黄、东海黑潮流系和涡旋现象的一个正压模式

为研究黄、东海域中的黑潮流系和涡旋现象,我们建立了一正压数值模式并进行了八个试验。试验的结果基本模拟了黑潮在此区域中的分支——台湾暖流和对马暖流的特征现象以及其本身的路径。黄海暖流和济州岛南方的气旋性涡旋在试验中也得以反映。此外,模式预报出27°N、124°E附近存在一气旋型涡旋的可能性以及沿日本九州西南沿岸向南的海流为对马暖流的一分支。动力机制的探讨对试验中出现的流动特征给出了一些解释。     

黑潮水入侵东海陆架及陆架环流的若干现象

利用WOCE-SVP和中国近海环流观察项目的卫星跟踪表层测流浮标资料，详细分析了黑潮及其入侵东海陆架和东海陆架上层环流的分布状况，结果表明：黑潮从台湾东部进入东海后，明显入侵陆架，并在复杂地形的作用下使其流路呈现多种变化，分析结果还显示，对马暖流不仅仅是黑潮的延续，而是多支流合成的结果，通过资料分析发现：秋节东海黑潮西侧100m等深线处可能存在一支与黑潮反向的逆流，关于它存在的季节变化和动力机制有待进一步的深入研究。     

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     

1987及1988年夏季西北太平洋主流系和水位与大气环流关系的数值研究

用一个包括风应力项的二维绝热非线性数值模式计算分析了1987及1988年夏季北太平洋主流系和水位与大气环流的关系。将模拟的1987和1988年流场作比较可知:1987年南赤道流较弱,而北赤道逆流、北赤道流及北太平洋流较强,同时各流系位置也都偏南1—2个纬距;模拟的1987年黑潮及对马暖流也明显比1988年强。分析表明,1987年夏季南赤道流弱、北赤道逆流强的主要原因是该年东南信风弱,而北赤道流、黑潮及对马暖流较强则主要与该年12°—25°N之间较强的东风以及东海较强的南风有关。模拟结果可对管秉贤提出的夏威夷群岛附近风应力涡度与黑潮强度的统计关系给出一个动力学解释。根据1987及1988年夏季气压场及风场对比分析。可以认为1987年北赤道流、黑潮及对马暖流较强可能与1987El Nino年副热带高压较强有关。     

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。     

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     

东海南部陆架水体2011年夏季温盐结构及其对台湾暖流和黑潮入侵的指示

利用2011年7月5个断面共30个站位的温盐深(CTD)测量资料,分析东海南部陆架水体的温盐结构和温跃层特征,探讨黑潮和台湾暖流对东海陆架水文状况的影响。结果显示,本区广泛存在着浅部温跃层和深部温跃层。浅部温跃层分布于20 m水深以内,跃层强度普遍较弱,具有明显的日内生消变化。深部温跃层分布于中、外陆架和台湾海峡。在中、外陆架的深水区,跃层底界深度约80 m,跃层厚度约10 m;跃层强度大,约为0.8℃/m,且较为稳定。在台湾海峡北部,温跃层分布于水深14～30 m,跃层厚度6～10 m,跃层强度偏弱,为0.2～0.5℃/m。在温跃层附近,由于上、下层水团温度、盐度的差异,其混合过程常出现盐指现象。在东海陆架90～110 m等深线之间,深部温跃层之下盘踞着一个深层冷水团,水温为16.8～17.6℃。黑潮水的入侵,使得外陆架温跃层强度减弱至0.2～0.5℃/m;同时,跃层层位上升,厚度加大。温跃层强度可以作为指示黑潮入侵的灵敏指标。当夏季深部温跃层强度低于0.6℃/m,同时伴随跃层厚度加大时,可判别为黑潮入侵。本区夏季黑潮锋可以到达110 m等深线附近。在中陆架50～80 m等深线之间,深部温跃层的消失,说明台湾暖流的强烈影响遍及整个水柱;而从南向北,台湾暖流的影响逐渐减弱。台湾海峡北部深层水温度较低,平均值为22.52℃,要比东海南部中陆架深层水低3℃,这可能意味着台湾暖流深层水主要源于黑潮分支的加入。     

南海上层海流的数值模拟

用一个水平分辨率较高的太平洋区域海洋模式计算了太平洋的上层海流.太平洋海域大的海流流系,如黑潮、亲潮、北(南)赤道流、北赤道逆流、加利福尼亚海流和东澳大利亚海流等都再现在模拟结果之中了.本文只给出了南海四季代表性月份的上层环流的数值模拟结果.结果表明:南海黑潮分支是南海北部最重要的一支海流,它不仅是南海暖流的水体来源,而且构成了南海环流重要的一翼.除了个别月份外,终年都有一支较强的NE向海流穿过台湾海峡进入东海.这些计算结果有的已被观测结果所证实.     

