第五节 海流与潮流分析

本调查海域位于深浅急剧变化的大陆架边缘区域，海水流动相当复杂，既有半日和周日变化的潮流，又有变化周期较长的所谓节流，既有西北本乎洋强大的黑潮流经这里，又有受到长江等大河入海径流涵养的沿岸流在此汇合。在浅水的大陆架水域，一般潮流较常流明显，有的区域潮流比常流大一个量级，而深水的东海海盆，     

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。     

东海黑潮水交换区的定义及其时空分布规律研究

将谱混合模型(Spectral Mixture Model,SMM)方法应用到黑潮水与东中国海陆架水之间的水交换中。在此基础上,定义了东海黑潮流系与东中国海大陆架之间的水交换区,并进一步对该带状交换区的空间分布和时间变化规律进行研究。首次得到该交换区面积随时间的变化与东海黑潮流系穿越东中国海大陆架200 m等深线的向岸体积通量的变化呈现出-0.78的显著的负相关关系。另外,研究结果还揭示出,来自太平洋的季节内信号有可能穿越黑潮主轴进入东中国海海域。     

东海陆架外缘及陆坡断面上黑潮流速结构的动力分析

本文从流体力学原理出发,在黑潮区海洋水文资料比较齐全的一个断面(见图1),建立一个在定常状态下,考虑水平和铅直湍流摩擦效应和非线性的惯性作用的诊断模式。对东海大陆架外缘及大陆坡黑潮断面流速结构作了比较全面的分析,初步分析了黑潮流轴何以出现在大陆架边缘附近的现象。先将黑     

Argos表面漂流浮标在黑潮区的若干观测结果

利用近几年国家海洋局第二海洋研究所及国家海洋技术中心在南海和西北太平洋海域布放的部分卫星跟踪表面漂流浮标所取得的观测资料,分析了浮标流经海域的表层海流特征及浮标漂移路径上水温的变化。结果表明:2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,夏季南海表层水经吕宋海峡流出,汇入黑潮主干;夏末冬初,黑潮主干经过东海时明显呈弯曲流动;2003年春季,日本以南海域黑潮弯曲不明显;台湾东北部海域存在一个强反气旋涡;表层海水的温度日变化和季节变化明显,在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,对应出现了表层水温的高、低温区。     

东海冬、夏两季表层海水的二氧化碳分压

１９９７ 年冬、１９９８ 年夏在东海进行了两个航次的调查,采用气相色谱一喷洒式平衡器系统,现场测定了表层海水和大气的ＣＯ２ 分压。东海表层海水ＣＯ２ 分压受东海环流、生物活动、季节等因素影响而变化。冬季受垂直混合作用的影响,陆架区是ＣＯ２ 的源;黑潮水是ＣＯ２ 的汇,夏季受生物活动的影响,陆架区水系是ＣＯ２ 的汇;黑潮及影响区域是ＣＯ２ 的源。     

黑潮流轴在吕宋海峡的变化分析

黑潮在流经吕宋海峡时呈现各种时间尺度的流态变化。本文基于高分辨率的区域海洋环流模式(ROMS)输出数据,分析了黑潮主流轴在吕宋海峡附近的变化特征和可能原因。研究结果表明,黑潮流轴在该区域具有明显的年际、季节和季节内变化,其中季节内变化最为强烈;在年际和季节时间尺度上,黑潮流轴在表层主要受局地风驱动的艾克曼漂流的影响,而在次表层则主要由黑潮本身的惯性决定;在季节内时间尺度上,黑潮流轴的变化主要受制于涡旋与黑潮的相互作用。     

东海黑潮混沌特征的数值分析

以英国 OCCAM(The Ocean Circulation and Climate Advanced Modeling Project)全球环流模式的 1 994年计算结果作为初始场和边界条件 ,用 POM模式 ,对东中国海黑潮季节变化进行了数值模拟 ,特别注意了海水运动的混沌特点和质点移动轨迹。研究结果表明 :东海黑潮区地形引起的黑潮流剪切是导致混沌的主要原因 ;东海黑潮区混沌运动有明显的季节变化 ;黑潮主轴区基本是输运的屏障区。     

东海海流结构及涡旋特征概述

东海是一个兼有下列浅海和深海特征的边缘海：地形复杂，西部为大陆架，约占东海总面积的2/3；东南为大陆坡及深海槽，最大深度可达2700余米；西侧有年平均总值约12000亿立方米的巨量径流入海；东侧又有强大的黑潮流经，其流量约为20-30 SV。海上盛行季风，风向基本上每半年变换一次。东海水文特征以及水团、海流和涡旋等的分布，就是在这样复杂的自然条件下形成和变异着的。     

