根据漂流浮标资料对黑潮15m层流路及流轴特征的分析

利用1979-02—2012-03共33a的水帆位于15m层的Argos漂流浮标资料,绘制黑潮流系15m层的多年年平均和月平均流场,运用特征线方法计算得到黑潮流轴,定义黑潮流动路径的边界为流速大小20~30cm/s的过渡性区域。结果显示:黑潮多年年平均流路大致是一个以(13°30′N,142°00′E)为圆心、2 235km为半径的直角弧段,其在吕宋海峡、台湾东北、九州西南及伊豆海岭附近海区发生气旋式弯曲前先进行反气旋式弯曲调整,弯曲处出现的路径开口主要是支流的并入或分支的流出;黑潮流轴整体性偏向黑潮左边界,其中在吕宋岛东北至台湾以东海域最为显著,在本州岛以南海域次之,而在东海段基本居中;黑潮流路上的流速在总体上由南向北呈增大趋势,但并非沿流路持续性逐渐增加,而是呈现出较平直流段的大流速区和弯曲调整流段的低流速区相互交错的状况,其中四国岛以南至伊豆诸岛以西流段的流速为最大。多年月平均流场显示,2月,5月,8月和11月这4个月份是黑潮流路和流轴发生变化的重要转折期,而1月,4月,7月和10月这4个月份则是各季节的代表月份。其中,冬季月份的黑潮流路和流轴最为曲折,向边缘海发生显著入侵;夏季月份的黑潮流路和流轴最为平直,左侧伴随有北向流动;春、秋两季的过渡性特征则比较明显。     

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。     

反映台湾以东黑潮流量变化的海表面高度关键区域的确定

根据HYCOM模型结果,主要分析了台湾以东黑潮流量年际变化和海表面高度变化的相关性。得出黑潮流量的年际变化和台湾以东123°E~125°E,24°N~25°N区域的海表面高度年际变化相关性最好,而且相关系数可这0.8左右。在季节l生变化上,二者总体变化趋势也是比较一致的,但黑潮流量的变化滞后该区域海表面高度1个月左右。黑潮流量整体随时间的变化与该区域海表面高度的相关性也可达到0.73。因此可以看出,这个区域的海表面高度变化可以反映黑潮流量的变化趋势,本文定义这个区域为关键区域,这是对以往利用基隆和石垣两站水位差异常回归得到黑潮流量变化的研究方式的一种较大改进。通过分析影响关键区域海表面高度变化的机制,可以进一步得出影响黑潮流量变化的因素,从而对其进行预测。     

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。     

台湾以东表面黑潮流量与涡旋场相互作用研究

本文基于法国空间局AVISO中心提供的1993年~2015年的卫星遥感海面高度和海表流场逐日资料，分析了台湾以东表面黑潮流量及其邻近海域的涡旋场（海面高度异常），得到了台湾以东表面黑潮流量和涡旋场的四个主要周期，并研究了不同对应周期的黑潮表面流量及其邻近涡旋场之间的相互作用关系。论文主要结论如下：（1）基于小波分析法，分析了台湾以东表面黑潮流量及其邻近的涡旋场，发现两者都具有明显的季节、年和年际变化周期。对于表面黑潮流量，除了具有182天（0.5年）和365天（1年）的显著周期外，还存在860天（2.35年）和2472天（6.8年）左右的较为明显的周期。涡旋场也相应地存在200天（0.55年）、374天（1年）、889天（2.43年）和2374天（6.5年）四个较明显的周期，但在不同的纬度存在一定差异；（2）基于相关分析和因果分析法，分析了以上四个周期内表面黑潮流量及其邻近涡旋场的相关性，揭示了黑潮与涡旋在不同周期区间、不同纬度相互影响关系的差异。     

台湾以东黑潮的低频变化及机制研究

本文基于AVISO（Archiving, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data）1993-2015年间的海表面绝对动力高度数据,研究了台湾以东黑潮的低频变化特征,并探讨了影响其变化的机制。结果表明,台湾以东多年平均的黑潮流幅值约为136 km,表层流量值约为7.75×104 m2/s,对应的标准差分别为28 km和2.14×104 m2/s。台湾以东黑潮不仅具有显著的季节变化特征,还具有显著的年际变化特征。功率谱分析结果表明,台湾以东黑潮表层流量具有1 a和2.8 a的显著周期。空间上,台湾东南部黑潮的年际变化幅度比东北部强烈。相关性及合成分析结果表明,台湾以东黑潮的年际变化与PTO（Philippines-Taiwan Oscillation）之间存在显著的相关性。PTO年际震荡所导致的副热带逆流区反气旋式涡旋与气旋式涡旋的相对强度是影响台湾以东黑潮年际变化的主要动力因素。     

