冬季黑潮海温场对台湾地区流场及降水影响的数值模拟

本文用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式ＭＭ４对冬季黑潮暖流海温场对台湾地区流场和降水的影响进行了数值模拟分析。结果表明：冬季黑潮暖流海温场明显改变台湾地区的局地流场特征;台湾岛上的降水分布特征取决于台湾岛的地形特征,而黑潮暖流海温场的分布对台湾岛上降水量的大小有着决定性的影响。     

台湾暖流起源的研究

根据台湾东北海域的水文资料分析,作者对台湾暖流起源提出以下看法:台湾暖流起源于黑潮分支和台湾暖水,黑潮分支为主要源泉。台湾暖流的深层水完全来自黑潮分支的深层水,不具有暖流性质,而其上层水是由黑潮分支的上层水和台湾暖水组成。由于台湾暖水有明显的季节变化,与此相应,台湾暖流也发生相应的变化。     

台湾暖流起源的研究

根据台湾东北海域的水文资料分析，作者对台湾暖流起源提出以下看法：台湾暖流起源于黑潮分支和台湾嗳水，黑潮分支为主要源泉．台湾暖流的深层水完全来自黑潮分支的深层水，不具有暖流性质，而其上层水是由黑潮分支的上层水和台湾暖水组成。由于台湾暖水有明显的季节变化，与此相应，台湾暖流也发生相应的变化。     

西北太平洋反气旋涡的Argos浮标观测结果分析

结合卫星高度计异常资料和2003年10月上旬投放在西北太平洋的25个Argos表层漂流浮标资料,分析观测海域的中尺度涡特征及浮标漂移路径上的温度和流速变化,结果表明:(1)7个浮标受强劲的黑潮流影响直接进入台湾岛以东黑潮表层的主流轴;(2)16个浮标在反气旋涡内旋转,并随中尺度涡向西运动,到达黑潮的东边界,由于中尺度涡旋的消亡,浮标脱离其影响后由黑潮带动向东海运动,浮标的移动轨迹呈螺线型;(3)仅有2个浮标在(123°E、20°N)附近通过吕宋海峡进入南海,且41490号浮标受台湾岛西南外海反气旋涡的影响作了2周旋转后再进入南海。比较分析表明,黑潮在冬季应该存在入侵南海的分支,但浮标能否顺利进入南海受多种随机因素控制,如风生流、潮流和波浪等。另外,西北太平洋向西传播的中尺度涡难以越过强劲的黑潮流屏障继续向西传播通过吕宋海峡进入南海。     

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.     

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     

北赤道流分叉点及南海北部环流的研究进展

介绍了北赤道流分叉点、南海北部环流的一些研究成果,并就黑潮对南海的影响所作的研究进行了回顾.北赤道流分叉点的位置对于北赤道流系水体疏运变化及在黑潮和MC之间水体、热量、盐度输运的分配中起着重要的作用.北赤道流分叉点位置约在14.6°N上,分叉点位置随深度增加而北移.分叉点有明显的季节变化和年际变化,在春、夏季向南移动,而在秋、冬季则向北移动.年际变化与ENSO现象相关紧密,在El Nio事件NEC分叉纬度处于最北端,在La Nio事件处于最南端.对于分叉点位置的定量化研究,仍然需要更多的观测结果进行研究.季风和黑潮是影响南海北部环流的两种主要因素.南海北部上层流场主要由广东沿岸流、黑潮入侵流套、东沙海流、南海暖流和吕宋海流组成.除海盆、次海盆尺度环流外,受季风、黑潮和地形等因素的影响,南海表现出多涡结构.通过近些年的卫星观测和数值模拟的结果,人们对南海中尺度涡的认识大大加深,但要想模拟出风应力形成涡的机制,还需要提高风场和模式的分辨率.由于观测资料的限制,对南海流场的垂直结构、以及春-秋季季风转相时期的流场结构等还研究得较少.吕宋海峡水交换是西太平洋对南海影响的主要途径.黑潮在吕宋海峡附近的形变一直是有争议的热点问题,目前对于黑潮入侵有3种观点:(1) 认为黑潮经过吕宋海峡形成流套结构,并分离出中尺度涡影响南海流场、水团结构;(2) 认为黑潮有一直接分支分离出来进入南海形成黑潮分支;(3) 认为吕宋海峡水交换不属于以上两种情况,西太平洋对南海的水团输送另有机制.北赤道流分叉点在对黑潮的水体、热量、盐度输运的分配中起着重要的作用,黑潮对南海北部环流的影响可能与NEC的分叉点位置有关,但目前对NEC的分叉点位置与南海北部环流相关性的研究甚少.最后提出了对未来加强该方面研究的一些展望.     