东海J断面上黑潮表层流速变化的初步分析

黑潮是西北太平洋环流的一部分,同时也是东中国海的主要流系。由于它的高温高盐性质以及它所处的位置和强度等,各方面都显示出研究它的变异问题,对它流经的沿岸大陆的气候、近海的渔业生产、航海等有着不容忽视的重要意义。为了搞清这支强流的若干性质及它的规律,中外有关人员作了许多研究工作。尤其是日本对黑潮流经区域作了大量的调查工     

台湾海峡及邻近海区的水文概况——海水温度、盐度和表层流特征

本文所讨论的海区,位于北太平洋的西侧,西依我国大陆,东濒太平洋,北连东海,南接南海,地处热带和亚热带,属热带和亚热带海洋性气候。本海区的海水温、盐特征和海流系统都与黑潮、大陆沿岸流和南海季风漂流有着密切的关系。一、海水温度海水温度的分布和变化,主要是受黑潮和大陆沿岸流的影响,並随季节而变化的。冬季(12—2月)受寒冷的东北气流影响,沿岸近海水温普遍降低,1—2月,低于9℃的沿岸冷水可达温州以南,低于12℃的低温水可达金门附近。而20°N以南海区和受黑潮影响显著的海峡东侧,水温较高,暖水舌直指向北和东北方向。因此,黑潮暖水与沿岸玲水互相对峙的局面在冬季很为突出,尤以2月最为典型。同时,海峡水温东暖西冷的趋势也十分明     

台湾岛附近海洋对0908号台风“莫拉克”的响应特征

在模拟2009年登陆我国东部沿海的台风"莫拉克"的基础上,利用AVHRR/AMSR和SODA再分析数据和模拟结果,初步评估了GRAPES-ECOM海-气耦合模式(上海台风研究所基于GRAPES-TCM区域台风模式和ECOM海洋模式开发而成)模拟台风期间海洋响应的能力,并分析了台风期间台湾岛周围海域的海温、上升流、中尺度冷涡等的变化特点。分析结果表明,GRAPES-ECOM耦合模式较好地模拟了表层海温对台风的响应,与深水海洋响应比较,揭示了近海对台风响应的一些新特征:(1)在台湾以东海域,台风活动改变了黑潮海域海水的垂直运动,诱导黑潮南部沿岸上升流,而北部先于台风存在的上升流减弱,导致不同水深海温的最大降温位置都出现在路径左侧,与深海偏向路径右侧不同;(2)位于台湾岛东北面的彭佳屿冷涡因其形成与大陆架和黑潮有关,当台风在台湾以东洋面活动时,冷涡位于台风右前方,黑潮表层海水辐合流向大陆架,冷涡中心温度上升,强度减弱,当台风转折北上,冷涡位于台风东南侧,表层海水辐散,加强底层冷水上涌,从而增强了该冷涡的强度;(3)台风不仅加深了台湾海峡的混合层深度,还使得海水的垂直热力结构改变,并使整层海温趋于一致。     

东海海面热量平衡和海水热含量的特征分析

本文利用逐步回归法,把资料进行空间上网格化和时间上同一化处理,计算了1973-1978年东海及黑潮区域海水热含量,并结合海面总的热量平衡季节变化进行了分析。结果指出,在黑潮区域,海洋表面每年有八个月向大气释放热量。冬季海洋对大气的影响比夏季大。     

近万年来冲绳海槽北部浮游藻类沉积率反映的环境变化

对冲绳海槽北部B－3GC柱状样的84份样品做了浮游藻类（绝大多数是沟鞭藻孢囊）沉积率分析。冲绳海槽约6790a以前的全新世早期和3620－2390aB.P.两个阶段的沟鞭藻孢囊沉积率较高,特别是在全新世早期,孢囊沉积率明显高于其他阶段。沟鞭藻孢囊沉积率的变化反映了冲绳海槽北部全新世表层海水营养和生产力水平的变化,其趋势与黑潮影响强度的变化趋势一致。在黑潮影响甚微的全新世早期,表层海水富营养且高生产力,约6790aB.P.起黑潮影响强度明显加大,表层海水营养和生产力幅度下降,只是在3620－2390aB.P.期间因黑潮影响强度减弱而表层海水营养和生产力有小幅度上升。黑潮对于冲绳槽表层海水营养和生产力的营养,不公亩在为其本身低营养、低生产力的特性,也由于其对来自我国大陆一侧陆源输入物的阻隔作用。Operculodinium centrocarpum沉积率在剖面下段高于Spiniferites spp.,上段则呈相反的情况,Spiniferites spp沉积率较高,变化的转折点（约6790aB.P.)与黑潮对冲绳海槽影响强度出现骤然变化的时间吻合。所以,Operculodinium centrocarpum沉积率高实际上指示了偏低的表层水温,约6790aB.P.冲绳海槽北部表导水温明显上升。     

