台湾岛以东黑潮热输运的季节及年际变化特征

黑潮热输运对我国沿海区域气候变化及海洋生态环境具有重要影响。基于JCOPE2(Japan Coastal OceanPredictabilityExperiment2)模式1993—2016年的高分辨率数值模拟结果,计算了通过台湾岛以东24°N KET(Kuroshio East of Taiwan Island)断面的黑潮热输运,分析了其季节及年际变化特征,结合ONI指数(Oceanic Nino Index)探讨了其与ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)事件的关系。研究结果表明, KET断面黑潮热输运具有显著的季节变化,春夏季较大,秋冬季偏小;年均值为1.98 PW(1 PW=10~(15) W),标准差为0.18 PW,热输运强年为1996—1997年和2015年,热输运弱年为2000年, 2002年和2013年。超强ENSO过程对黑潮热输运有显著影响。受超强厄尔尼诺事件影响,台湾岛以东黑潮热输运明显增加,热输运极大值超前ONI指数极大值约5～10个月。利用方差分析得到流速方差项对KET断面黑潮热输运总时域方差贡献最大,解释了热输运总方差最大值的77%,其次是温度与流速协方差项以及温度方差项,分别解释了热输运总方差的15%和6%。     

PN断面黑潮流速垂直分布特征及机制分析

基于全球海洋再分析模拟GLORYS2(Global Ocean Reanalysis Simulation 2)结果,分析了PN断面(126.0°E-128.2°E,1 000 m以浅)黑潮流速垂直结构的季节和年际变化,探讨了黑潮流速垂直结构形成的动力学机制。结果表明:1)PN断面黑潮夏季流量最大,春季次之,秋、冬季节最小;气候态平均的冬、夏季流速最大值都位于次表层,春、秋季节流速最大值位于表层;夏季相对流速较大、最大值深度较浅;等密线在黑潮主轴区下凹,冬季更为明显。流速最大值深度和密度水平梯度为零的深度均表现出了较大的年际差异,该年际变化甚至超过季节差异;2)流速与密度符合热成风关系。黑潮通量由太平洋大尺度风场及中尺度运动两者共同决定,但局地的热通量和环流对温盐的输运共同影响密度场,调节黑潮流速的垂直分布,影响水通量的分配及营养盐输运;3)有些年份夏季流速最大值出现在表层,可能是夏季西南季风诱导陆架水离岸输运进入黑潮上层导致的结果。非线性、非地转物理过程的影响没有考虑在本研究中,热成风关系能够解释黑潮流速垂直分布形成的部分原因。     

PN断面黑潮流速垂直分布特征及机制分析（英文）

本文基于全球海洋再分析模拟GLORYS2(Global Ocean Reanalysis Simulation 2)结果,分析了PN断面(126.0°E-128.2°E,1 000 m以浅)黑潮流速垂直结构的季节和年际变化,探讨了黑潮流速垂直结构形成的动力学机制。结果表明:1)PN断面黑潮夏季流量最大,春季次之,秋、冬季节最小;气候态平均的冬、夏季流速最大值都位于次表层,春、秋季节流速最大值位于表层;夏季相对流速较大、最大值深度较浅;等密线在黑潮主轴区下凹,冬季更为明显。流速最大值深度和密度水平梯度为零的深度均表现出了较大的年际差异,该年际变化甚至超过季节差异;2)流速与密度符合热成风关系。黑潮通量由太平洋大尺度风场及中尺度运动两者共同决定,但局地的热通量和环流对温盐的输运共同影响密度场,调节黑潮流速的垂直分布,影响水通量的分配及营养盐输运;3)有些年份夏季流速最大值出现在表层,可能是夏季西南季风诱导陆架水离岸输运进入黑潮上层导致的结果。非线性、非地转物理过程的影响没有考虑在本研究中,热成风关系能够解释黑潮流速垂直分布形成的部分原因。     

东海混浊海域悬沙浓度的三维数值模拟及与观测的比较

借助ECOMSED模式进行了东海混浊水海域三维悬浮泥沙输运的数值模拟,其中水动力模拟中考虑了潮汐,海流（包括黑潮,长江径流等）及风场的作用,输运模型中考虑了粘性泥沙的絮凝、粘性和非粘性泥沙的再悬浮等过程。另外,在沉积输运模式中,增加了波浪的作用,使沉积输运模拟更完善,并与2006年8月份在长江口外海域获得的走航断面及定...     

