137°E 断面北赤道流的结构特征和年际变化

基于日本气象厅在1967～2009 年间获得的温盐深仪(CTD)资料以及美国提供的卫星高度计资料,分析了137°E 断面北赤道流(NEC)的结构特征和年际变化, 并探讨了其年际变化的控制机制。结果表明,在137°E 断面, NEC 的平均位置位于8°～18°N, 其流核出现在10°～12°N 附近; 无论冬季还是夏季, NEC的流速距平场都具有南、北向的反位相年际振荡特征, 而这种南、北向的反位相振荡可能是由热带西北太平洋的气旋性和反气旋性异常环流所控制; NEC 内部的流速对EI Ni?o-Southern Oscillation (ENSO)的响应也存在着明显的季节特征, 其中, 在El Ni?o(La Ni?a)期间的夏季, NEC 中上部的流速增大(减小); 在El Ni?o(La Ni?a)期间的冬季, NEC 中下部的流速减小(增大), 而NEC 南、北两侧的流速则增大(减小)。     

137°E经向断面上的黑潮与黑潮逆流

根据 １３７° Ｅ 断面 １９６７～１９９５ 年冬、夏季的温、盐资料,计算和分析该断面的地转流。主要结果是：（１） 黑潮是流速很强且较稳定的单支海流,没有多支现象;黑潮逆流则不同,有时为单支,有时为２ 支甚至３ 支出现,带有多支性成份;（２） 多年平均而言,该断面上３１° Ｎ 为黑潮与黑潮逆流的分界线。冬季,黑潮主要出现在３１°～３３° Ｎ 之间,黑潮逆流主要出现在２９°～３０° Ｎ之间;夏季,黑潮主要出现在３１°～３４° Ｎ 之间,黑潮逆流主要出现在 ２８°～３１° Ｎ 之间;（３） 该断面 ２６°～３４° Ｎ 之间的流速结构,可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ３ 种类型,２ 支海流均为带状的单核结构。平均而言,黑潮与黑潮逆流流速均具有夏强冬弱的现象,但后者冬、夏季差异不显著。对黑潮逆流的多支性用实测资料进行了比较     

北太平洋风应力场变异规律及其与黑潮大弯曲和El—Nino的联系

利用COADS资料,计算北太平洋(包括赤道海区)1949—1979年海表面风应力,对其距平场进行矢量场的EOF分解,得到几个主要的距平风应力模态(EOF1—3)。分析了各自的时空分布特征,分析发现,风应力距平场的EOF1和EOF2模态分别对黑潮大弯曲和E1—Nino事件有重要影响,并讨论了其影响过程,为黑潮大弯曲预报的可能性提供了依据。     

137°经向断面温、盐度的年际变异

系统地分析了１３７°Ｅ断面温、盐度的多年变化,主要结果为：（１）１３７°Ｅ断面１００ｍ层温度,在低纬度海域于某些年份出现异常低温,此现象可能与厄尔尼诺事件有关;指出棉兰老冷涡的存在是造成该断面于６°～８°Ｎ附近出现低温的主要原因．（２）厄尔尼诺期间,冬季１３７°Ｅ断面上２８℃等温线所在纬度小于其多年平均值．（３）冬季１３７°Ｅ断面上次表层高盐水可划分为强型、次强型、中等型和弱型４种类型．     

黑潮大弯曲内(左)侧的温度锋

本文按多年平均,强型大弯曲和弱型大弯曲三种情况,分别对黑潮大弯曲内(左)侧的温度锋作了探讨.主要结果:(1)日本以南海域黑潮流轴内侧存在着明显的呈带状分布的温度锋.当黑潮发生大弯曲时,温度锋也出现 U 字型弯曲.锋宽10～20n mile,强度0.1～0.2℃/n mile,锋长285～442n mile.该锋随黑潮流轴的摆动而产生变异,季节性差异明显.(2)强型大弯曲和弱型大弯曲期间,温度锋的位置明显不同:前者位置偏南、偏西;后者偏北、偏东.(3)温度锋大致位于50～500m 水层内.冬季,温度锋下沉,其余三季上浮.随着深度的增加,锋面有明显的向右(南)倾斜移动现象。     

