黄、东海环流的数值研究Ⅰ. 黄、东海环流的数值模型

首先依据拉格朗日环流理论与黄、东海的环流物理和几何特征建立一个黄、东海环流的动力学统一模型 ,并按其无因次方程的量阶分析获得其零阶和一阶模型方程。最后依此模型方程的数学、物理特征确立了流速分解方案 ,从而形成完整的黄、东海拉格朗日环流数值模型。该课题组已完成较系统地对黄、东海环流的数值研究。该篇论文为系列报道之首篇。     

东海陆架环流季节变化的模拟与分析

在改进POM模式基础上,建立1个中国东部海域斜压准预报模式,利用全球海洋模式结果并结合实测资料以及高精度卫星遥感SST资料,进行了东海陆架海域温盐及环流年循环的数值模拟,并系统分析了东海陆架环流系统及其季节变化、各暖流的路径等广为关注的问题。模式结果表明：黑潮主轴主体沿陆架坡折走向,中段黑潮流幅由南至北增宽,流速变大,流核所达深度变浅。浙闽沿岸流是一典型的季风环流,台湾暖流终年表现出东、北两分支结构,其分支表现出明显的季节性变化特征。在东海东北部陆架海域,冬季黑潮以其分支形式向北入侵,夏季则主要以大陆边缘流的形式向北进入陆架。论文对各暖流的水源也进行了相应的分析。     

利用NOAA卫星图像和水文资料研究东海水文的变化

本文利用ＮＯＡＡ卫星图像处理结果与同期水文观测资料，对东海表层水团的分布和转移特征作了初步分析。结果表明，东海表层水温的分布与结构同该海区的水团和环流发展相联系，水团消长和东海冬季高密水核心上层环流的发展可诱导长江口外混合水向外海扩散，表层水块的移动速度可达２６ｃｍ／ｓ，与动力学估算和同期漂移浮标所得的结果一致     

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。     

海浪混合参数化的渤海、黄海、东海水动力环境数值模拟

在浪-流耦合的概念下,对Princeton Ocean Model(POM)模式进行改进,增加特征波参数下的海浪混合作用,并把潮流和环流同时模拟,得到了渤海、黄海、东海典型的环流和水文特征,特别是夏季黄海的温跃层现象,夏季长江冲淡水扩展路径以及我国东部海域冬季和夏季典型环流等.研究表明,海浪的作用使海洋上层混合得更均匀,潮流的作用使海洋底层混合得更均匀,二者是温跃层形成的重要原因;考虑潮效应模拟流场,由于潮扩散和潮余流的作用,长江冲淡水路径与实际观测更为符合.     

东海陆架的动力沉积作用(英文)

本文全面地讨论了潮流、风暴和环流等动力作用对东海陆架沉积作用的影响。根据作用于陆架的主要动力营力可将陆架划分为三个动力沉积区:潮流沉积区、环流沉积区和复合沉积区。东海陆架表层沉积物与现代水动力条件处于平衡状态,因此,中、外陆架的广阔砂带应属原地现代沉积,而不是晚更新世的残留沉积。     

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。     

1989年东海陆架水团及高密水环流的季节变化

本文利用１９８９年的观测资料，分析了水团及高密水环流的季节演变特征。结果表明：东海高密水在陆架上存在一个季节性的变化过程，核心区有一个气旋型的密度环流；这个环流秋、冬季较弱，春、夏季较强；在该环流的产生过程中，它可以影响邻近水团的分布；在春季，邻近水团在东海高密水周围形成一个环状分布     

冬季黄海暖流西偏机理数值探讨

利用海洋数值模式(MITgcm)模拟了冬季黄海流场并对冬季黄海暖流西偏的机理进行了探讨。冬季黄海流场模拟试验表明,黄海暖流由济州岛以西约32.5°N,125°E附近进入黄海,然后沿着黄海深槽西侧70 m等深线附近向北偏西运动;海面高度调整对黄海暖流路径具有重要影响,沿着黄海暖流路径的海面高度梯度比周围海区大,由海面高度梯度产生的地转流引起的北向体积输运占总的北向体积输运的78%。狭长海湾地形控制试验表明,单纯的黄海地形分布不足以引起黄海暖流西偏。黄海典型断面试验与渤海、黄海、东海地形控制试验说明,黄海暖流进入黄海的地理位置对流场分布有重要影响,黄海暖流进入黄海的位置恰好位于深槽西侧地形坡度较大区域,在位涡守恒的约束下黄海暖流受地形捕获沿70 m等深线附近向北偏西运动;试验还表明,黄海暖流进入黄海的位置与东海北部环流和地形分布有关,在冬季风的作用下东海北部环流的一部分沿着地形陡坡进入黄海形成黄海暖流。由此认为,黄海、东海环流在其特殊地形的约束下对冬季风的响应和调整,是引起黄海暖流西偏的主要原因。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究Ⅱ.环流的基本特征

