夏季东中国海环流三维数值实验

东中国海由渤、黄、东海三部分组成，为典型的陆架边缘海。对这一海域环流的认识，过去多依赖于温盐资料分析和有限的测流数据。近年来随着计算机技术的迅猛发展，数值模拟已成为研究环流的结构、起源和动力机制的重要手段。国内、外学者在这一领域进行了大量的工作，袁耀初等(1982)使用单层模型对东中国海风生-热盐环流进行诊断计算；王卫等(1987)使用一个正压模式计算了黄、东海黑潮流系和涡旋现象；袁耀初等(1987a，b，1989)采用诊断数值计算方法求解涡度方程，得出其所测海区的三维夏、冬季海流流场；袁耀初等(1990)采用一种预报模式研究东中国海的冬季环流；Chao(1991)用三维有限差分模式探讨了黑潮、季风及长江流量等因子对东中国海环流的影响；袁耀初(1993)针对东海东部的流动建立了一个三维预报模式；朱耀华等(1994)建立了一个三维正压模式研究了渤、黄、东海冬、夏季的环流情况；梁湘三等( Liang et al.，1994)用二层模式模拟了黑潮在台湾东北入侵陆架的现象；王凯于1998年在冯士筰提出的浅海Lagrange余流理论上建立了一种三维斜压陆架环流模式，对渤、黄、东海冬、夏季环流进行了诊断数值模拟；王辉(1996)基于一种三维斜压浅海Lagrange余流的弱非线性理论，模拟计算了南黄海和东海夏季三维Lagrange余流；朱建荣等(1998)建立了一个σ坐标系下三维非线性斜压陆架模式，对东中国海冬、夏季环流进行模拟计算，并数值实验了长江径流量、台湾暖流、黄海冷水团、风场等因素对长江冲淡水扩展的作用。以上这些工作对了解东中国海环流的结构、起源和动力机制都具有重要意义。但是这些工作由于当时计算机速度和容量的限制，其数值模式不够完普，有的使用了二维(单层)或诊断模式，有的网格较粗，多数未考虑实际的海岸线和海面热交换对温度场的影响等，从计算结果来看，没有一个模式能全面地模拟出发生在东中国海的环流现象。 本文作者试图采用Blumberg等(1983,1987)建立的σ坐标系下三维斜压预报模式，考虑了东海主要水道间的流量交换、长江径流、海面风应力、海面热通量等诸多因素的影响，对东中国海夏季的环流进行了数值模拟，结果较全面地模拟了东中国海的环流现象，为今后进一步开展此项工作提供科学依据。     

东中国海拉格朗日环流数值模拟Ⅱ.环流模拟

依据自适应数值模型，模拟了东中国海冬、夏季三维斜压Lagrange环流。模拟发现：台湾暖流的上层水来自台湾海峡入流和台湾东北黑潮的表层水；50m以下的深底层水主要由台湾东北黑潮的次表层水入侵陆架生成。冬季对马暖流外海一侧主要由黑潮水构成，而其近陆一侧由台湾暖流和陆架混合水构成，西朝鲜沿岸流在济州海峡汇入对马暖流；夏季它还包含转向后的长江冲淡水。冬季黄海暖流并非对马暖流的直接分支，黄海暖流水是对马暖流水和陆架水混合而成，这与传统观点相悖，而与中韩黄海水循环动力学合作调查结果一致。黄海暖流东西两侧分别为2支向南流动的滑岸流。夏季黄海环流构成基本封闭的逆时针环流。冬季渤海环流主要有一逆时针大环流，但辽东湾的环流是顺时针向的。渤海环流冬强夏弱，水流在渤海海峡北进南出。     

陆架和浅海环流的一个三维正压模式及其在渤、黄、东海的应用

本文发展了一种σ坐标下海洋环流的三维正压数值模式,模式中垂直涡动粘性系数由混合长度理论确定,因而可随流场的瞬时垂直结构而变化。计算采用了全部交错的网格结构,对计算稳定性有重要影响的垂直涡动粘性项采用了隐式差分格式。文章应用该模式模拟了渤、黄、东海冬、夏季风生环流,解释了黄海暖流的可能成因,数值计算结果表明,台湾暖流对对马暖流有重要贡献,在东中国东都海域存在南高北低的水位分布,以及地势效应对台湾-对马暖流系统有重要影响。     

