冬季南海暖流及其右侧的西南向海流

黑潮源地是否有一分支进入南海,这是一个长期以来没有得到确证的重要问题。我国学者在1958—1960年的海洋调查研究中指出,南海东北部的外海水来源于太平洋,是太平洋水团进入南海后进一步变性形成的,并且在2—4,12月份都发现有黑潮分支到达粤东沿岸的迹象。朱祖佑进一步指出:在冬季,黑潮的一个分支通过巴士海峡进入南海,与盛行的东北季风产生的西南向表层流会合;而当夏季南海盛行西南季风时,这支黑潮支流与西南季风的表层流会合,向东北流入台湾海峡。这是迄今为止,有关黑潮分支进入南海的一个肯定性意见。最近,黄企洲指出,确有黑潮支流通过巴士海峡进入南海。     

南海北部及巴士海峡附近的水团分析

为解释黑潮水进入南海的方式 ,通过对 2 0 0 2年 5月 2 9日～ 6月 6日在南海及巴士海峡附近太平洋海域观测所得的资料进行水团分析 ,以四边形水团定量分析方法得到各水团在海区内的分布状况 ,同时分析了温度、盐度、密度和溶解氧的分布 ,并对在相同深度层次上的南海水和黑潮水性质进行了比较。观测海域的水团分为表层水团 (SW ) ,次表层水团 (SSW ) ,中层水团 (IW )和深层水团 (DW ) ,分别处于 0～ 5 0m ,5 0～ 3 0 0m ,40 0～ 10 0 0m ,10 0 0m以深。黑潮水进入南海 ,但是势力较弱 ,未能越过 119.5°E深入南海。     

巴士海峡水质点运动路径的分布特征

为了探讨巴上海峡东侧的黑潮水是否通过巴士海峡进入南海东北部以及进入后的去向如何,首次采用数值模拟方法跟踪了巴士海峡经向断面网格点水质点冬、夏季的空间运动路径。结果表明,冬、夏季均有西太平洋黑潮水通过巴上海峡经向断面的中、南部进入南海东北部,形成黑潮南海分支。并直“套状”结构,夏季黑潮南海分支的“套状”结构比冬季的明显。冬季,进入南海东北部的黑潮水有部分可到达10．0°N以南的南沙海域。     

巴士海峡黑潮流速和流量的变化

巴士海峡,这里指位于台湾岛和吕宋岛之间的总水域,它是南海和北太平洋进行水交换的主要通道。六十年代以来,Wyrtki、二谷颖男等学者,对源于菲律宾东部的黑潮,通过巴士海峡对南海影响这一课题进行过研究,例如文献[4]中刊出的一幅图(图1),迄今仍被沿用。本文从日本海洋资料中心收藏的南中国海海洋站资料中,选取穿越巴士海峡的经向和纬向断面,对该海峡中黑潮流速和流量的变化,试作初步探讨。     

1998年夏、冬季南海的水团及其与太平洋的水交换

根据 1998年夏季和冬季 2个航次的实测资料 ,对南海的水团进行划分和分析 ,并利用1997年 7月和 12月的实测资料 ,对巴士海峡 (吕宋海峡 )和民都洛水道附近的温盐分布进行分析。1998年冬季的资料分析结果表明 ,可将南海外海水划分为 6个水团 ,即南海表层水团 (S)、南海次表层水团 (U)、南海次 -中层混合水团 (UI)、南海中层水团 (I)、南海深层水团 (D)和南海底盆水(B)。 1998年夏季还可在南海中鉴别出黑潮表层水团 (KS)和黑潮次表层水团 (KU) ,但在冬季观测期间无黑潮水越过 119.5°E经线进入南海 ;夏季有苏禄海水在 5 0～ 75 m层经民都洛水道侵入南海。然而 ,1997年夏季和冬季的资料分析表明 :夏、冬两季都有大洋水通过吕宋海峡北段进入南海 ,南段有南海水流入太平洋。这些现象可能与 1998年前后的厄尔尼诺有关。     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用１个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北及台湾海峡环流的影响。结果为：（１）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在，在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着１个气旋涡；（２）以黑潮为驱同制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成，另外，模式体现黑潮东海分支，南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸     