黑潮的涡分辨率数值模拟

本文利用涡分辨率的HYCOM模式,以NCEP月平均再分析资料(1979—1993)为驱动场,并采用单向数值嵌套的方式对黑潮流域进行数值模拟,成功模拟了黑潮流域的高分辨率流场特征。模拟结果显示:黑潮路径符合前人对黑潮的认识;在地形和流量的共同作用下,黑潮对吕宋海峡的入侵呈现多平衡态的特征;日本以南的黑潮路径发生多种时间尺度的摆动(从季节内到年际)。黑潮在PN断面上流速跟同期观测十分相符,流轴集中在陆架破折处,季节变化较弱。台湾岛以东黑潮,东海黑潮以及吐噶喇海峡黑潮的流量符合对应时期观测,并且各自呈现出不同的变化特点。     

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。     

潮汐对吕宋海峡附近海域环流结构的影响

为了考察潮汐混合效应对吕宋海峡附近海域环流场的影响,本文使用ROMS区域海洋模式,通过无潮实验与有潮实验的对比分析指出,潮汐混合作用可以影响121°E断面上的水交换和120d平均的纬向流速分布;在模拟时段内加入潮汐后,模拟结果中台湾岛西南的反气旋涡强度大幅减弱,贴近黑潮东侧的涡旋强度明显强于无潮实验,证明潮汐作用可以引起吕宋海峡海洋环流场较大的改变,特别对黑潮以"跨隙"路径通过吕宋海峡有贡献。     

1987—2010年PN、TK断面黑潮流场的时空变化

基于1987-2010年PN断面和TK断面长期水文调查资料,使用逆方法计算了黑潮在这两个断面的流场,进而分析了其时空变化.结果表明,黑潮流量变化的主要周期为准4年和1年,季节变化呈夏强秋弱.两个断面流场的EOF分解的主模态表明:在PN断面,流场变化主要是同位相的,说明了黑潮流量的变化对流场起调控作用;而在TK断面,南北两个海沟中流场呈反位相变化,说明黑潮的路径变化是影响流场变化的主要因素.     

东海冷涡对黑潮热输运年代际跃变的响应

基于SODA、CORA和CORE等高分辨率海洋和大气再分析资料,分析了1976/1977年前后黑潮经向热输运的年代际跃变特征,并应用区域海洋模式(ROMS),研究了东海冷涡对黑潮经向热输运年代际跃变的响应.分析与数值实验结果表明:在1976/1977年前后,黑潮经向热输运有明显的跃变,冬、夏季黑潮的热输运分别增加了约8.0%和8.5%;1976/1977年黑潮经向热输运发生跃变后,冬季东海冷涡则没有明显变化,而夏季东海冷涡则明显增强,除了冷涡中心的温度显著降低外,气旋式环流也显著加强.此外,分析还表明:冬季,黑潮经向热输运跃变并未引起黄海暖流的明显变化,而冬季风导致的海水强烈混合冷却作用可能抵消了黑潮经向热输运的影响,这使得东海冷涡的变化并不明显;夏季,受黑潮经向热输运跃变的影响,台湾暖流显著增强,从而引起东海冷涡区域气旋式环流的加强和冷涡中心温度的降低,并且,在其裹挟作用下,东海冷涡向北移动.     

台湾以东黑潮经向热输送变异及可能的气候效应

基于日本气象厅长序列水文再分析资料,通过估算台湾以东黑潮24°N断面热输送量,分析了该断面黑潮热输送的低频变异特征,并探讨了热输送变异与我国近海海表温度异常变化以及前期(前秋、前冬和春季)和同期(夏季)热输送变异与我国夏季降水异常变化的关联性。小波分析显示,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送异常存在着显著的准2 a周期振荡和约16 a的年代际变化,且以上显著周期主要存在于20世纪60年代中期以后,另外,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送变异的季节差异明显;50多年来,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送呈现出长期增强趋势,但变化幅度不大,且各季节长期趋势也有所不同。相关分析表明,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送低频变异可能是我国东部近海SST变化的一个重要因素。另外,回归分析发现,前期及同期台湾以东黑潮(24°N断面)热输送变异对我国东部夏季降水异常变化有显著指示性,可能存在较大影响。     