北太平洋SST的时空分布特征及其与黑潮大弯曲和El—Nino的关系

用EOF分析方法对北太平洋及赤道太平洋地区1949～1979年31年海表面温度距平场进行分解,得到几个主要距平海温模态(EOF1～3),分析了EOF1～3的时空分布特征。得到海温距平场的EOF1和EOF2～3模态分别对E1—Nino事件和黑潮大弯曲有很显著的相关性,指出SST第三模态场对黑潮大弯曲的影响具有很好的持续性,持续时间为1～2年。最后讨论了相互的影响过程,为黑潮大弯曲和E1—Nino事件的预报的可能性提供了依据。     

黑潮大弯曲的灰色分析和预测

利用５０多年黑潮大弯曲统计资料，用灰色系统理论对黑潮大弯曲持续时间与冷水团范围、中心温度及大弯曲１０处不同类型路径的关系进行了分析和讨论。文中建立了黑潮大弯曲出现时间的ＧＭ（１，１）预测模型：Ｘ（（１）（ｋ＋１）＝－６３．６１ｅ＾－０．３３５４ｋ＋６４．６１以及黑潮大弯曲持续时间的ＧＭ（１，１）包各预测模型：Ｘ（１）上（ｋ＋１）＝－４５０．０４ｅ＾－０．２４７４２４ｋ＋５７０．０４，Ｘ（１）ｇｈ     

海平面变化对黑潮变异的响应

本文对黑潮影响海区海平面变化进行了分析.发现海平面变化与黑潮变异之间存在着密切关系.每当黑潮大弯曲发生时.海平面上升出现高值。另外还对海平面变化原因做了讨论。     

三次黑潮大弯曲形成机制的分析

通过对HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)高分辨率海洋环流模式(1/12°)数值模拟结果的分析发现,该模式对1993—2003年的模拟结果出现了3次显著的黑潮大弯曲现象。研究表明,日本以南这3次黑潮大弯曲路径的形成与2种机制有关:沿30°N西传的海洋Rossby波将太平洋145°E附近海面高度正异常信号传到九州岛东南海域是第二次黑潮大弯曲的主要形成机制;而冲绳海槽北部海水的位势涡度负异常则有利于九州岛东南反气旋再循环流海域海面高度正异常,有助于第一次和第三次黑潮大弯曲路径的形成。     

黑潮大弯曲时期日本鲭幼体输运数值模拟研究

日本鲭是一种重要的经济鱼类,广泛分布于西北太平洋沿岸海域,其资源和补充很容易受到环境因素的影响,尤其是在鱼类的早期生活阶段,即卵和幼体阶段。本文建立了一个基于个体的模型（Individual-Based Model,IBM）用以研究典型大弯曲期间黑潮主流、周围环流以及中尺度涡对日本鲭早期生命活动的影响。数值模拟及研究结果表明：（1）在深度分布方面,大部分个体（鱼卵或仔稚鱼）位于75 m以浅水层中,只有少部分被垂直湍流带入更深的水域。（2）在产卵场和育幼场之间的连通性方面,3-5月来自主要产卵场的个体随黑潮主流进入黑潮延伸区的渔场;6月份,主要产卵场中的个体受到黑潮大弯曲东侧的小型冷涡的影响,该冷涡阻止了其进入黑潮延伸区的渔场,并留在纪伊半岛和伊豆群岛的沿海水域。在昼夜垂直迁移（Diel Vertical Migration,DVM）这一输运方式的影响下,停留在四国岛和纪伊半岛附近的个体数量增加,处于DVM输运方式下的个体受冷涡的影响更大,增加了在海洋表面漂流的时间,无法跟随黑潮主流输送到更远的育幼场。（3）在输送距离方面,90%以内的个体进行短距离到中距离输运,在DVM输运方式下,长距...     

西北太平洋137°E断面温度场和盐度场的时空特征

本文利用日本气象厅在137°E断面获得的水温和盐度长期观测资料,分析了该断面温度场和盐度场的时空特征.结果表明,137°E断面的温度场和盐度场都存在着明显的季节差异和年际变化.冬季,温度场变化的关键区位于3°~18°N的300m以浅海域,而盐度场变化的关键区则位于18°~34°N的300m以浅海域.夏季,温度场变化的关键区位于3°~16°N的300m以浅海域,而盐度场则有两个关键区,分别位于3°~18°N的200m以浅海域和24°~34°N的300m以浅海域.温度场的年际变化与ENSO循环相联系,而盐度场的年际变化则比较复杂.     

