吕宋海峡海洋环流的基本特征

根据对高分辨率的并行海洋气候模式输出的较长时间序列的海面高度（ＳＳＨ）场的分析,推断在吕宋海峡附近海区常年存在吕宋海峡黑潮流套,该流套出现于吕宋海峡的中部和北部,表现为一个舌状的ＳＳＨ的高值中心自海峡东部的太平洋向西扩展到南海北部,大致到达１１０°Ｅ的位置,但其位置、形状、强度等表现季节变化,年际变化和季节内时间尺度变化的特征。在吕宋海峡东侧的大洋上,经常出现位置和范围时有变化的反气旋涡,与之对应,在ＳＳＨ的月平均经向和纬向剖面上,吕宋海峡东侧的大洋上有永久存在的ＳＳＨ高值中心。另外在１９９５年１～７月期间有一次完整的黑潮流环脱离黑潮主体并在南海北部向西南方向移动的过程。     

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。     

热带气旋过境期间黑潮流轴变化的初步分析

利用卫星高度计资料分析了热带气旋"艾碧"(Abe,9315)、"贝姬"(Becky,9316)、"莫拉克"(Morakot,0309)和"茉莉"(Melor,0319)对吕宋海峡及其附近海域黑潮流轴的影响。研究表明:1)吕宋海峡附近海域黑潮流轴容易受到热带气旋的影响而发生一定的变化。2)在热带气旋的作用下,黑潮流轴因中尺度涡的变异而变化;当吕宋海峡东侧的暖涡西移时,将使黑潮的流轴向西弯曲,有利于黑潮在该处的入侵。     

北赤道流分叉点及南海北部环流的研究进展

介绍了北赤道流分叉点、南海北部环流的一些研究成果,并就黑潮对南海的影响所作的研究进行了回顾.北赤道流分叉点的位置对于北赤道流系水体疏运变化及在黑潮和MC之间水体、热量、盐度输运的分配中起着重要的作用.北赤道流分叉点位置约在14.6°N上,分叉点位置随深度增加而北移.分叉点有明显的季节变化和年际变化,在春、夏季向南移动,而在秋、冬季则向北移动.年际变化与ENSO现象相关紧密,在El Nio事件NEC分叉纬度处于最北端,在La Nio事件处于最南端.对于分叉点位置的定量化研究,仍然需要更多的观测结果进行研究.季风和黑潮是影响南海北部环流的两种主要因素.南海北部上层流场主要由广东沿岸流、黑潮入侵流套、东沙海流、南海暖流和吕宋海流组成.除海盆、次海盆尺度环流外,受季风、黑潮和地形等因素的影响,南海表现出多涡结构.通过近些年的卫星观测和数值模拟的结果,人们对南海中尺度涡的认识大大加深,但要想模拟出风应力形成涡的机制,还需要提高风场和模式的分辨率.由于观测资料的限制,对南海流场的垂直结构、以及春-秋季季风转相时期的流场结构等还研究得较少.吕宋海峡水交换是西太平洋对南海影响的主要途径.黑潮在吕宋海峡附近的形变一直是有争议的热点问题,目前对于黑潮入侵有3种观点:(1) 认为黑潮经过吕宋海峡形成流套结构,并分离出中尺度涡影响南海流场、水团结构;(2) 认为黑潮有一直接分支分离出来进入南海形成黑潮分支;(3) 认为吕宋海峡水交换不属于以上两种情况,西太平洋对南海的水团输送另有机制.北赤道流分叉点在对黑潮的水体、热量、盐度输运的分配中起着重要的作用,黑潮对南海北部环流的影响可能与NEC的分叉点位置有关,但目前对NEC的分叉点位置与南海北部环流相关性的研究甚少.最后提出了对未来加强该方面研究的一些展望.     