台湾以东黑潮流量的年际变化特征

利用长时间序列的石垣和基隆两个验潮站的海平面高度记录(18年)计算了台湾以东的黑潮流量，并结合风应力资料(SODA)，探讨了台湾以东黑潮流量的年际变化及其和风应力旋度的关系。台湾以东黑潮流量的峰值出现在1980—1981、1982—1983、1986、1988及1991年。低值出现在1984、1990、1993—1995年。小波分析结果显示，台湾以东黑潮流量具有2—5年的显著周期(峰值在2年和5年)；台湾以东北太平洋区域风应力旋度具有2—7年的显著周期(峰值在3年和6年)。在1980—1991年间，黑潮大弯曲频繁发生，台湾以东黑潮流量偏大，与台湾以东太平洋区域风应力旋度间的关系较好；而在1991—1995年间，没有黑潮大弯曲发生，台湾以东黑潮流量偏低，与台湾以东太平洋区域风应力旋度间的关系较差。     

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。     

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,穿越吐噶喇海峽进入日本以南海域、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峽,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。     

东海黑潮活跃区表层流场的半年内时间尺度变化研究

利用高时空分辨率的资料,对东海黑潮表层海流的半年内时间尺度变化特征进行了分析研究,得到主要以下结论:(1)东海黑潮表层海流在台湾东北海区和吐噶喇海峡附近海区存在着最为显著的变化;(2)那里的表层海流都存在半年内时间尺度的变化,其谱峰主要在50~70d及90~140d两个频段内,两个准周期变化的基本特征都是异常气旋涡和反气旋涡的准周期转换;(3)异常气旋涡和反气旋涡的活动都与东海黑潮在两个海区的流轴变化相联系,气旋涡与黑潮流轴在该海区的向东南退缩相伴,而反气旋涡与黑潮流轴在该海区的向西北推进相伴;(4)初步分析表明,在台湾东北海域导致50~70d变化的异常涡旋主要源于黑潮自身存在的中尺度过程,而90~140d的变化则主要受从台湾以东传来的中尺度涡影响。类似地,吐噶喇海峡附近的黑潮海流同样在50~70d及90~140d两个频段内存在显著的准周期变化,回归分析表明,导致50~70d变化主要源于上游黑潮海流的中尺度过程,而90~140d的变化则主要受琉球群岛以东传来的中尺度涡影响。     

Movement of the Kuroshio axis to the northeast shelf of Taiwan during typhoon events

We investigated the movement of the Kuroshio axis on the northeast shelf of Taiwan associated with the passage of typhoons, using sea surface current data observed by the ocean radar system on Yonaguni and Ishigaki islands. First, we examined daily Kuroshio axis variation on the northeast shelf of Taiwan during typhoon events. The ocean radar data showed that the Kuroshio axis moved onto the shelf after passages of typhoons. The Kuroshio moved onto the shelf and stayed there after the passage of Typhoon Hai-Tang; while the Kuroshio maintained this pattern, southerly wind blew continuously for 4 days. The mean current speed northeast of Taiwan after the typhoon's passage increased by 18 cm s⁻¹. In addition, the sea level difference between two satellite altimetry tracks east of Taiwan increased by 14.4 cm. These results suggest that coastal upwelling east of Taiwan caused by the southerly wind generated an east–west sea level difference that, in turn, generated a northward geostrophic current. This current could have enhanced the Kuroshio east of Taiwan, and pushed it onto the shelf.     

The Kuroshio East of Taiwan and in the East China Sea and the currents East of Ryukyu Islands during early summer of 1996

Using hydrographic data and moored current meter records and the ADCP observed current data during May–June 1996, a modified inverse method is applied to calculate the Kuroshio east of Taiwan and in the East China Sea and the currents east of Ryukyu Islands. There are three branches of the Kuroshio east of Taiwan. The Kuroshio in the East China Sea comes from the main (first) and second branches of the Kuroshio east of Taiwan. The easternmost (third) branch of the Kuroshio flows northeastward to the region east of Ryukyu Islands. The net northward volume transports of the Kuroshio through Section K₂ southeast of Taiwan and Section PN in the East China Sea are 44.4×10⁶ and 27.2×10⁶ m³s⁻¹, respectively. The western boundary current east of Ryukyu Islands comes from the easternmost branch of the Kuroshio east of Taiwan and an anticyclonic recirculating gyre more east, making volume transports of 10 to 15×10⁶ m³s⁻¹. At about 21°N, 127°E southeast of Taiwan, there is a cold eddy which causes branching of the Kuroshio there.     