137°经向断面温、盐度的年际变异

系统地分析了137°E断面温、盐度的多年变化,主要结果为:(1)137°E断面100m层温度,在低纬度海域于某些年份出现异常低温,此现象可能与厄尔尼诺事件有关;指出棉兰老冷涡的存在是造成该断面于6°～8°N附近出现低温的主要原因。(2)厄尔尼诺期间,冬季137°E断面上28℃等温线所在纬度小于其多年平均值。(3)冬季137°E断面上次表层高盐水可划分为强型、次强型、中等型和弱型4种类型。     

模式参数的不确定性对日本南部黑潮大弯曲路径预报的影响

基于1.5层浅水方程模式,利用条件非线性最优参数扰动(CNOP-P)方法,研究模式参数的不确定性对黑潮大弯曲路径预报的影响。研究表明,单个模式参数误差如侧向摩擦系数误差、界面摩擦系数误差以及在不同季节具有不同约束的风应力大小误差,对黑潮大弯曲路径预报的影响较小,并且对背景流场的选取具有一定的敏感性;所有模式参数误差同时存在时对黑潮大弯曲路径预报具有一定的影响,并且预报结果在9个月左右不能被接受。因此,要提高黑潮大弯曲路径的预报技巧,模式中的参数需要给出更好的估计。     

流核位置和流量变化对东海黑潮锋面弯曲影响的研究

本文运用简化的η坐标POM模式研究了东海黑潮锋面弯曲的产生与成长机制。主要考察了在给定的地形下,流核位置和流量变化对锋面演变的影响。当黑潮流核远离陆架时,因其锋区正好在陡的陆坡之上,斜压不稳定贡献减小,此时不论黑潮的流量强弱,其锋面都不会出现如观测所示的弯曲;当黑潮流核接近陆架时,因其锋区爬上陆架,斜压不稳定加强,小扰动能够充分发展并导致锋面弯曲,它的三维结构和观测的结果基本一致。平均波长约为250km,位相速度约为17km／d。扰动成长的主要机制是斜压不稳定,锋面弯曲的主要能源是平均有效位能。     

2000年东海黑潮和琉球群岛以东海流的变异Ⅰ.东海黑潮及其附近中尺度涡的变异

基于日本“长风丸”调查船在2000年5个航次水文资料及同时期QuikSCAT风场资料,采用改进逆方法计算了东海黑潮的流速与流量等,获得了这5个航次期间的主要结果:(1)在东海海区风速1~2月比其他月份时大,风海流也最强.只在7月表层风海流为北向,加强了黑潮流速.(2)表层最低盐度值夏季时最小,1~2月时最大.这再次表明,夏季时长江冲淡水向东北方向扩散,冬季时基本上向南,其他季节在上述两者之间.(3)PN断面流速结构及其变化:黑潮流核在1~2,10和11月时有两个,在4和7月皆只有1个.黑潮主流核在1月位于计算点9,在4,7,10与11月都位于计算点8,即向陆架方向移动.(4)黑潮在TK断面出现多流核结构特性.11月主流核出现在TK断面中部,存在于水深大于1 200 m区域,其余月份主流核皆出现在TK断面北部,存在于深度400m以浅水层.(5)通过PN断面的净东北向流量在11月最大,为28.1×106m3/s,7月时其次,10月时最小,为24.6×106m3/s.通过PN断面的净东北向流量年平均值为26.4×106m3/s.(6)1~2,4,7与10月在PN断面以东都出现暖的、反气旋式涡,10月份时,反气旋式涡最强.只在11月时出现弱的、气旋式涡.黑潮以东反气旋涡加强时,黑潮流量似乎减小(例如10月);相反,当黑潮以东反气旋涡减弱(例如7月)或者代之出现气旋涡时(例如11月),黑潮流量似乎增大.10和11月在PN断面附近流态的比较,揭示了环流变化较大,这进一步表明,黑潮和其附近中尺度涡的相互作用是重要的.(7)通过TK断面的净东向流量,11月最大,7月其次,10与1~2月最小.通过TK断面净东向流量年平均值为21.9×106m3/s.(8)通过A断面的北向流量在1~2与4月较大,分别为3.5×106与3.1×106m3/s,7月最小.通过A断面的年平均北向流量约为2.7×106m3/s,这表明,在2000年1~2与4月通过对马暖流的流量最大,7月时最小.     