夏季闽浙沿岸上升流的数值研究

将闽浙沿岸作为研究海区,采用σ坐标下三维斜压非线性的浅海陆架数值模式研究风、边界流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)、潮及地形等动力因子对上升流形成的影响。结果得出：西南季风是影响夏季闽浙沿岸近海岸区域上升流形成的重要因子;台湾暖流对闽浙沿岸上升流的形成起主要作用：黑潮对台湾岛以东海域上升流的形成影响较大;长江冲淡水不利于夏季闽浙沿岸上升流的形成,尤其是浙江沿岸;地形对闽浙沿岸上升流的形成作用较显著;M^2分潮对闽浙近海岸区域及台湾澎佳屿附近海域上升流的形成影响较大;本文在对夏季闽浙沿岸海区水文结构的模拟中,同样得出夏季沿岸的低温高盐区与本文所计算出的三个较强的上升中心一致。     

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。     

基于个体模型的东海鲐鱼渔场形成机制研究

鲐鱼Scomber japonicus资源丰富,在我国近海渔业中占有重要地位。其渔场的形成受海洋环境的制约,本文确定鲐鱼运动和物理环境之间的响应关系,建立起了基于个体的东海鲐鱼生长洄游模型。结果显示,鲐鱼集群分布与捕捞生产渔场基本吻合,鲐鱼聚集主要受台湾暖流、大陆沿岸水、黑潮影响,往往集群在一定温度范围内并在冷暖交汇区温盐梯度大偏暖水一侧。在台湾暖流和沿岸水交汇的锋面附近、台湾暖流暖水舌前端、黑潮与中国大陆沿岸水形成的潮境区域均有大量的鲐鱼聚集,并形成渔场。产卵位置的变动使偏西产卵位置的鲐鱼由于受台湾暖流影响较大,鲐鱼会呈长带状大量聚集在台湾暖流和沿岸水的锋面附近,并使在台湾暖流暖水舌前端的聚集数量增多,而偏东的产卵的鲐鱼受黑潮影响较大,聚集分布范围较大,会使黑潮形成的锋面附近聚集数量增多,而使台湾暖水舌的前端的聚集量减少。正常产卵位置在生存率方面是最佳产卵位置。研究表明鲐鱼所处空间位置不同,会影响其集群的位置,用数值模型验证了物理环境会对鲐鱼的洄游和渔场的形成产生影响。     

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。     

东海和南黄海夏季环流的斜压模式

基于拉格朗日余流及其输运过程的一种三维空间弱非线性理论，引进了黑潮边界力及长江径流，给出了东海和南黄海的夏季环流及上升流区的分布。计算结果表明：在黑潮西侧存在着台湾－对马暖流系统；进入朝鲜海峡的对马暖流来自台湾暖流、黑潮、东海混合水和西朝鲜沿岸流；黄海暖流主要来源于东海混合水，表面有部分来自对马暖流；闽浙沿岸存在上升流区且构成一带状区域；在长江口外、东海东北部和陆坡上也存在在上升流式；陆坡处上升流     

我国台湾岛的海岸地貌类型

台湾岛是我国最大的岛屿。它位于祖国大陆东南100多公里的海面上,东临太平洋。在地质构造上处于太平洋板块与欧亚大陆板块的缝合线上,属大陆岛性质。北回归线横过台湾岛的中徧南部,该岛又受黑潮暖流的影响,具有热带和亚热带气候特点。在内外营力的相互作用下,形成了东、西、南和北各不相同的海岸地貌类型。     

