东海东北部夏季水文状况的研究

本文主要根据韩国海洋研究所通过东海沿岸海洋过程试验（即COPEX－ECS）收集的CTD资料,较详细地研究了东海东北部夏季的水文状况．文中首先分析了夏季出现在该海域最重要的几件海洋现象．其中主要包括长江冲淡水的东向扩展,黄海底层冷水南向插入,以及黑潮水的爬升和渗透。然后,使用t－S分析法,并参考有关研究成果,对东海东北部夏季水团进行了划分,并重点探讨了黑潮水和对马暖流水的结构特征。最后,本文讨论了朝鲜／对马海峡东、西水道夏季水文结构的差异问题。     

夏季对马暖流区黑潮水与陆架水的相互作用──兼论对马暖流的起源

根据1994年8月28日至9月7日韩国“Onnuri”号海洋调查船获得的CTD资料及在调查期间投放的11个卫星跟踪漂流浮标资料,分析研究了东海东北部黑潮水的分离及其与陆架水的相互作用,进而探讨了夏季的对马暖流的形成过程。     

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。     

台湾东北部黑潮表层水入侵东海陆架的季节变化规律

基于1998～2011 年进入台湾东北部的WOCE-SVP(World Ocean Circulation Experiment -Surface Velocity Programme)计划的Argos 浮标运行轨道数据, 分析了台湾东北部的环流特征、黑潮表层水入侵东海陆架的季节变化规律。结果表明: 在春夏季, 黑潮表层水入侵仅限于陆架外缘, 而在秋冬季, 黑潮表层水可深入东海陆架或进入台湾海峡。自黑潮区入侵至100 m 和150 m 等深线的浮标数量在秋冬季较多, 春夏季较少。台湾海峡的浮标轨迹在春夏季几乎皆为北向, 在秋冬季皆为南向。在秋季, 东海中部和南部陆架会在黑潮西侧出现逆流和涡旋。可见, 台湾东北部环流具有显著的季节特征; 黑潮表层水入侵东海陆架在秋冬季较强, 春夏季较弱。本研究采用最新的Argos 浮标数据, 揭示了台湾东北部黑潮入侵东海陆架的季节变化规律。     

台湾东北海域冷涡-上升流系统冬、夏季温度三维结构

利用美国国家海洋大气管理局(NOAA)2007年发布的全球海域温度多年月平均数据库资料(WOA 05),研发计算机数值分析和图形可视技术,对台湾东北海域冬、夏季的温度分布进行数值分析,展示台湾东北海域冷涡-上升流系统冬、夏季温度分布的三维结构,分析黑潮、台湾暖流以及东海陆架水的影响,得出以下结论.(1) 夏季(8月)冷涡主要存在于13-100m深度以及138-150m深度;冬季(2月)冷涡主要存在于109-150m深度之间.(2)夏季(8月)上升流的拱形结构从表层向下都存在,其中由于台湾暖流与东海陆架底层水的影响,造成在深度100-138m之间的等温线不闭合;冬季(2月)上升流的拱形结构主要存在于100m水深以下.(3)在黑潮向西北方向入侵东海陆架的区域,冷涡-上升流系统消失.在冷涡-上升流系统作用的区域,黑潮向东北方向入侵东海陆架的程度越强,冷涡-上升流系统的势力也越强.     

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。     

南黄海和东海海水18O的组及其意义 O的组成及其意义

对2006年夏季采自南黄海和东海的海水进行了18O同位素组成的分析,结合温度与盐度的分布,探讨了影响研究海域海水δ18O分布的主要因素。结果表明,南黄海和东海海水的δ18O与盐度之间具有良好的线性正相关关系,据此确定出夏季黑潮水和陆地径流水的特征δ18O值分别为0.20‰—0.45‰和9.85‰。依据海水δ18O的分布,探讨了黑潮水、长江冲淡水和黄海冷水团对研究海区δ18O分布的影响,结果显示,夏季黑潮水仅影响到台湾东北部陆架坡折以外的海域,其影响路径可能以气旋式涡旋的形式出现;在长江口附近海域,长江径流水进入东海后,对长江口东北部海域的影响范围较其南部更为宽广,可到达济州岛西南部。在南黄海海域,海水δ18O的分布可清晰指示出南黄海冷水团的位置,黄海冷水团的形成可能与冬季的黄海暖流具有一定的联系。     