吕宋海峡附近海域水团分布及季节变化特征

利用2003年2月至2009年4月期间在吕宋海峡附近海域由Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,对该海域的水团分布及季节变化特征进行了探讨.结果表明,在120.5°-122.75°E、19°-23°N范围内,水团特征介于南海水和北太平洋水之间,而19°N以南区域的水交换并不显著.北太平洋热带水(NPTW)和北太平洋中层水(NPIW)通过吕宋海峡入侵南海的趋势在夏季较弱.秋季,NPTW入侵南海的趋势增强,而到了冬季,受东北季风控制,北太平洋水的入侵程度最强,然而并无NPIW进入南海的迹象.值得指出的是,整年没有发现明显的NPIW进入南海,而南海中层水可以通过海峡流入太平洋,其强度在秋、冬季节达到最大.     

三维斜压模式对冬季南海环流的数值计算

用一个三维、自由表面、原始方程模式对南海环流进行了计算.计算结果表明:黑潮在巴士海峡以西呈一反气旋弯曲流动路径,有一相对高温高盐的水舌从巴士海峡伸入南海,表明有部分黑潮水侵入南海.冬季南海的一些观测事实在模式结果里得到了很好的反映,像冬季逆风向东北方向流动的“南海暖流”和一些中尺度涡旋.同时还分析了巴士海峡沿120.75°E断面的流速和盐度的垂直结构,并同观测结果进行了比较.根据模式结果,我们还进一步讨论了“南海暖流”的形成和驱动机制.     

巴士海峡水文特征的差异分析

利用1965～1967年黑潮联合调查（CSK）温盐资料分析巴士海峡的水文特征，结果表明：海峡两侧的水文特征存在明显差异，其东侧的太平洋水具有高温高盐特征；西坝的南海水为高温低盐。依据200m层等温线的分布趋势，黑潮水只出现在该海区约120°～121°E以东海域而没有向西扩展，16℃等温线可视为该海区黑潮西边界的概略位置。在海峡500m以线的北端是以太平洋水进入南海；南端在约20°30′N以南是南海水流入太平洋。文中对各种差异的原因进行了讨论。     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用1个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北部及台湾海峡环流的影响，结果为：（1）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在；在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着1个气旋涡；（2）以黑潮为驱动机制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成。另外，模式体现黑潮南海分支、南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸大陆架坡折区底形效应的重要性；（3）以风应力及黑潮入流作为联合驱动机制时，模式的结果似为第1，2种情形结果的叠加。     

南海冬季环流数值模拟

用已成功地模拟了大尺度环流和黑潮的三维、斜压以及具自由海水表面的数值模式,模拟了冬季南海流场、温度场和海面高度场。所用网格为0．25°×0．25°,垂直方向分为6层;除巴土海峡和台湾海峡外,其它边界假设为封闭;巴士海峡和台湾海峡的边界值用已模拟的大尺度环流值。模拟结果基本上反映了南海冬季环流的特征。从模拟结果可知,黑潮从巴士海峡南部进入南海后,其大部分又从对21°以北返回大洋。巴士海峡西侧的气旋型环流似乎具有相对的独立性;当然,涡旋东侧在巴士海峡的N向流可能与黑潮水混合,而且从这支流中分离出－小支流继续向北,汇入到“南海暖流”中。黑潮水虽然大部分返回太平洋,但是巴士海峡西侧的气旋型环流是由巴士海峡处的黑潮诱发的,南海海底地形对南海环流的形态（特别是对“南海暖流”的形成）有很大的影响。     