南海北部次表层盐度的变化及其与北赤道流分叉点的关系

吕宋海峡是南海与外界水交换的重要通道,黑潮作为北太平洋最强的1支西边界流,在经过吕宋海峡时会对南海北部的环流和环境产生重要影响。本文用1991—2011年期间CTD断面实测资料和高度计资料,提取23.0~25.5 kg/m³等密度面之间的盐度极大值,研究了南海北部不同年月盐度极大值变化、黑潮入侵方式与强弱,以及盐度极大值变化与北赤道流分叉点南北移动的关系,结果表明:(1)黑潮入侵南海方式多样,既有分支形式,也有弯曲、流套形式。(2)不同年月间,黑潮入侵南海的强弱存在较大差别,120°E断面的次表层盐度极大值的变动可超过0.3。(3)北赤道流分叉点位置的南北变动对黑潮入侵南海的强弱具有重要影响:北赤道流分叉点位置偏北,黑潮入侵南海较强;北赤道流分叉点位置偏南,则黑潮入侵相对较弱。     

南海北部深水海域温度以及盐度的季节及年际变化特征

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)再分析资料,分析了南海北部深水海域温度及盐度的季节和年际变化特征,讨论了季节及年际变化时间尺度上黑潮通过吕宋海峡对南海北部温、盐场的影响.资料分析表明:南海北部深水海域温、盐场存在明显的季节及年际变化特征.在气候平均态下,吕宋海峡处黑潮对南海北部温、盐场的影响主要存在于119°E以东;黑潮对南海的入侵程度在冬季最大,可影响到118°E附近;在秋季最小.吕宋海峡以西的温度水平梯度在秋季最弱,而盐度水平梯度则在夏季最弱.在吕宋海峡处黑潮形变的南侧,温、盐场年际变化信号最强.通过EOF(Empirical Othorgnal Function)分析,发现南海北部深水海域盐度和温度场第一模态的最大变率均分布在吕宋海峡处黑潮形变的南部,且均具有2～5 a的年际变化周期.另外,在年际变化时间尺度上,南海北部深水海域盐度场受黑潮形变的影响较大,在黑潮流量大的年份吕宋海峡处盐度值较低,在黑潮流量小的年份吕宋海峡处盐度值较高,而温度场则和Nino3.4指数呈明显的负相关变化.     

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。     

入侵南海的黑潮流套及其脱落涡旋

将2003年、2004年和2005年秋、冬季在吕宋海峡投放的卫星跟踪漂流浮标(Argos)资料用于分析黑潮通过吕宋海峡时的流型。结果表明,秋、冬季黑潮表层流存在3种类型:北向型、西向型和流套-涡旋型,后两种入侵南海。统计分析指出吕宋海峡表层流进入流套-涡旋型路径的概率为0.23,黑潮流套的纬向尺度最大达210km,仅发生在恒春海脊西侧的台湾岛西南海域。黑潮流套仅是黑潮流分离的一部分,而非黑潮整体蛇形入侵南海,这与墨西哥湾的蛇形流不一样。在流套内西向流速大于东向流速,这可能是流套西向发展的原因之一,黑潮流套常可演变成脱落涡旋,也可能就地消亡。脱落涡旋以约10cm/s速度西移。     

吕宋海峡黑潮季节变化初步分析

本文根据吕宋海峡所处海域(17°~23°N、117°~122°E)1、4、7、10月的0、100、500m流场图、南海北部和台湾以东海域(17°~30°N、110°~130°E)逐月标准层温度场以及1、4、7、10月平均SSH场等相关资料,分别从冬、夏、春秋三种季节描述吕宋海峡黑潮流的季节特征,并试图从黑潮产生的机制着手,结合季节性风场及实际温盐分布状况,分析吕宋海峡黑潮的季节变化原因以及吕宋海峡黑潮对南海与西太平洋之间的物质能量交换过程的影响。     