琉球海流起源及其变化特征的初步分析

采用1977年1月～2006年12月高分辨率全球大洋环流模型OFES输出结果,对琉球群岛附近海域水文要素进行了统计分析.结果表明:(1)琉球海流从西南到东北逐渐加强,其中在宫古海峡东侧断面琉球海流流量约为同断面黑潮流量的70％.(2)琉球海流的来源有4部分,分别为台湾以东黑潮的分支、宫古海峡以南的西向流、东海黑潮通过庆良间水道次表层流出的部分以及冲绳群岛和奄美群岛东面的西向流.(3)黑潮的流核主要位于表层至水深400m,而琉球海流的流核主要位于水深200～600m.(4)琉球海流受中尺度涡的影响十分剧烈,纬度越低,其受中尺度涡的影响越明显.(5)琉球海流和黑潮都存在1个约10 a的显著变化周期.     

东海泥质沉积区8千年来的有孔虫Mg/Ca和δ~(18)O记录及其古环境意义

对东海陆架泥质沉积区MD06-3040柱状样有孔虫进行了地球化学分析,获得了底栖有孔虫(Rotalinoides gaimardii)Mg/Ca和δ18O及浮游有孔虫(Globigerina bulloides)δ18O等的高分辨率记录。通过与微体化石群、沉积物粒度等古环境替代性指标对比分析,认为研究区有孔虫Mg/Ca和δ18O的变化主要受浙闽沿岸流和台湾暖流及其相关的东亚季风所控制,并推测了研究区近8千年来的古环境演变过程:8.0~4.1 cal.kaBP时期,夏季风盛行,台湾暖流和黑潮发育强盛,底层和表层海水都具有较高的温度、盐度和δ18O值,其中底层海水温度在5.7~5.2和4.6~4.1 cal.kaBP两个时期最高;4.1~0.4 cal.kaBP时期,冬季风盛行,台湾暖流和黑潮影响减弱,浙闽沿岸流发育增强,使海水温度和盐度及δ18O显著下降;0.4 cal.kaBP以来夏季风再次变强,台湾暖流和黑潮的影响随之增强,海水温度又明显上升。     

中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟.模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%.本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系.研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,面以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域.此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报.     

我国东南沿海地区海岸锋生的数值模拟

本文用ＰＳＵ／ＵＣＡＲ中尺度模式ＭＭＲ对黑潮暖流海域海洋边界层大气的斜压性对我国东南沿海地区局地环流及天气影响的数值模拟分析表明：在有利的大尺度背景风场向岸东风的作用下，我国东南沿海地区夜间可以有海岸锋生成，黑潮暖流影响锋生强度，并使沿海岸一带区域夜间降水增大。     

应用对应分析法划分夏季东海水团的初步研究

本文综合分析四个断面16个标准层的因子点聚,表明在整个海区有九个水团,即:黑潮表层水、黑潮次表层水、黑潮中层水、黑潮深层水、大陆沿岸水、台湾暖流水、黄海水、对马暖流水和东海混合水,前6个水团是该海区的主要水团。本文还详细讨论了每个水团的分布特征。     

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。     

台湾东北海域夏季冷穹及上升流的数值模拟

夏季,黑潮在台湾东北向东海陆架的入侵表现为黑潮次表层水的强烈涌升,并在陆架上形成明显的冷穹。本研究利用ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,模拟了夏季黑潮入侵所形成的冷穹及上升流的三维结构,并讨论了上升流形成的动力机制。结果表明,冷穹中心在50 m以上的深度位于25.5°N,122.5°E附近,最大降温5 ℃以上;在50 m以下的深度,冷穹的中心位于台湾岛北缘。表层黑潮在台湾北缘不存在明显入侵,在陆坡东向转向附近则以气旋式环流入侵至陆架以上。此外,上升流主要位于陆坡坡度最大的区域,且黑潮次表层水的涌升存在两个较为明显的路径,分别位于台湾岛以北的100 m与200 m等深线之间以及东向转向的陆坡区域。在上层,平流作用是上升流产生的主要机制;而在近底层,平流作用与底摩擦都对上升流有贡献。