黑潮水入侵南海的水文分析──Ⅱ.1994年8—9月期间的观测结果

利用1994年8－9月期间，由台湾海峡两岸的4艘海洋调查船在南海东北部海域所获之CTD和ADCP资料，并结合1992年3月间在同一海域获取的CTD资料及部分历史水文资料，对该区域的海水特性以及黑潮水入侵南海等问题进行了分析探讨。结果表明：调查期间，本海区水团分布与冬末、春初（1992年3月）航次基本相似，即南海和西北太平洋海域的海水结构有着各自相对独立的温、盐度特性。虽发现有黑潮水穿越巴上海峡进入南海，但其势力甚弱。因此，在夏末秋初，黑潮亦无直接的分支深入南海，即使在巴士海峡北端进入台湾海峡的黑潮水，其影响也是十分微弱的。由等密度面、地转流分析和实测ADCP资料显示，在调查海区的东南海域存在一支较强的N向流动。它沿菲律宾西海岸北上，绕过吕宋岛西北角流向东北，在巴上海峡呈现与黑潮水混合的迹象，其水体在冬季明显呈高温、低盐的特性；夏季则为相对低温、低盐。故在冬季的几幅卫星图像上也有较好的体现，很有可能长年存在。     

冬季南海北部海(气)温异常与长江中下游汛期雨量关系的初步分析

海温是影响长期天气过程的因子之一。也是“一个可能提高长期预报质量的物理因子”。关于长江中下游地区汛期旱涝的海温场特征已有一些研究。有的分析得出该区的汛期雨量与黑潮海域冬季(表层)海温异常有关;有的得出与冬季黄海冷水团的水温异常有关。新近,陈烈庭等的分析则得出南海南部和东南部的前期海温变化,对后期长江中下游初夏(5月)降水也有影响。 南海是一个比较封闭的高温海区,通过巴士海峡和台湾海峡与黑潮海域及东海进行着强烈的水交换,冬季南海北部(指15°N以北海区)的海温异常与黑潮区存在着准同     

南海北部深水海域温度以及盐度的季节及年际变化特征

利用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)再分析资料,分析了南海北部深水海域温度及盐度的季节和年际变化特征,讨论了季节及年际变化时间尺度上黑潮通过吕宋海峡对南海北部温、盐场的影响.资料分析表明:南海北部深水海域温、盐场存在明显的季节及年际变化特征.在气候平均态下,吕宋海峡处黑潮对南海北部温、盐场的影响主要存在于119°E以东;黑潮对南海的入侵程度在冬季最大,可影响到118°E附近;在秋季最小.吕宋海峡以西的温度水平梯度在秋季最弱,而盐度水平梯度则在夏季最弱.在吕宋海峡处黑潮形变的南侧,温、盐场年际变化信号最强.通过EOF(Empirical Othorgnal Function)分析,发现南海北部深水海域盐度和温度场第一模态的最大变率均分布在吕宋海峡处黑潮形变的南部,且均具有2～5 a的年际变化周期.另外,在年际变化时间尺度上,南海北部深水海域盐度场受黑潮形变的影响较大,在黑潮流量大的年份吕宋海峡处盐度值较低,在黑潮流量小的年份吕宋海峡处盐度值较高,而温度场则和Nino3.4指数呈明显的负相关变化.     

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。     

中国近海及其附近海域若干涡旋研究综述 Ⅰ.南海和台湾以东海域

综述了南海和台湾以东海域若干气旋型和反气旋型涡旋研究.在南海存在着许多活跃的中尺度涡,我们分别对南海中、南部海域和南海北部海域中尺度涡作了评述.在南海北部海域,目前最感兴趣的问题为:南海水与西菲律宾海通过吕宋海峡的交换的物理过程,以及黑潮是否以反气旋流套形式进入南海.这些问题目前尚不清楚,尤其是这些问题的机理.这些问题必须通过今后深入和细致的、长时间的海流和水文观测,以及长时间卫星遥感观测资料的论证才能逐渐认识清楚.台湾以东海域,黑潮两侧经常出现中尺度涡,而且变化较大而复杂.文中着重讨论兰屿冷涡和台湾东北的气旋式冷涡.     