近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化

为了研究近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化,本文利用海洋客观分析数据MOAA GPV(Grid Point Value of the Monthly Objective Analysis)以及P-vector方法计算了北太平洋绝对地转流,探讨了2001~2013年期间厄尔尼诺与北赤道流输运之间的关系。在此期间发生的4次厄尔尼诺事件中,北赤道流输运在2002~2003、2006~2007、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期都出现了明显的增强,但是在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期并没有明显的增强。进一步分析发现,在2002~2003年、2006~2007年、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期,10°N以南的热带西北太平洋区域出现了负的海面高度异常和气旋式环流异常,这主要是由热带环流区域出现的西风异常和正的Ekman抽吸通过Rossby波西传到热带西太平洋区域所致;但是在2004~2005年厄尔尼诺成熟期,海面温度异常的分布明显不同,西风异常和正的Ekman抽吸异常明显北移,导致负的海面高度异常和气旋式环流异常出现在了10°N以北的西北太平洋区域,使得北赤道流输运在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期没有明显的增强。     

西北太平洋137°E断面海流的纬向体积输送

利用日本气象厅1967－1989年间沿137°E断面观测到的水文和海流资料，计算了该断面上1°S－34°N的纬向体积输送。纬向体积输送的明显特点是复强冬弱，无论是多年平均的还是个别年份的，不管是东向输送分量还是西向输送分量，该特征都是非常明显的。净输送量有非常大的年际变化，70年代以向西输送为主，80年代则以向东输送为主，峰值出现在ElNio事件前后，二者有一定的关系。     

黑潮弯曲时的北太平洋冬季海温异常对大气低频振荡的影响

利用中科院大气物理研究所开放实验室ＩＡＰ－ＡＧＣＭ（二层大气环流模式），针对黑潮弯曲时的北太平洋冬季表层海温（ＳＳＴ）异常进行八个月的数值积分试验。试验结果表明：黑潮弯曲时北太平洋冬季ＳＳＴ异常对大气低频振荡的影响具有明显的３０－６０ｄ振荡的特征；在北半球的３０－６０ｄ振荡，大部分地区为向西传播，在南半球则为向东传播；其经向传播较为复杂，在１２０°Ｅ剖面上以向南传播为主；热带地区受此ＳＳＴ异常的影响以西太平洋、印度洋大气加热场的３０－６０ｄ振荡为主要标志。     

西北太平洋副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流几个特征的比较

根据137°E断面1967～1995年冬、夏季的温、盐资料,计算和分析该断面的地转流;分析144°E断面上投放卫星跟踪漂流浮标的漂移轨迹;结合CSK图集中的海面重力势分布,对副热带逆流、北赤道流和北赤道逆流几个特征的相同点和不同点进行比较,得出若干有益的结论:(1)副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流,并不是单纯的单支海流,而是存在着两支或多支现象;(2)流速结构的带状分布,东、西向流相互交错间隔出现,流层较浅,均为表层流或近表层流;(3)多年平均而言,3支海流的流速以北赤道逆流最强,北赤道流次之,副热带逆流最弱;流量则不同,北赤道流最大,副热带逆流最小,北赤道逆流居中.3支海流的流速夏季均大于冬季,但流量稍有差异:副热带逆流和北赤道流均具有夏强、冬弱的特点,而北赤道逆流为冬强、夏弱;(4)冬季,副热带逆流的"源地",位于巴士海峡和台湾以东"副热带脊"的一个"暖脊"中心附近海域;(5)冬季,卫星跟踪漂流浮标的漂移轨迹,基本上反映出北赤道流和北赤道逆流的路径.但因副热带逆流区为涡旋频繁区,致使浮标漂移轨迹难以反映出副热带逆流的路径.