埃尔尼诺现象与东海黑潮区及其邻近海域水文结构和环流的变异：东海黑 …

本文阐明ＥＮＳＯ现象与台湾岛东北部冷涡关系,在ＥＮ年夏季仅能出现东北型及该型双涡Ⅰ型,而非ＥＮ和ＥＮ年则出现东侧型和西侧型及双涡Ⅱ,Ⅲ型,此外还在前人研究基础上,给出东海东北部环流图式和在ＥＮ年夏季环流图式,还对海洋锋等进行初步讨论。     

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。     

夏季东海南部海水流动的若干问题

本文根据1980年7月至1981年6月在彭佳屿与基隆之间两个浮标站的测流资料,并结合东海南部的有关水文资料,分析了夏季东海海水流动的若干主要问题,认为东海南部陆架区的下层海水具有黑潮次表层水的特性,它是从台湾东北方基隆—彭佳屿—东经122°30',北纬25°40'一带进入陆架海区的,而上层水则主要来自台湾海峡。此外,本文还讨论了台湾岛的绕流作用以及台湾岛东北方气旋式涡旋和本区中部反气旋式涡旋的形成原因。     

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.     

东海环流的一个两层模式

本文用一个两层原始方程数值模式，对东海的环流现象进行了机制性的探讨。从整体上来看，海区的一些主要流态特征彼此密切相关，且在动力上都是比较稳定的。黑潮在台湾东北的入侵主要表现在下层。底斜联合效应（ＪＥＢＡＲ）、惯性效应、摩擦效应都是这支入侵流态的发生机制，而底形与行星β效应则使它表现出向岛强化的特征。下层黑潮入侵后，大部分作反气旋回转，成为台湾暖流（ＴＷＣ）下层的外海分支。ＴＷＣ下层沿岸分支能否形成，则取决于黑潮入流上下流速比γ的大小，以及上层海峡入流是否北上。ＴＷＣ上层流动的形成是海峡水入侵后在β效应作用下的结果，它在温州外海也将分出一支向外海流去。文章指出，台湾东北的冷水块不是“尾涡”所致，而是下层黑潮舌状入侵的具体表征；台湾北部的暖涡则是上层ＴＷＣ北上时与冷水块相互作用的结果。此外，本文对钓鱼岛以北的锋涡与逆流现象也作了一些初步的分析与讨论。     

冬季东海黑潮上层水变化特征的分析

东海黑潮水团是东海海域的主要水团。夏季,东海黑潮水团一般划分为四层结构:黑潮表层水、黑潮次表层水、黑潮中层水和黑潮深层水。在冬季,由于大陆沿岸水系势力减弱,以及强烈的表层冷却产生的垂直对流作用,使黑潮表层水变性而和次表层水融为一体,从而使海面至400米层左右的黑潮水体呈现高盐特征。因此,冬季的东海黑潮水团变为三层结构,即黑潮上层水、黑潮中层水和黑潮     

东海黑潮区温度的月际变化特征

使用美国海洋大气局2010年发布的海洋温度数据库、地球物理数据中心2006年发布的海底地形数据库,研发三维体积、切面可视和分析技术,探讨东海黑潮区温度逐月空间变化。得出,从东海黑潮的入口到出口,表层平均温度的差值在4—5月份最大,8—9月份最小,反映黑潮与东海热交换的月季变化;表层温度的年较差和月差值在128°E附近最大,指示了黑潮与东海陆架水热量交换最多的部位。以深度220m为转换层,从东海黑潮的入口到出口,在转换层以上同深度温度呈下降趋势,以下呈上升的趋势;反映黑潮进入东海后中层水的扩张。从温位差判断,在表层,东海黑潮区的热交换在3—4月份最大,在9月份最小;热交换主要出现在靠东海大陆架一侧,热交换最大的区域在台湾东北海域、127°E附近的海域和吐噶喇海峡东北侧。从平均温位差推断,在东海黑潮区,热交换主要出现在30—150m层,在7—9月份最大,11—1月份最小。     

东海黑潮区硝酸盐含量及其高值区的季节分布特征

利用2010年NOAA发布的全球海域营养盐数据, 对东海黑潮区硝酸盐含量及其高值区的季节分布进行分析。结果表明: (1) 东海黑潮区NO3?-N平均浓度夏季最高、冬季最低, 陆架高、外海低, 硝酸盐浓度随深度而增高, 增高趋势秋季最强, 春季最弱。(2) 在东海黑潮区100—300m水层之间存在着硝酸盐跃层和深层水的涌升; 深层水涌升强度越大, 跃层位置深度越浅。(3) 在东海黑潮区, 从表层至深层的NO3?-N高值区主要分布在台湾东北海域、黑潮中段海域和九州西南海域, NO3?-N高值区和高值中心呈明显的季节性变化; 上述区域是今后东海黑潮区需要密切关注的海洋渔业资源丰富的海域。     