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。     

东海黑潮热输送及其与黄淮平原区汛期降水的关系

根据日本气象厅1956—1990年PN（G）断面观测资料分析东海黑潮热输送的变异特征，并探讨其冬季热输送与黄淮平原区汛期（6－8月）降水的关系。结果表明，黑潮通过PN（G）断面多年平均的热输送达15．74×1014W，其中冬季热输送的年际和长期变化特别明显；冬季热输送年际变化的周期主要为对．23.4a、3.5a、和2.6a，长期变化总趋势是70年代末以前各年热输送距平均为负值，对年代末接近多年平均值，进入80年代各年距平值不仅为正且逐年增大；东海黑潮冬季热输送与黄淮平原区汛期降水具有相近的长期变化趋势，两者间存在较好的负相关关系。     

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。     

台湾以东黑潮路径识别与变化规律

为研究对中国台湾以东海域黑潮路径及其变化,本文基于法国空间局AVISO中心提供的1993—2015年的卫星遥感海表流场逐日资料,对121°—125°E,22.4°—25°N海域黑潮路径进行了逐日识别,得到了共计23年累计8400天的台湾以东黑潮流轴的逐日路径,并研究其在不同纬度的流轴位置及其对应的表面黑潮流量的时空变化规律。主要结论如下:(1)采用模糊C-均值聚类法对台湾以东黑潮流轴路径进行聚类分析,发现台湾以东黑潮流轴在24°N以南出现明显摆动,形成正常和偏东两种路径;黑潮流轴存在明显的时间变化,流轴偏东现象年平均大约出现25次,大致每隔3年出现一次偏东较少的现象,各月流轴偏东次数以4、5月最少,10月至次年3月较多;(2)台湾以东黑潮表面流量大小在6.2—8.3×104m2/s之间;总体上来说,纬度越高流量越大,在23.5°N左右范围内存在一个流量低值中心;在24.3°N以北流量总体较大,且增长趋势稳定,同时表面流量大小具有较强的季节和年际变化特征。     

台湾东北部黑潮在流函数空间的水文分析

利用一种流函数投影方法对台湾东北部黑潮近20年的历史水文数据进行了诊断分析。结果表明,苏澳海脊北部位于冲绳海槽西南角的黑潮中层水的盐度明显高于周围海区;而位于1000m以下的冲绳海槽黑潮深层水相对于苏澳海脊以南的黑潮深层水具有高温低盐的特征,反映了苏澳海脊对黑潮水团的阻挡作用;位于300m以浅的冲绳海槽黑潮热带水相对于苏澳海脊以南的黑潮热带水具有低温低盐的特征。对冲绳海槽西南角黑潮中层水高盐中心的成因分析表明,除苏澳海脊的阻挡作用外,台湾东北部常年存在的气旋式冷涡与黑潮主体在陆架坡折交汇区的垂直混合过程也是需要考虑的物理因素。     

黑潮近岸分支流在2017年9月与2019年9月差异的研究

通过对比2017年9月和2019年9月的温盐大面观测数据,发现东海陆架上黑潮近岸分支流的路径在两次观测中存在显著差异。2019年9月黑潮近岸分支流中上游的路径相较2017年9月明显的东向偏移,造成黑潮次表层水入侵东海近岸海域的强度较弱。为了探究黑潮近岸分支流的上述显著年际差异的原因,利用卫星高度计数据和再分析风场数据,通过分析大面观测同期的绝对海表动力高度、地转流场以及海表风场的差异,阐述了黑潮近岸分支流路径产生显著年际差异的动力机制。2019年8—9月东海海表较2017年8—9月盛行更强的西南向沿岸季风,强的西南向沿岸风通过埃克曼输运促使水体向岸堆积并在近岸区域沿岸西南向堆积。因此, 2019年8—9月东海近岸海域的跨岸方向压力梯度与2017年8—9月相比较小而沿岸压力梯度则较大。2019年8—9月,受压力梯度分布的影响,东海近岸海域产生西南向的沿岸地转流和离岸地转流。其中西南向的沿岸地转流会在底部生成离岸的底埃克曼流,离岸底埃克曼流和离岸地转流共同抑制了黑潮近岸分支流的向岸入侵。这导致2019年9月黑潮近岸分支流的路径向东偏移,黑潮次表层水入侵浙江近海及长江口区域的强度随之减弱。通过分析研究实际观测案例,阐述了风影响黑潮近岸分支流入侵东海近岸海域的动力机制,同时明确指出海表风场会从黑潮近岸分支流的中上游区域改变其路径,进而对黑潮入侵东海近岸海域产生重要影响。     