黑潮与邻近东海生源要素的交换及其生态环境效应

黑潮与东海生源要素的交换对东海的生态环境有重大影响,交换主要是经台湾东北部海域输送至东海陆架和通过日本九州西南海域由东海陆架向外海的黑潮输出两个通道。中国科学院海洋先导专项对黑潮与邻近东海生源要素的交换特征进行了系统的调查和研究,获得了一些新的认识:(1)在台湾东北部区域,碳主要以表层水-次表层水为载体输入,秋季的输入量高于夏季;黑潮溶解态营养盐的输入占据绝对主导地位,且以黑潮次表层热带水-中层水的输入为主,输入通量春季高于夏、秋季,可为东海春季水华提供一定的物质基础,但输入到东海的黑潮水其氮磷比与Redfield比值(16:1)接近,这些"正常水"——黑潮的输入显然对调和东海异常高的氮磷比有重要的作用,从而对东海的生态环境起到"稳定和缓冲"作用。所以,黑潮水对东海的输入不仅维持补充了东海生态系统运转所需的生源要素,更为重要的是缓冲了受人为影响强烈的东海海水的高氮磷比,使东海本已失常的营养盐结构向合适的氮磷比方向转变。因此,黑潮与东海生源要素的输入在一定程度上起着稳定和缓和东海生态环境的作用。(2)通过构建的海水Ba-盐度新指标体系,定量细致刻画了黑潮对东海生源物质在台湾东北部区域的输入范围和程度,黑潮次表层水从台湾东北陆架坡折处沿底部向北偏西方向入侵东海,其近岸分支可以入侵到浙江近岸,其黑潮次表层水占比仍可达到65%左右。垂直方向上,陆架外侧站位受黑潮次表层水的影响范围更大,黑潮水占50%比例位置可延伸至外侧TW0-1站位(122.59°E,25.49°N)表层,而内侧靠近大陆的站位则只限于陆架中部位置底层。     

首次黑潮试验性调查取得圆满成功

黑潮起源于我国台湾省的东南海域,是流经东海的一支强大海流,对我国东南沿海地区的气候产生极大的影响。黑潮又带来了丰富的饵料和适宜于鱼类产卵、繁殖以及生长的环境因素。所以,在它流经和影响的海域,往往又是鱼类栖息和索饵的场所。开展黑潮的调查研究工作,不仅在海洋学学科研究中有着重要的科学价值,而且对合理地开发和利用我国近海资源以及对舰船的航行、气象预报等都有重要的经济价值。为此,国家海洋局第一海洋研究所和第二海洋研究所的科技人员共同合作,于1984年6月11日—7月18日首次对流经东海区的     

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。     

ENSO事件对黑潮流域温度场分布影响研究

海洋对气候的调节主要通过海洋温盐结构的变化、海水的流动以及海洋与大气的交换来实现。海水的温盐场不仅是研究海面水汽和热量交换的重要物理参数,也是海洋环流、水团、海洋锋、上升流和海水混合等海洋学研究的直观指示量。文章利用SODA温度数据资料,绘制1988-2007年黑潮区域的PN断面温度场图,做出多年逐月平均分析、距平分析及EOF分解;通过对主要厄尔尼诺年和多年逐月的图像进行对比,分析黑潮温度特殊变化特征及其与ENSO事件的关系,找到PN断面海洋温度场季节和年际分布变化特征,研究ENSO事件与黑潮的对应关系。     

基于Argos漂流浮标的东海黑潮特征分析

基于1979—2008年的表面漂流浮标资料,在选定区域(21°～33°N,120°～132°E)内对3个东海黑潮特征断面上的表层流速结构进行分析。选取的特征断面分别是位于台湾东北东海黑潮南段的SS断面,位于黑潮所流经东海的中央地段的PN断面和位于日本九州与奄美群岛之间的TT断面。Argos漂流浮标资料的统计结果能够较好地反映东海黑潮不同流段的主要特征及其季节变化。东海黑潮中段相对于其他流段流速强、流幅宽、流量大的特征最为显著,也最为稳定。     

东海黑潮及其上游硝酸盐输送年际变化的模拟研究

利用一个太平洋区域分辨率为12.5 km的ROMS-CoSiNE海洋物理-生态耦合模式1997-2016年的积分结果,对东海黑潮硝酸盐输送的年际变化进行分析。结果显示:东海黑潮的硝酸盐输送存在约3 a与7 a的年际变化周期,且在100~400 m深的次表层与400~800 m深的中层水中变化较为显著。东海黑潮上游海水中,南海水及直接汇入东海黑潮的西太平洋海水对黑潮硝酸盐的年际输送变化具有重要影响。其中,南海水主要影响东海黑潮中层水的硝酸盐输送,而西太平洋海水对东海黑潮次表层水硝酸盐的输送影响较为显著。