吕宋海峡水交换季节和年际变化特征的数值模拟研究

利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)建立了一套覆盖西北太平洋的涡尺度分辨率环流模型,并对吕宋海峡附近的环流进行了模拟研究。结果表明,吕宋海峡120.75°E断面净流量季节变化显著,全年均为西向输运,6月份达到最小,为0.40×106 m3/s,然后逐渐增大,在12月份达到最大,为6.14×106 m3/s,全年平均流量为3.04×106 m3/s。在500 m以浅,秋、冬季都有明显的黑潮流套存在,并伴有黑潮分支入侵南海,而春、夏季黑潮南海分支减弱或消失,黑潮入侵不明显。在500 m以深,冬、春季,吕宋海峡以东有非常明显的南向流存在,流速约10 cm/s,而到了夏、秋季该南向流出现明显的减弱,黑潮与南海的水交换主要通过吕宋海峡以北的吕宋海沟进行。在垂向结构上,120.75°E断面浅层呈多流核结构,并且流核的位置和强弱受黑潮的季节性变化影响显著,深层流的季节变化不大。在年际尺度方面,吕宋海峡年际体积输运量异常与Niño3.4滞后6个月相关系数达到41.6%,吕宋海峡水交换与ENSO现象有较为显著的正相关关系,并存在2~3 a和准8 a周期的年际变化。     

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。     

1998年春夏南海温盐结构及其变化特征

利用1998年5～8月“南海季风试验”期间“科学1”号和“实验3”号科学考察船两个航次CTD资料,分析了1998年南海夏季风暴发前后南海主要断面的温盐结构及其变化特征.观测发现,南海腹地基本被典型的南海水团所控制,但在南海东北部尤其是吕宋海峡附近,表层和次表层水明显受到西太平洋水的影响.季风暴发以后,南海北部表面温度有显著升高,升幅由西向东递减,而南海中部和南部表面温度基本没变,这使得南海北部东西向温度梯度和整个海盆南北向温度梯度均减小.北部断面表层盐度普遍由34以上降低到34以下,混合层均有所发展,是季风暴发后降水和风力加剧的结果.观测期间黑潮水跨越吕宋海峡的迹象明显但变化剧烈.4～5月,黑潮次表层水除在吕宋海峡中北部出现外,在吕宋岛以西亦有发现,表明有部分黑潮水从吕宋海峡南端沿岸向西进而向南进入南海.6～7月,次表层高盐核在吕宋海峡中北部有极大发展,但在吕宋岛以西却明显萎缩;虽然看上去黑潮水以更强的流速进、出南海,但对南海腹地动力热力结构的影响未必更大.一个超过34.55的表层高盐水体于巴拉望附近被发现,似与通过巴拉望两侧水道入侵南海的西太平洋水有关.     

1998年夏季季风爆发前后南海环流的多涡特征

利用南海季风实验（SCSMEX－IOP1、IOP2）期间（1998年4月底－7月初）所获得的温盐深（CTD）、声学多普勒流速剖面仪（ADCP）资料及TOPEX／POSEIDON卫星高度计遥感资料，分析了南海表层、1．0MPa层和3．0MPa层得力势异常场的分布格局，探讨了夏季季风爆发前后南海的环流特征。结果表明：在夏季季风爆发前（IOP1期间）南海北部以气旋试流动为主，并在此气旋式环流的东部镶嵌着一个较小的反气旋型涡；南海中部和南部以反气旋式流动为主，其中越南以东海域存在着两个南北对峙分布的反气旋型涡，在它们的东侧伴随一气旋型涡。季风爆发后（IPO2期间），南海北部仍然以气旋式流动为主，黑潮水越过巴士海峡南北中线，一部分可能入侵南海北部，另一部分向东北折回黑潮主干；南海中部和南部仍以反气旋式流动为主，越南以东海域北部的反气旋型涡消失，但南西的反气旋型涡加强，与IOP1类似，仍伴随着一个气旋型涡。总体而方，强流区出现在巴士海峡西北侧和南海西部（尤其是越东南东沿岸），南海东部和东南部为弱流区。