黑潮源区及其邻近海域叶绿素a浓度的季节分布

2001年冬季、2002年春季和秋季在琉球群岛、台湾岛和吕宋岛以东的西北太平洋黑潮源区及其邻近海域观测叶绿素a浓度季节分布及其粒级结构。结果表明,冬季表层平均叶绿素a浓度高于春季和秋季,台湾岛及以北岛链东南部的北部测区叶绿素a浓度高于巴士海峡及吕宋岛以东的南部海区。叶绿素a垂直分布呈真光层内随垂直深度增加而浓度增大,真光层下至水深200m随垂直深度增加而浓度降低的分布趋势。春季和秋季叶绿素a浓度粒级结构表明,微微型光合浮游生物(Pico级份)对总叶绿素a的贡献占优势,微型(Nano级份)次之,小型(Micro级份)所占比例最小。表层水光合浮游植物细胞丰度在(1.3~13.5)×103cells/dm3,以小粒径的硅藻占优势。呈现出微微型光合浮游生物在观测海区的重要性。     

台湾暖流起源的研究

根据台湾东北海域的水文资料分析,作者对台湾暖流起源提出以下看法:台湾暖流起源于黑潮分支和台湾暖水,黑潮分支为主要源泉。台湾暖流的深层水完全来自黑潮分支的深层水,不具有暖流性质,而其上层水是由黑潮分支的上层水和台湾暖水组成。由于台湾暖水有明显的季节变化,与此相应,台湾暖流也发生相应的变化。     

冬季黑潮海温场对台湾地区流场及降水影响的数值模拟

本文用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式ＭＭ４对冬季黑潮暖流海温场对台湾地区流场和降水的影响进行了数值模拟分析。结果表明：冬季黑潮暖流海温场明显改变台湾地区的局地流场特征;台湾岛上的降水分布特征取决于台湾岛的地形特征,而黑潮暖流海温场的分布对台湾岛上降水量的大小有着决定性的影响。     

南海上层水温分布的季节特征

为对南海上层水温分布特征有一总体认识,利用气候平均的1°×1°网格的Levitus资料,分析了南海0－200m层共10个等深面上的季平均温度分布状况。结果表明,南海上层水温分布的季节变化明显,季风和太阳辐射对水温分布有显著影响,四季平均水温分布与平均环流状况对应较好。冬、春两季在吕宋岛西北海域有一冷涡（即吕宋冷涡）,夏、秋季在越南沿岸出现另一冷涡（即越南冷涡）。这两个冷涡均对应着本海区尺度较小的气旋式环流和正的风应力旋度。吕宋冷涡还与黑潮在吕宋海峡的形变有关,越南冷涡则与局地强上升流有联系。     

关于东海黑潮流量某些特征的分析

基于1955-1990年G－PN断面资料，详细分析东海黑潮流量的分布特征及其变异，以进一步研究东海黑潮流量的变化规律。主要结果表明，（1）东海黑潮流量的多年平均值为22．7×106m3/s，春、夏和冬3季，流量的多年平均值相差甚小。（2）G－PN断面两段不同观测期间内，多年平均流量及其季节变化皆有一定差别。（3）东海黑潮流量的分有存在一定的区域性差异，与通过G－PN断面的流量相比，台湾东侧海域的黑潮流量较大，而吐噶喇海峡的流量略小些。