东海黑潮与陆架海之间的水交换研究

利用三维海洋环流数值模型(Regional Ocean Model System,ROMS)对东中国海海域黑潮流系系统(东中国海黑潮流系)的季节变化和年际变化进行了模拟和研究,给出了东海黑潮流系穿越东海大陆架200 m等深线的体积通量及其变化规律。研究发现,黑潮的西南段,其主轴位置在春、夏季更加偏东;中间段具有最稳定的流径;而东北段则表现出最大的季节性变化。此外,从月平均结果看,黑潮流系穿越东海大陆架200 m等深线的体积通量,时间上表现为,在夏季减到最小,为0.479 6 Sv(1 Sv≡10~6m~3·s~(-1)),冬季达到最大值,为1.69 Sv;空间上表现为在西南段和中间段较大,而东北段较小。这反映了黑潮水与东中国海大陆架水的水交换区位置,在冬季在向岸方向上离黑潮主轴较远,在夏季离主轴较近。通过对长时间模型结果的时间序列分析,揭示了相对与2000年前,2000年后的黑潮在台湾岛东部水体积通量的季节变化呈现出减弱的趋势。     

黄、东海环流的数值研究 IV--斜压环流的诊断计算

基于黄、东海Lagrange环流数值模型,对黄、东海Lagrange斜压环流进行了诊断计算.采用流速分解法将Lagrange流速分解为梯度流、风海流、潮致余流、热盐环流、零阶环流耦合流5种分量,实现三维计算的准二维化.计算结果较成功地模拟了冬夏两季黄、东海Lagrange 环流,表明密度环流在冬、夏季均是东海环流的重要分量,可显著增强了东海黑潮、东海黑潮、台湾暖流和对马暖流;在夏季还是黄海环流的主要分量.     

黄、东海环流的数值研究Ⅳ——斜压环流的诊断计算

基于黄、东海Lagrange环流数值模型 ,对黄、东海Lagrange斜压环流进行了诊断计算。采用流速分解法将La grange流速分解为梯度流、风海流、潮致余流、热盐环流、零阶环流耦合流 5种分量 ,实现三维计算的准二维化。计算结果较成功地模拟了冬夏两季黄、东海Lagrange环流 ,表明密度环流在冬、夏季均是东海环流的重要分量 ,可显著增强了东海黑潮、东海黑潮、台湾暖流和对马暖流 ;在夏季还是黄海环流的主要分量。     

预估修正法对河口海岸海洋模式稳定性的提高

河口海岸海洋模式时间差分为欧拉前差格式，在涡动粘滞系数较小的情况下，模式存在着弱不稳定性。为提高模式的稳定性，采用预估修正法对模式中科氏力项作半隐式处理。首先在理论上证明了模式稳定性的提高，随后设计一个高分辨率网格，考虑实际岸线和水深、边界通量、密度梯度力和风应力，把模式应用于冬季渤、黄、东海环流的数值模拟，数值试验也证明了模式稳定性的提高。改进后的河口海岸海洋模式较成功地模拟出了冬季渤、黄、东海环流（黑潮、台湾暖流、对马暖流、黄海暖流和沿岸流），与实际观测和研究结果较为一致。     

黄、东海环流的数值研究Ⅲ——正压环流的数值模拟

依据黄、东海环流的的动力学模型 ,运用“流速分解法”对黄、东海正压环流进行了数值模拟。计算结果表明冬季黄海正压环流主要受风应力影响 ,基本形态为黄海暖流由济州岛西南进入南黄海中部 ,其东西两侧分别为两支向南流动的沿岸流 ;夏季主要受到潮致体力的影响 ,为一逆时针涡旋。东海环流主要是边界力作用驱动的结果 ,东海黑潮、台湾暖流和对马暖流较稳定。冬季风应力对东海环流表层流场有消弱作用 ,在夏季则有一定增强作用。     