潮汐和潮流作用下1323号台风“菲特”台风浪数值模拟

利用第三代近岸海浪模式SWAN(Simulating WAves Nearshore)建立了基于非结构网格的台湾海峡台风浪数值模型,并以WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)计算得到的高分辨率台风风场作为驱动,模拟了1323号台风"菲特"影响期间台湾海峡波浪场的演变过程。以实测资料进行验证的结果表明:整个模拟过程风速的平均绝对误差为1.60 m/s,有效波高的平均绝对误差为0.42 m,计算结果较好地再现了"菲特"台风影响下海峡内波浪运动过程。通过对比数值实验分析了潮汐、潮流对台湾海峡台风浪的影响,分析表明:海峡内近岸浅水区域潮汐和潮流对波浪计算的影响显著,在考虑水位和流场后,计算得到的有效波高分布曲线呈现周期性振荡,且与潮汐周期变化一致,计算得到的有效波高绝对误差下降14%,近岸波浪数值模拟的精度得到了改善。     

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。     

《海洋与湖沼》2011年第6期论文导读

东海混浊海域悬沙浓度的三维数值模拟及与观测的比较 借助ECOMSED模式进行了东海混浊水海域三维悬浮泥沙输运的数值模拟,其中水动力模拟中考虑了潮汐、海流（包括黑潮,长江径流等）及风场的作用,输运模型中考虑了黏性泥沙的絮凝、黏性和非黏性泥沙的再悬浮等过程。结果显示：悬沙浓度在水平分布上由近岸向外海浓度降低,123°E以东浓度低于10mg／L。泥沙高值区分布在长江口及杭州湾海域。     

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化Ⅱ.季节及年际变化分析

本文利用由Geosat卫星高度计ERMT2-GDRs共2.3a数据得到的海面高度异常时间序列对黑潮流系的变化作进一步分析。季节平均的海面高度异常表明,黑潮延伸体与黑潮大弯曲之间有相互关联的变化关系。黑潮两侧相对水位差可以表示流量的相对变化特征,对7个断面相对流量分析得出黑潮延伸体及日本以南黑潮流量有较强的季节变化特征,吐噶喇海峡以东与台湾省东北黑潮流量年际变化具有相同相位,黑潮出现大弯曲时流量减少,而东海断面流量在大弯曲出现时增强,菲律宾以东黑潮流量在ENSO期间减弱,ENSO消失后增强,对50个时间序列的海面高度异常场进行了EOF分析,得到前三个EOF分量分别占总方差的25.3%、17.1%和13.7%,分别代表黑潮弯曲模态、ENSO模态及季节变化模态。季节变化特征在秋冬之交出现正异常最大,春夏之交出现负异常最大,这种变化规律与东亚季风有关。     

0808号台风"凤凰"登陆过程的三维变分同化试验

主要对0808号台风"凤凰"的登陆过程进行模拟试验.首先,利用GPS掩星资料反演的大气气压、温度和水汽资料以及云导风资料,对台风"凤凰"进行了三维变分同化及数值模拟试验.结果表明:同化不同资料,得到的台风初始场各不相同,对台风预报的影响也各不相同.同时同化GPS资料和云导风资料,对台风初始场的调整最大,对模拟台风登陆前...     

谱松弛同化技术对台风季节活动数值模拟的影响

采用COAWST模式针对2015年5月1日—11月1日的台风季节活动设计了两组对比试验,探讨谱松弛同化技术对台风季节活动数值模拟的影响。通过比较两种试验结果中的台风季节信息发现:谱松弛能够显著提高对台风频数、强度、气旋累积能量分布以及路径密度分布的模拟。这种改善与模式中大尺度场如环流场、位势高度场、海温的改善息息相关。由于谱松弛的作用,模式能够基本再现边界场中的大尺度信息,避免台风活动导致大尺度场发生严重漂移,同时模式自身中小尺度过程能够自由发展,这使得模拟的台风季节活动更加符合观测。     