利用POM模型,以研究海区的海面风应力、温度和盐度资料作为海面边界条件,以与外海界面处的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流的影响,对长江口及其邻近海区各季节的三维斜压环流和温、盐结构进行了数值模拟。环流的数值结果表明,冬季和秋季研究海区的水平环流主要由长江径流、东海沿岸流、台湾暖流、杭州湾环流和沿岸流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;东海沿岸流与长江径流顺岸南下,随着自北往南岸界地形坡度的增大,其流幅变窄,流速增强;台湾暖流沿陡坡及其外缘蜿蜒北上,随着自南往北水深的变浅,其流幅由宽变窄继而又由窄变宽,流速却一直由强变弱。冬季和秋季海区纬度断面垂直环流的总趋势由近岸向外海流动,海底地形变化缓慢区离岸流产生波动,海底地形变化显著的陡坡区离岸流产生剧烈振荡而生成强升降流。春季和夏季研究海区的水平环流主要由长江径流与东海沿岸流汇合流、台湾暖流、杭州湾环流、舟山群岛附近及长江径流和东海沿岸流汇合流与台湾暖流之间的气旋和反气旋涡构成;长江径流和台湾暖流平行北上并在长江口以北产生顺时针偏转。由海区水平环流特征和变化趋势证实,春季长江冲淡水已开始向东北偏转,夏季冲淡水的偏转程度、伸展距离和扩展范围都更甚于春季;春季在长江口近岸存在弱上升流,夏季长江口外的陡坡区出现下降流,而长江口以北和以南的陡坡区出现上升流。     

渤、黄、东海海流和潮汐共同作用下的悬浮物输运、沉积及其季节变化

渤、黄、东海是一个水动力状况相当复杂的半封闭宽陆架海，本海区悬浮颗粒物含量高，季节变化明显，影响范围广，是世界上悬浮物含量最高的海域之一。对于该海域悬浮物的输运沉积过程、分布规律以及底质分布等中外学者均进行过比较深入的研究(秦蕴珊，1963； Honjo et al.，1974；Milliman et al.，1985，1986；秦蕴珊等，1987，1989；杨作升等，1992；Li et al.，1997；孙效功等，2000；雷坤等，2001)。然而，以往的研究大都基于实际海洋调查资料，由于受实测资料在时间和空间覆盖范围上的限制，很难从整体上把握渤、黄、东海陆架区悬浮物输运的时间和空间变化规律。数值模拟的方法能很好地克服上述局限，已有学者从不同角度对渤、黄、东海的某些海域的悬浮物进行了模拟研究。 董礼先等(1989)首先模拟了在二维潮流场作用下，黄、渤海推移质和悬移质的输运状况，得出潮流作用下海底的冲淤状况。Graber等(1989)利用有限水深的风浪模型、模拟了风浪对悬浮物输运、沉积的作用。Yanagi等(1995)用拉格朗日粒子追踪方法对整个东中国海冬季悬浮物的输运、沉积过程进行了计算。江文胜等(2000，2001)考虑了风等气象要素、外海传入的潮波的作用、悬浮物的沉降及再悬浮机制，对渤海中悬浮物的浓度进行了数值模拟。 海洋环流、潮汐、潮流和波浪均对悬浮物的输运与沉积产生影响，尤其在中陆架和外陆架地区，环流对悬浮物的长期输运起决定性作用，因此以往仅针对潮流、风浪作用的模拟很不完整，其结果与实际情况的差别也会较大。其次，海水的流动处在不断变化之中，小到日变化、月变化，大到季节变化、年际变化，因此定常风场、定常温盐场的环流模拟，即诊断流场并不符合实际情形。本文将首先对渤、黄、东海月平均风场、温盐场作用下的环流场进行模拟，进而探讨环流以及潮汐、潮流共同作用下的悬浮物输运过程及其季节变化规律。     

水团相互作用与东海高密水环流的演变

本文利用水文和海流观测资料，从水团相互作用去研究东海高密水及其环流的演变。获得如下一些结果：东海高密水冬季形成于东海中部陆架混合水中，入春以后水团挤压，高密水显得更为突出，入秋后高密水变性，东海中部陆架混合水重新形成；东海高密水核心区可形成气旋环流，从冬到秋经历了一个弱—强—弱的演变过程。海流观测结果证实这个环流是存在的；在东海高密水南侧存在较明显的密度锋，从冬到秋它也经历了一个弱—强—弱的演变过程；水团分析发现，各种与主体分离的混合水从春到夏可在高密水核心周围组合成一个环，从而进一步印证了这个高密水环流的存在     

Characteristics of Sea Surface Circulation and Eddy Field in the South China Sea Revealed by Satellite Altimetric Data

Temporal and spatial variations of sea surface circulation in the South China Sea were revealed with use of altimetric data provided by TOPEX/POSEIDON from December 1992 to October 1997. The estimated distribution of sea surface dynamic heights from altimetric data coincide well with the results of observation by Soong et al. (1995) and Chu et al. (1998). The RMS variability of sea surface dynamic height, which is obtained after tidal correction based on Yanagi et al. (1997), is high in the central part of the South China Sea, the Gulf of Tongking, the Sunda Shelf and the Gulf of Thailand. The high RMS variability in the Gulf of Tongking, the Sunda Shelf and the Gulf of Thailand is due to set up and set down of sea water by the East Asian monsoon, which is northeasterly during winter and southwesterly during summer. Also, the high RMS variability in the central part of the South China Sea is due to the variations of basin-wide circulation. The circulations are dominant in the central part of the South China Sea during summer and winter, an anticyclonic circulation during summer and a cyclonic circulation during winter. It is suggested that these circulations are controlled by the East Asian monsoon. Hence, there is an interannual variability of the basin-wide circulation associated with the variation of the East Asian monsoon.     