The Kuroshio east of Taiwan and the currents east of the Ryūkūy-guntōduring October of 1995

On the basis of hydrographic data obtained during two October cruises of 1995, a modified inverse method is used to compute the Kuroshio east of Taiwan and the currents east of the Ryukyu-gunto.The net northward volume transport(VT) of the Kuroshio through Section TK₂-K₂ southeast of Taiwan is about 57.8×10⁶ m³/s.There are four current cores of the Kuroshio at Section TK₂-K₂.Its main core is near the south of Taiwan, and its maximum speed is about 257 cm/s at the surface.After the Kuroshio flows through Section TK₂-K₂, there are three branches of the Kuroshio.The main branch of the Kuroshio flows northward into Section TKa east of Su''ao.The second branch of the Kuroshio flows northward through Section TKa and then enters the East China Sea through the region between Yonakunijima and Iriomote-shima.The net northward VT of the Kuroshio through Section TK4 is about 21.6×10⁶ m³/s.The eastern branch of the Kuroshio flows northeastward through the region between a stronger cyclonic eddy and a recirculating anticyclonic gyre, and then flows continuously northeastward to the region east of the Ryūkyū-guntō and becomes a part of the origin of the western boundary current east of the Ryūkyū-guntō.Another part of the origin of the western boundary current east of the Ryūkyū-guntō comes from a recirculating anticyclonic gyre.From the above, in the regions east of Taiwan end east of the Ryūkyū-guntō the pattern of circulation during October of 1995 differs from the pattern of circulation during early summer of 1985.There are several eddies of different scales in this computational region.For example, there is a meso-scale stronger cyclonic eddy whose center is located at about 23°N, 124°20''E.     

利用被动示踪物模拟对黑潮入侵南海的数值研究

由于缺少观测数据和对黑潮水准确定义,很难识别出从太平洋入侵到南海的黑潮水团。本文基于一个经过观测验证的三维模式MITgcm,利用被动示踪物标记黑潮水,研究了入侵南海的黑潮水的时空变化。研究表明,在冬季,黑潮水入侵的范围最广,几乎占据了18°N-23°N和114°E-121°E的区域;并有一个分支进入台湾海峡;黑潮入侵的范围随深度增加逐渐减小。在夏季,黑潮水被限制在118°E以东,且没有分支进入台湾海峡;入侵的范围从海面到约205米是增大的,之后随深度增加逐渐减小。通过分析从2003年到2012年黑潮入侵的年际变化,与厄尔尼诺年和正常年相比,冬季黑潮入侵后向台湾海峡的分支在拉尼娜年是最弱的,这可能与中国大陆东南方向的风应力旋度有关。通过吕宋海峡的黑潮入侵通量（KIT）是西向的,其年平均值约为-3.86×10⁶ m³/s,大于吕宋海峡通量（LST,约-3.15×10⁶ m³/s）。250米以上的KIT约占了全深度通量的60-80%。此外,从2003年到2012年KIT与Niño 3.4指数的相关系数到达0.41,小于LST与Niño 3.4指数的相关系数0.78。     

Analysis of sea surface height variabilities in the Kuroshio Current region by using Geosat altimeter data

INTRODUCTIONBeing a current of high temperature and high salinity, the Kuroshio carries a large amount ofheat from low latitude tropical ocean to high latitude ocean, and plays an imPOrtant role in theheat balance in East Asia. The variability of the Kurosl,io can affect the climate of East Asia, aswell as the ocean environment and the fishery resources. A lot of studies showed that the variabilitiies of the Kuroshio were related to the global changes especially to the onset of ENSO.…     

台湾东北黑潮入侵东海陆架强度的变化规律:持续一年的ADCP现场流速观测

本文利用台湾东北陆坡附近海域持续一年的多普勒流速剖面仪(AcousticDopplerCurrent Profilers,ADCP)定点深水测流数据提取了观测站点处黑潮跨陆坡入侵强度的时间序列,并与美国海军混合坐标海洋模式(HybridCoordinateOceanModel,HYCOM)分析数据中提取的观测站点处以及台湾东北陆坡东西区段黑潮入侵强度的时间序列进行了对比研究。研究结果显示黑潮在观测站点处的跨陆坡入侵强度存在显著的季节和季节内变化特征,并且与台湾东北黑潮主轴位置的摆动有较好的对应关系,黑潮主轴东(西)移,则黑潮在台湾东北陆坡西段及观测站点处的入侵显著减弱(增强),而在台湾东北陆坡东段的入侵显著增强(减弱)。此外,观测站点处黑潮跨陆坡入侵强度的时间序列还显示出较强的10d和20d左右的短周期信号,其中10d的周期信号对应着东海黑潮斜压不稳定波动的特征周期,而20d的周期信号则体现了台湾东北附近海域局地涡旋的短期变化。     

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.     

The Kuroshio Extension Front from satellite sea surface temperature measurements

The position and strength of the surface Kuroshio Extension Front (KEF), defined as the sea surface temperature (SST) gradient maximum adjacent to the Kuroshio Extension (KE) axis (approximated by a specific SSH contour consistently located at, or near, the maximum of the SSH gradient magnitude), have been studied using weekly, microwave SST measurements from the later 1997 to early 2008. The mean KEF meanders twice around ∼36°N between the east coast of Japan and 153°E. It then migrates southeast to ∼34°N, just before reaching the Shatsky Rise (∼158°E), then progresses mostly eastward. Spatially, the KEF is strongest near the Japan coast, while it is seasonally strongest in winter and weakest in summer. Low-frequency variations of its strength, most notably in its upstream region, can be related to the known bimodal states of the KE. During 2003–2005, when the KE was in its stable state, the winter KEF SST gradient exceeded 10°C/100 km.