风应力涡度和边界力对东中国海环流的效应

多年来，很多国内外学者对东中国海环流的机理进行了研究。近几年，奚盘根等(1980)和冯士筰等(1981)基于f-坐标系的风涡度一热盐梯度全流方程分别数值地模拟了冬、夏季东中国海环流。他们指出，控制东中国海环流主要因子是边界力(黑潮)、热盐力和底形分布。袁耀初等(1982)也数值地模拟了东中国海环流结构，     

渤、黄、东海夏季环流的三维斜压模型

基于拉格朗日时均观点描述环流，建立起潮流与准定常流共同占优势系统中的陆浅海环流模型，并诊断计算了夏季渤、黄、东海的三维环流图。模拟结果较好地再现了渤、黄、东海主要流系的特征。对照冬季结果，对渤、黄、东海环流的季节变化做了阐述。从环流垂向分量的分布图上，可发现渐闽近海、长江口外存在较明显的上升流区。另外，对夏季渤、黄、东海的热盐环流和潮致余流分别进行了模拟，发现它们均能在黄海构成一逆时针向的五流系统，这对形成和维持夏季黄海冷水团的存在有重要作用。热盐环流的模拟结果表明，黄海冷水团环流含有“热成流”的成分；通过Lagrange余流的计算发现环绕黄河冷水团的环流还含有“潮成流”的成分。     

渤、黄、东海夏季环流的数值模拟

在POM的基础上 ,建立一个σ坐标系下的三维斜压预报模式 ,考虑了海底地形、外来流、长江径流、海面风应力、海面热交换等多方面因素的影响 ,较好地模拟了夏季东中国海环流的情况。其结果表明 ,黑潮在流经东海时沿东海陆坡流动 ,其途径随陆坡等深线走向而变 ,在其两侧出现一些涡旋。夏季台湾暖流上层水主要来自台湾海峡 ,底层水主要由台湾东面黑潮的次表层水入侵陆架生成。夏季进入朝鲜海峡的对马暖流的来源是多方面的 ,其中有 :台湾暖流、黑潮分支、长江冲淡水与西朝鲜沿岸流的混合水。长江冲淡水在出长江口后 ,很快转向北流动 ,到34°N附近转向东南方向。在长江口东北面存在两个中尺度的涡旋。夏季黄海冷水环流由南北两部分组成 ,表层流速大 ,底层流速小。在青岛 石岛附近还存在一个中尺度的反气旋型涡旋     

黄海、东海表、上层实测流分析

根据迄今为止所获得的142套锚碇浮标和58套卫星跟踪漂流浮标的大范围测流资料，综合分析了黄海、东海表、上层环流。研究结果更加清晰、形象、直观地展示了黑潮及其向对马暖流的分支，台湾暖流的分叉，和黄海暖流、长江冲淡水及涡旋发达海区的若干主要特征。     

东海和南黄海夏季环流的斜压模式

基于拉格朗日余流及其输运过程的一种三维空间弱非线性理论，引进了黑潮边界力及长江径流，给出了东海和南黄海的夏季环流及上升流区的分布。计算结果表明：在黑潮西侧存在着台湾－对马暖流系统；进入朝鲜海峡的对马暖流来自台湾暖流、黑潮、东海混合水和西朝鲜沿岸流；黄海暖流主要来源于东海混合水，表面有部分来自对马暖流；闽浙沿岸存在上升流区且构成一带状区域；在长江口外、东海东北部和陆坡上也存在在上升流式；陆坡处上升流     

黄、东海地理环境与环流系统分析——长江口及济州岛邻近海域综合调查研究报告(第二章)

简要介绍了黄海和东海的地理环境概况,着重分析调查海域的环流系统。有如下一些初步看法与结论。 台湾暖流的前缘混合水,可从长江冲淡水底层穿越而影响到苏北沿岸,直到32°N以北的浅水区域。对马暖流西侧的水体是东海混合水,而其东侧为黑潮分支。黄海暖流的流向在不同季节具有规律的摆动。黄海底层冷水团属于季节性水团,其强盛及消衰与温跃层的形成及消亡紧密相关。黄海底层冷水团与中部底层冷水并非每年彼此独立,它们的共同特征甚至比其差异更明显。夏季东海冷水不能借助爬升侵入黄海底层冷水团内部。在济州岛南部区域,中层的逆温、逆盐现象,是由黄海密度环流的扩散效应与东海冷水沿黄海底层冷水团边界的爬升这两个原因而形成的。     

