势会极大地影响东海的温度分布,从而影响到生态系统的变化和发展.通过对2003年度东海暖流主干温度、暖舌前锋位置进行空间分析,并与历史状况比较,结果表明在2003年春夏黑潮和对马暖流的温度和势力与常年差不多,台湾暖流及黄海暖流比常年要弱一些;夏初各暖流都出现了较大幅度低于常年的状况,先是黑潮,然后台湾暖流、对马暖流最后是黄海暖流.而秋冬两季除黄海暖流只比常年略强一些外,各暖流均呈强势,不但温度较高,而且暖舌的伸展距离比常年有不同程度增加.特别是黑潮、台湾暖流和对马暖流在冬季都接近历史最强水平,而相对较弱的黄海暖流也比多年平均略强一些.     

黄、东海域春季水团的划分、判别与分析

本文对黄、东海邻接海域5—6月份的水团进行了划分和分析。水团的划分是用经过改进的逐步聚类分析法。对划分的结果,再用Bayes多组判别方法进行判别分析检验。证实所划出的11个水团,具有统计学要求的差异显著性,回代判别成效高达90％以上,说明划分是有实际意义的。这11个水团是:沿岸冲淡水(D),黄海表层水(Y),黄海底层冷水(YC),黄—东海混合水(YE),东海表层水(E),东海次表层水(EU),黑潮表层水(KS),黑潮次表层水(KU),黑潮次—中层混合水(KM),黑潮中层水(KI)和黑潮深层水(KD)。 用地理学和统计学的方法,对各水团进行了综合分析。给出了各水团特征的统计指标,讨论了它们的形成机制与分布变化特点。可将它们归并为三个水系:冲淡水系;混合水系和黑潮水系。对各水系、水团之间的相互关系进行了讨论,指出它们具有逐级变性的明显的规律性。     

东海黑潮水团的初步分析

本文根据CSK和JMA的1302个观测站次的实测资料1),对九州和琉球群岛以西，水深大于200米的东海黑潮区域内的水团进行分析。 研究海区的最大水深约2719米。1000米等深线仅在冲绳岛和宫古岛之间海峡折入太平洋,说明该海峡是研究海区和太平洋深层水交换的重要通道。1500米等深线在研究海区的南部呈现封闭曲线,反映出该海区水深大于1500米的深层水具有一定的“弧立性”。 须田皖次(1930,1931,1938)、宇田道隆(1930,1941)、安井善一(1932)、肥沼宽一(1938)、辻田時美(1950)、永井正男(1952)、赤松英雄(1952)、山野省三(1952)、加藤威夫(1957,1959)、毛汉礼等(1964)、A.M. Xapqehko(1968)、二谷颖男(1972)、西田英男等(1978)、佐原勉等(1979)和其他海洋学家都对研究海区的水团进行过一些研究,但都没有进行比较完整的分析。     

长江口区全新世古环境变化及其对黑潮变动的响应

将长江口区古环境变化的历史资料与冲绳海槽黑潮演变的沉积记录进行直接对比，确定了全新世百、千年尺度的气候波动和短期事件与长江口区生存环境变化的时间序列，发现人类社会的历史进程与自然的发展（气候波动）具有一定的对应关系，如黑潮增强、气候温暖时期适宜农业发展和社会稳定，而黑潮减弱、气候变冷时期容易发生人类迁徒和社会动荡。这不仅对于揭示全球气候演变机制，特别是短期气候事件至关重要，而且对于了解人类生存环境的变化趋势也具有相当重要的意义。     

利用拉格朗日方法探究黑潮近岸分支流在2019年春季的起源深度

基于ROMS (regional ocean modelling system)模式模拟出2019年春季东海以及临近海域的环流结构和温盐分布。利用拉格朗日方法定量地研究了2019年春季黑潮近岸分支流在台湾以东起源的深度在100—450 m范围内,平均深度约260 m。通过针对台湾海峡流和台湾以东黑潮强度的敏感性实验,进一步得出结论,增大(减小)的台湾以东黑潮流速会减小(增大)黑潮近岸分支流的强度。而增大(减小)的台湾海峡流流速会增大(减小)黑潮近岸分支流的强度。同时,增大(减小)的台湾以东黑潮流会减小(增大)黑潮近岸分支流起源的平均深度。增大(减小)的台湾海峡流流速也会减小(增大)黑潮近岸分支流起源的平均深度。相关结论可为台湾东北黑潮入侵东海变化规律的研究提供参考。