东海东北部春季若干重要水文结构的分析

本文主要基于韩国海洋研究所在东海沿岸海洋过程试验中收集的ＣＴＤ资料，分析了１９９５年春季出现在东海东北部的一些重要水文结构。结果表明，一种锋涡状结构出现在黑潮向东转折点附近。它不仅使邻近海域的水文结构变得更复杂，而且诱发黑潮水与陆架水间活跃的交换。在陆架坡折处观测到若干孤立的陆架水块，可能是锋涡的卷挟作用所致；该海域存在４个水团，即黑潮水、对马暖流水、陆架水和混合水。对马暖流水分为上下两层：上层水为变性黑潮水，盐度比黑潮水约低０．１，底层对马暖流水仅位于冲绳海槽区，并有着与黑潮中层水相同的温、盐特性；一种双锋结构出现在邻近黑潮的陆架边缘附近。在内陆架形成的陆架锋，由北向南伸展时，愈来愈偏向陆架边缘。而黑潮锋沿九州以西深槽的陆架边缘向北伸展。在黑潮转折点附近，两锋几乎合并为一条锋。狭窄的锋带由黑潮水及其变性水和陆架水的混合水所占据。     

黑潮跨陆架入侵东海年际变化的数值模拟

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等过程。模式首先进行了6年的气候态模拟,然后进行了1993到2015年的后报模拟。模式很好地再现了东海陆架已知的环流结构,模拟出的对马海峡和台湾海峡的年平均流量和观测结果也比较一致。基于模式结果,利用旋转经验正交函数(REOF)的方法,对黑潮跨过200m等深线流量的年际变化进行分析。REOF的主要模态表明,黑潮跨过200m等深线对东海陆架的入侵主要发生台湾东北,并且入侵主要集中在黑潮次表层水中。主要模态的时间系数表明,黑潮入侵东海陆架的年平均流量存在一个8年的变化周期。相关性分析表明,黑潮入侵东海陆架的年际变化和太平洋年代际振荡PDO(Pacific Decadal Oscillation)指标具有显著的负相关,其相关系数达–0.63。该相关可以通过如下过程解释:PDO会导致东太平洋风应力涡度异常,由Sverdrup关系可知向赤道的体积输运也会相应地产生异常,根据质量守恒,向赤道体积输运的异常必然通过西边界流-黑潮的异常来平衡,从而导致黑潮入侵东海陆架强烈的年际变化。     

夏季对马暖流水来源的探讨

主要根据韩国海洋研究所通过东海沿岸海洋过程试验(COPEX-ECS)收集的CTD和卫星跟踪表面漂流浮标观测结果,探讨了夏季对马暖流水的来源.所得主要结论为:(1)对马暖流水的结构有着明显的区域性变化.在九州西侧的冲绳海槽北区,对马暖流水为3层结构;而在陆架和对马-朝鲜海峡,对马暖流水为两层结构.(2)对马暖流表层水以次高盐(33.50～34.10)为特征.它主要是由以长江冲淡水为主体的沿岸水、黑潮表层水和东海南部陆架水汇聚而成.(3)对马暖流中层水由两部分组成.温跃层以下,盐度大于34.50的高盐水,基本为爬升的黑潮水表层水.位于跃层中的对马暖流水则是黑潮水与陆架低盐水的混合水.(4)在对马-朝鲜海峡,由于与陆架低盐水和沿岸水不断混合,来自源区的海水明显变性.盐度大于34.50的高盐水,仅出现在50m以深的底层水中.     

1987及1988年夏季西北太平洋主流系和水位与大气环流关系的数值研究

用一个包括风应力顶的二维绝热非线性数值模式计算分析了１９８７年１９８８年夏季北太平洋主流系和水位与大气环流的关系。将模拟的１９８７年和１９８８年流场作比较可知：１９８７年南赤道较弱，而弱赤道逆流、北赤道流及太平洋流较强，同时各流系位置也都偏南１－２个纬距；模拟的１９８７年黑潮及对马暖流也明显比１９８８年强。分析表明，１９８７年夏季南赤道流弱、北赤道逆流强的主要原因是该年东南信风弱，而弱赤道流、黑潮     

2014年春季黑潮与邻近海域甲藻组成及其对水团的指示作用

我国东部海域受近岸流、台湾暖流和黑潮的影响,不同水团间环境因子差异较大,甲藻作为初级生产者主要受环境影响,研究分析不同水团浮游甲藻群落组成及分布情况具有重要的生态意义。2014年5-6月,本研究对台湾以东黑潮主流径及东海200m等深线内陆架区进行采样调查,分析测站浮游甲藻的群落结构组成。研究结果表明,网采样品共鉴定出浮游甲藻17属81种,甲藻丰度范围为（0.45-1207.86）×10³cell/m³。根据聚类分析结果,将海区浮游甲藻划分为3个群落类型,分别为受沿岸水团影响的群落Ⅰ、受台湾暖流水团影响的群落Ⅱ和黑潮水团影响的群落Ⅲ。不同水团间甲藻群落结构具有一定差异性,其中甲藻丰度变化趋势为沿岸水团 > 台湾暖流水团 > 黑潮水团,沿岸水团甲藻主要以广温广盐种为主,台湾暖流水团甲藻以广温高盐种为主,黑潮水团甲藻以高温高盐种为主。     