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。     

Preliminary study on concentrations and size distribution of marine aerosols over the East China Sea

In summer and winter, 1987,and in spring and autumn, 1988, the concentrations and size distribution of marine aerosols were measured over the East China Sea and the South Japan Sea. This paper deals with the study on the seasonal variation of the marine aerosols with the meteorological parameters, the differences and the relations between the marine and continental aerosols. The results show that the marine aerosol concentrations and size distribution over the East China Sea have distinct seasonal change characteristics, which may be attributed to the East Asian atmospheric circulation. The size distribution is discussed by using a three-parameter size distribution model.     

东亚夏季低层大气环流对东海及其邻近海域海温异常响应的数值试验

利用NCEP/NCAR的再分析资料、全球海温资料(OISST)及区域气候模式(RegCM3)研究了东亚夏季低层(925hPa)大气环流对东海及其邻近海域热力异常的响应.结果表明,夏季,当东海及其邻近海域的海温升高0.5和1.0℃时,在中国东部和东海及其邻近海域上空均会出现一个异常的气旋性环流,而且海温越高,气旋性环流越明显,并在海面上空形成辐合中心;反之,当东海及其邻近海域海温降低时,中国东部和东海及其邻近海域上空将出现一个异常的反气旋性环流,并在海面上空形成辐散中心.东海及其邻近海域夏季海温的异常可通过热力作用影响低层大气的辐合(散)和垂向运动,并影响局地低层大气和上层海洋的相互作用,从而使得东亚大气环流发生改变,进而可能对中国大陆东部气候和近海环境的变化产生重要作用.     

东海与邻近海域水、热、盐通量的季节变化研究

本文基于高分辨率的区域海洋数值模式对东海及邻近海域进行温、盐、流的数值模拟,模拟结果与实测结果拟合较好。结果表明:东海与邻近海域的水交换过程具有显著的季节变化特征。从流量的角度看,台湾海峡、台湾-西表岛之间水道和西表岛-冲绳岛之间水道是外海水流入东海的3个主要水道,而冲绳岛-奄美大岛、吐噶喇海峡、大隅海峡、济州岛东部和黄东海断面是海水流出东海的水道;其年平均体积输运值分别为1.06×106 m3/s、20.49×106 m3/s、3.20×106 m3/s、-0.92×106 m3/s、-20.59×106 m3/s、-0.30×106 m3/s、-2.37×106 m3/s和-0.37×106 m3/s（向内为正）。对比发现,东海与邻近海域之间各水道的体积、热量和盐量输运均具有相似的季节变化趋势,其最大值往往出现在夏季（7月或8月）,最小值往往出现在冬季（1月或2月）。从7月到11月整个东海是流量净流出的过程,而从12月到翌年6月是流量净流入的过程,全年流量基本上保持平衡状态。东海终年存在向黄海的净输入,其体积、热量和盐量的年平均输运值分别为0.37×106 m3/s,0.027×1015 W和12.7×106 kg/s。     

东海冷涡对东亚季风年代际变化

利用CORA、COADS和SODA 等高分辨率的海洋和大气再分析资料及区域海洋模式(ROMS), 研究了东海冷涡对1976/1977 年前后东亚季风年代际跃变(减弱)的响应。结果表明: (1)1976/1977年前后东亚季风跃变后, 夏季东海冷涡明显增强, 主要表现为冷涡的温度显著降低, 而冬季东海冷涡有所变弱但其温度上升不明显; (2)东亚冬季风跃变后, 济州岛西南侧的黄海暖流减弱, 冷涡区出现一个反气旋式环流异常, 这有利于冬季东海冷涡的减弱; (3)东亚夏季风跃变后, 台湾暖流外海侧分支及济州岛西南侧的黄海暖流分支增强, 使得冷涡区的气旋性环流变强, 这有利于夏季东海冷涡的加强。数值试验的结果表明, 东亚冬、夏季风的跃变在东中国海引起了不同的中尺度海洋环流异常, 从而导致东海冷涡对东亚冬、夏季风的跃变产生不同的响应。     

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     

黑潮和风应力对东中国海环流的作用

我们曾基于底摩应力涡度、行星涡度和风应力涡度的平衡方程,在黑潮(边界力(奚盘根等,1980,冯士搾等,198l。))可变海底地形的作用下,研究了东中国海环流的可能成因(刘凤树等,1984)。指出,东中国海环流的形成主要是黑潮作用的结果,风的效应仅起调