东海黑潮水与陆架水的季节性输运和交换

在流星分析和ｔ－Ｓ点聚分析的基础上，在台湾东北部ＩＳ断面和东海中部ＰＮ断面上选取适当的纵剖面作为分界面，将以面分成东、西两侧，计算了界面两侧的海水交换星。结果表明：１．东海陆架区海水交换可归纳为两种类型，即“穿插型”和“进退型”。２．参与分界面处海水交换总量的年平均是夏季最大，春、秋季次之，冬季最小。黑潮水向陆架区输运量为０．５８×１０６ｍ３／ｓ，陆架水向黑潮刚输运量为０．８４×１０６ｍ３／ｓ；参与交换的总量为１．４２×１０６ｍ３／ｓ．３．相对输运量计算结果表明；黑潮水对陆架区水文状况的影响是冬季最强，秋、春季次之，夏季最弱，而陆架水对黑潮区水文状况的影响是夏季最大，秋季次之，春季和冬季最小。     

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。     

台湾以东中尺度涡对黑潮入侵东海路径的影响

利用AVISO数据集的卫星高度计资料,分析了中国台湾以东中尺度涡的时空特征,通过具体的中尺度涡实例探讨了其对台湾以东黑潮路径的影响。研究表明气旋式中尺度涡在春夏季节的数目要少于反气旋式中尺度涡,在秋冬季节气旋式涡旋个数则多于反气旋涡;并且台东以东区域涡旋传播存在多种路径,涡旋的存在对台湾东北部黑潮入侵东海的路径具有重大影响,特别是2004年夏季台湾以东区域存在多个涡旋,相应的吕宋海峡黑潮主轴向东偏移明显,台湾东北黑潮入侵东海的路径发生了显著变化。     

基于海色融合数据的东海黑潮锋面检测研究

海洋锋是典型的海洋中尺度现象之一。目前卫星遥感主要利用海表温度数据分析海洋锋,但由于西北太平洋海域夏季海表温度的趋同特性,不能进行有效的锋面监测;而不同水团所具有的生物光学特性往往是不同的,且不具有太阳辐射引起的显著性季节变化,因此海色资料也成为检测海洋锋的有效数据源。文中以东海黑潮为例,详细说明了基于叶绿素a浓度融合数据,采用梯度法进行海洋锋面检测的过程,通过比较不同季节不同梯度阈值得到的东海黑潮锋结果,从保持锋面的完整性及对零碎锋区的剔除效应方面,选取了不同季节较优的梯度阈值。总体来说,文中检测出的东海黑潮区域海色锋与海流黑潮强流区较吻合,12月至4月东海黑潮海色锋检测结果不如海温锋,而5-11月东海黑潮海色锋检测结果优于海温锋,特别是台湾以东黑潮区域,不论什么季节海温锋都没有体现,而海色锋始终很明显。利用文中提出的海洋锋检测算法、分析方法及选择的梯度阈值可以有效地检测东海黑潮区域的海洋锋面,结合海色锋和海温锋,可以监测分析东海黑潮强流区的时空变化。     

对马暖流水起源的模糊分析

应用模糊集的数量指标分析方法和模糊识别的择近原理,采用1987年夏、冬季和1988年春、秋季“向阳红09”号黑潮调查资料,定量地分析了对马暖流水的源区的模糊特性及其起源.结论是:(1)对马暖流表层水位于其源区的强混合区中,其水体具有混合水的特性.(2)对马暖流水的来源一年四季不尽相同,具有复杂的结构.春季在近表层主要来源于东海沿岸水(包括东海陆架水),而东海混合水与黑潮表层水次之(属沿岸型);夏季由于表层盐度锋的影响,在近表层主要来源于黑潮表层水,而东海混合水次之(属黑潮型);在秋季与冬季,因大陆径流影响减弱,海水的对流与涡动混合逐步加剧,对马暖流表层水的来源呈现出东海型与黑潮型交错的复杂状态.此外,对马暖流深层水一年四季均由黑潮次表层水演变而来. 本文将水的混合性质与水的来源区别开来,以利于对传统的看法和近几年流行的新观点作进一步讨论.