一种计算斜坡处海流的诊断模式

本文提出一种考虑底斜效应,适合斜坡处海流诊断计算的模式,并且分别计算了日本以南黑潮区部分测线和对马暖流流源区的流速。其结果与实测符合较好。     

冲绳海槽北部表层沉积物中浮游有孔虫的分布与海洋环境

为查明冲绳海槽北部浮游有孔虫动物群的分布特征与海洋环境之间的关系，对1992年6月和1999年6月两次采白冲绳海槽北部111个表层沉积物中的浮游有孔虫进行了鉴定和统计，并利用Q型因子分析方法对其群落组合特征进行了分析。结果表明，冲绳海槽北部浮游有孔虫主要有3个因子组合。以Globlobigerinita glutinata(Egger)为代表的主因子1主要分布在东南侧的黑潮主干和对马暖流控制区内，同时受西侧陆架冷水影响的部分站位也显示了较高的载荷值。G．glutinata的种群特征显示，黑潮主干和对马暖流控制区以大个体分子为主，而小个体分子主要集中在受冷水影响的陆架浅水区。因此，G．glutinata很可能是300N以北海域黑潮及其分支流系的优势种，而其小个体分子在陆架浅水的存在可能与东海冷涡沉积动力环境相关。以浅生种Globigerinoides ruber(d‘Orbigny)为代表的主因子2主要分布在研究区西侧和北侧水深100—150m之间的陆架浅水区。以Neogloboquadrina dutertrei(d’Orbigny)和Pulleniatina obliquiloculata(Parker＆Jones)为代表的主因子3，主要分布在研究区中部的黑潮和对马暖流与陆架水的混合区内。因此，冲绳海槽北部浮游有孔虫动物群的分布受到海流、水团、水深等多种海洋环境因素的影响。     

一种计算斜坡处海流的诊断模式

本文提出一种考虑底斜效应，适合斜坡处海流诊断计算的模式，并且分别计算了日本以南黑潮区部分测线和对马暖流流源区的流速。其结果与实测符合较好。     

东海对马暖流水来源的数值模拟

本文通过二维数值模拟对1986年6月～1988年12月东海对马暖流水的来源问题进行了初步探讨,结果得出东海对马暖流水的来源基本上分为三种类型:(1)东海对马暖流水主要为东海黑潮水继续北上部分构成;(2)东海对马暖流水由东海黑潮水、东海陆架水以及东海北部黄海大陆沿岸水几部分混合而成;(3)东海对马暖流水几乎全部由东海北部的黄海大陆沿岸水构成。模拟与实测结果基本一致.     

黑潮与东海水交换研究

利用高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模式模拟东海地区的多年平均流态。数值模拟结果在黑潮的流速、路径、流量等方面与近年来对黑潮的认识相一致。利用模式结果,计算东海及邻近海域主要水道的水通量。结果表明:台湾海峡、中国台湾-西表岛之间水道是海水进入东海的主要通道,对马海峡、吐噶喇海峡、大隅海峡与西表岛-宫古岛-冲绳岛-庵美大岛之间水道是海水流出东海的主要通道。分析PN断面的流量的变化特征,结果表明黑潮流量在春季与夏季较大,秋季与冬季较小,年平均流量为24.16 Sv,与前人研究结果一致。计算跨越200 m等深线的年平均净向岸体积输送为0.99 Sv,在台湾东北与九州西南地区表现为黑潮入侵陆架地区,年平均入侵流量分别为1.907 Sv与0.065 Sv,在黑潮中段地区,跨越200 m等深线流量呈现交错状分布,年平均净通量为0.982 Sv,表现为由东海陆架地区流向黑潮。上述结果对黑潮与东海之间物质与能量交换研究有一定参考价值。     

2003年度东海暖流的分析

由黑潮派生的各种暖流对东海而言是重要的热能来源,它们的态势会极大地影响东海的温度分布,从而影响到生态系统的变化和发展.通过对2003年度东海暖流主干温度、暖舌前锋位置进行空间分析,并与历史状况比较,结果表明在2003年春夏黑潮和对马暖流的温度和势力与常年差不多,台湾暖流及黄海暖流比常年要弱一些;夏初各暖流都出现了较大幅度低于常年的状况,先是黑潮,然后台湾暖流、对马暖流最后是黄海暖流.而秋冬两季除黄海暖流只比常年略强一些外,各暖流均呈强势,不但温度较高,而且暖舌的伸展距离比常年有不同程度增加.特别是黑潮、台湾暖流和对马暖流在冬季都接近历史最强水平,而相对较弱的黄海暖流也比多年平均略强一些.     

夏季台湾暖流在浙江海面的蛇行

本文用实测流和其他的水文观测资料证明,至少在夏季台湾暖流到达浙江外海后,改变其流动方向,先按顺时针转向,接着又作反时针转向,然后并入黑潮或对马暖流。夏季台湾暖流在浙江海面发生蛇行。