黄海温度锋及断面水温分布数值预报试验硏究

自Simpson和Hunter(1974)在对夏季爱尔兰海的研究中提出潮混合控制潮汐锋的概念以来,人们相继在许多强潮浅水区发现了潮汐锋现象,并做了大量的研究工作,对锋区的流场结构等特征,以及潮汐锋对周围环境的影响等有了更多的了解。在我国,赵保仁(1985)首先提出黄海存在潮汐锋现象,认为冷水团的温度锋可看作是底层的潮汐锋,并可利用近最大潮流流速计算层化参量来确定黄海潮汐锋(从而亦即温度锋)的位置,而且还可以根据已有调查资料和卫星图片揭示它的一些变化规律。他与合作者的一系列研究工作表明:黄海的潮混合及潮汐锋现象对黄海的温盐和水团分布、层化现象、强温跃层的分布变化、黄海的水平和垂直环流有重要影响和直接关系,进而可以推测黄海的潮混合及潮汐锋现象对黄海的物质输运、生态环境等有着重要的影响,因此研究黄海潮混合形成的温度锋和断面温度分布的数值预报方法是非常有必要的。 以往关于潮汐锋的数值研究大多数是诊断模式,用于求解潮汐锋形成以后锋区的环流结构等,而用数值方法模拟潮汐锋的形成和演化的工作却很少。在国外,只有王东平等(Wang et al.,1990)用二维模型,对垂直涡动扩散和粘性系数采用Munk-Anderson格式与湍流封闭格式嵌套的方法以反映边界层的作用,利用实测的大气强迫力和数值计算的潮流模拟了英国Celtic海的潮汐锋和海洋层化的变化问题,尚未涉及潮汐锋的形成过程。在国内,Bi和Zhao(1993)用一个二维数值模式对黄海34°N的潮汐锋进行了模拟,较好地模拟了从4月到8月潮汐锋的形成和演化过程。在此基础上,我们将进一步利用潮流分布及海面的热量和动量输入条件,以垂直均匀状态为初始条件,模拟黄海各主要断面的温度分布、温度锋和温跃层在增温期的形成和演化过程。     

基于CTD数据的东海黑潮锋特征研究

基于东海PN断面多年CTD实测资料,主要从PN断面上的温盐结构和声场结构两个方面进行研究,统计分析PN断面上东海黑潮边界锋的水文要素特征。文章利用Matlab软件对资料中所涉及的温盐数据绘制等值线图,描绘出PN断面上关于测站位置、温盐分布特点,利用Mackenzie公式计算声速分布及其变化,从而构成温、盐、声三种要素的断面分布图。此外还进一步分析了PN断面温盐断面结构,得到黑潮锋的分布与强度特征。并对黑潮锋的季节变化规律进行分析,得出夏秋季节黑潮在PN断面上的海洋锋强度相对于冬春季节要大、冬季最弱等结论。     

1992年东海黑潮的变异

基于1992年4个航次的水文调查资料,运用改进逆方法计算了东海黑潮的流速、流量和热通量．计算结果表明：（1）PN断面黑潮在春季和秋季都有两个流核,冬季和夏季则只有一个流核．主核心皆位于坡折处．Vmax值春季最大,冬季和夏季次之,而秋季最小．黑潮以东及以下都存在逆流．（2）TK断面黑潮在冬季为两核,春、夏季为3核．海峡南端及海峡深处存在西向逆流．（3）通过A断面的对马暖流Vmax值在秋季最大,冬季最小．黄海暖流位于其西侧,相对较弱．（4）通过PN断面净北向流量夏季最大,秋季最小,而冬、春季介于上述二者之间,1992年四季平均值为28．0×106m3/s;TK断面的净东向流量也是在夏季最大;A断面净北向流量则在秋季最大．（5）PN断面4个航次的平均热通量为2．03×1015W．TK断面3个航次的平均热通量为2．00×1015W．（6）在计算海区,冬、春和秋季都是由海洋向大气放热;夏季则从大气吸热．冬季海面上热交换率最大,而夏季热交换率最小．关键词##4东海;;黑潮;;季节变化     

吕宋海峡水体通量时空变化特征的数值模拟研究

利用区域海洋数值模式(ROMS)建立了南中国海三维海洋环流数值模型。基于2006—2018年逐日平均的数值模拟结果,分析了吕宋海峡断面(120.75°E)的纬向流及通过断面的水体通量的时空变化规律,并采用集合经验模态分解法(EEMD)分别探讨了整层和表、中、底层水体通量的时间变化特征。结果表明:断面处纬向流呈现明显的多核结构,流态分布随季节变化较小,而流速变化受季节影响较大;断面水体通量存在明显的季节、月际变化;其垂向变化在年平均、春季、秋季和冬季时都呈现"三明治"结构,分界点分别在540 m和1 720 m左右,受黑潮分支强度的影响,在夏半年(5—9月)呈现"四层"结构,上表层厚度为45～80 m且存在月变化,5月为发展期,6—8月为成熟期,9月为消亡期;表层水体通量的时间变化对整层的变化影响最大,黑潮入侵的强度是导致整层及表层水体通量变化的主要因素。