The Current System in the Yellow and East China Seas

During the 1990s, our knowledge and understanding of the current system in the Yellow and East China Seas have grown significantly due primarily to new technologies for measuring surface currents and making high-resolution three-dimensional numerical model calculations. One of the most important new findings in this decade is direct evidence of the northward current west of Kyushu provided by satellite-tracked surface drifters. In the East China Sea shelf region, these recent studies indicate that in winter the Tsushima Warm Current has a single source, the Kuroshio Branch Current in the west of Kyushu, which transports a mixture of Kuroshio Water and Changjiang River Diluted Water northward. In summer the surface Tsushima Warm Current has multiple sources, i.e., the Taiwan Warm Current, the Kuroshio Branch Current to the north of Taiwan, and the Kuroshio Branch Current west of Kyushu. The summer surface circulation pattern in the East China Sea shelf region changes year-to-year corresponding to interannual variations in Changjiang River discharge. Questions concerning the Yellow Sea Warm Current, the Chinese Coastal Current in the Yellow Sea, the current field southwest of Kyushu, and the deep circulation in the Okinawa Trough remain to be addressed in the next decade. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Analysis of the high and low temperature centers and their relation with circulations in the East China Sea

Three warm currents, the Kuroshio, its shelf intrusion branch in the northeast of Taiwan and the Taiwan Warm Current (hereafter TWC), dominate the circulation pattern in the East China Sea (hereafter ECS). Their origination, routes and variation in winter and summer are studied. Their relationship with four major high and low temperature centers is analyzed. Differing from the previous opinion, we suggest that the four major centers are generated to a great extent by the interaction of the currents in the ECS. In summer, a cold water belt in the northeast of Taiwan is preserved from winter between the Kuroshio and the TWC. The shelf intrusion branch of the Kuroshio separates the water belt, and two low temperature centers generate in the northeast of Taiwan. In the southern ECS, the TWC transports more heat flux northward to form a warm pool. But it is separated in the lower layer by the cold water driven by the intrusion branch of the Kuroshio. So the TWC and the intrusion branch of the Kuroshio play a dominating role to generate the high temperature center. The interaction among the eastward TWC, the northward Tsushima Warm Current (hereafter TSWC) and the southward Su Bei Coastal Flow (hereafter SBCF) generates the low temperature center in the northern ECS. In winter, the strengthening of the shelf intrusion branch of the Kuroshio obscures the two low temperature centers in the northeast of Taiwan. For the weakening of the TWC, the high temperature center in the southern ECS vanishes, and the low temperature center in the northern ECS shifts to south.     

The circulation in the southern Huanghai Sea and northern East China Sea in June 1999

On the basis of hydrographic data and current measurement (the mooring system, vessel-mounted ADCP and toward ADCP) data obtained in June 1999, the circulations in the southern Huang-hai Sea (HS) and northern East China Sea (ECS) are computed by using the modified inverse method. The Kuroshio flows northeastward through eastern part of the investigated region and has the main core at Section PN, a northward flow at the easternmost part of Section PN, a weaker anti-cyclonic eddy between these two northward flows, and a weak cyclonic eddy at the western part of Section PN. The above current structure is one type of the current structures at Section PN in ECS. The net northward volume transport (VT) of the Kuroshio and the offshore branch of Taiwan Warm Current (TWCOB) through Section PN is about 26.2×106m3/s in June 1999. The VT of the inshore branch of Taiwan Warm Current (TWCIB) through the investigated region is about 0.4×106m3/s. The Taiwan Warm Current (TWC) has much effect on the currents over the     

东海北部气旋涡区冬半年水文特征的初步分析

关于东海北部气旋涡区夏半年水文结构及其逐月变化,作者已作了比较系统的分析。本文是上述工作的继续。鉴于冬半年海水的温、盐度等要素垂直分布均匀,其结构简单,而夏半年几个突出的水文现象大多没有出现,因此,本文叙述的方式和内容同前文是不同的。 迄今,只有毛汉礼等(1964)曾对研究海区冬季的水文特征以及海水类型作过分析,但对这一海区的水文特征在冬半年的变化规律尚未见报道。历史资料表明,该海区在冬