东海黑潮上层环流季节、年际变化与局地风应力关系

利用SODA资料,选取东海PN断面,计算了东海黑潮上层质量输送量的季节、年际变化,并分析其变化周期:其季节变化是夏季最大,冬季最小;普遍存在着2～4 a的年际变化周期,更低频的年际变化周期在1970年代末由20 a减小到8 a左右.用矢量EOF方法对东海的局地风应力场进行分析,发现经向风应力的变化在东海风应力变化中占主导地位.计算东海黑潮区域的平均经向风应力,发现与PN断面上层输送量的季节变化类似,也具有2～4 a的年际变化周期.局地经向风应力的季节变化与东海黑潮上层质量输送量的季节变化关系密切(92%),而与下层质量输送量相关系数只有24%.     

1986—1988年黑潮的变异

对1986—1988年“向阳红09”号5个航次的黑潮调查及日本资料进行了分析,结果指出,这一期间黑潮又发生一次大弯曲现象。本文讨论了这次大弯曲的形成、强盛、衰消过程,认为东海PN断面的流量变异与黑潮大弯曲有一定联系,还对黑潮流量及流轴摆动均作了最大熵谱分析,获得其主要周期。     

东海PN断面水团分布的季节变化

利用PN断面的高分辨率CTD温度、盐度和密度资料,采用曲线族拟合的水团分析方法分析发现,PN断面处的水团有明显的陆架水和黑潮水的交汇特征,且随着季节的变化PN断面处的水团特征也发生明显的变化.夏季,黑潮水核心离陆架的距离最远且深度较深,陆架水与黑潮的混合水浮置于黑潮水本体之上且向深海拓展的最远,隶属度在PN断面上200 m的分布几乎呈水平状;秋季,黑潮水主体离陆架的距离最近,并将陆架混合水向陆架压迫,使得隶属度等值线由夏季的平直状态向陆地弯曲;冬季,黑潮水团的核心占据了深海区域的整个表层和次表层,且位置相对于秋季更向深海移动,黑潮水与陆架水的交汇处也由秋季的陆架移向陆坡;春季,是唯一可以清楚地看到陆架混合水隶属度分布的季节,此时陆架混合水充满整个陆架海域,而黑潮水的核心进一步远离陆架.海面风场和净热通量场通过改变混合层的深度影响PN断面处黑潮水和陆架水之间的混合,而海面降水对于PN断面上的水团分布特征没有显著影响.     

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.     

基于WOA13数据的东海黑潮主轴温度锋特征分析

利用WOA13(1955-2012年)月平均数据提取东海黑潮主轴温度锋信息,并结合海表面温度、PN断面温度结构的季节变化特征,研究东海黑潮主轴温度在垂直方向和水平方向的季节变化,探讨黑潮主轴温度锋季节变化特征,为开展黑潮相关研究提供基础。结果表明WOA13数据对东海黑潮主轴温度锋信息的提取具有较好的效果;在PN断面上,冬、春季节的流核结构最为明显;在130~170 m深度上,东海黑潮主轴温度锋具有明显的季节变化特征,并且可以明显看到黑潮大弯曲的存在;温度锋在150 m上下的深度对黑潮路径的表征较为合理。     

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。     

东海黑潮区域性变异的分析

基于中日黑潮合作调查研究期间所获历史和现场观测资料,本文较详细地分析了东海黑潮区域性变异.结果表明:(1)与PN断面及其邻近海域的黑潮中段相比,台湾东北海域的黑潮南段,流轴有较大弯曲,并有明显的季节变化.但该海域黑潮的流速和流幅,以及它们的季节间变幅却比黑潮中段和北段小.(2)东海黑潮南段不仅流轴变化复杂,而且其左侧常有气旋性冷涡出现.而黑潮中、北段接壤区,既是黑潮向东流的转折处,又是黑潮锋面涡旋频繁发生的区域.可认为该两处海域是黑潮影响东海及其邻近海域的关键区段.(3)初步分析指出,地形是导致黑潮区域性变异的主要因素.此外,季风和密度场的变化也起着重要的作用.     

2000年东海黑潮和琉球群岛以东海流的变异Ⅰ.东海黑潮及其附近中尺度涡的变异

基于日本“长风丸”调查船在2000年5个航次水文资料及同时期QuikSCAT风场资料,采用改进逆方法计算了东海黑潮的流速与流量等,获得了这5个航次期间的主要结果:(1)在东海海区风速1~2月比其他月份时大,风海流也最强.只在7月表层风海流为北向,加强了黑潮流速.(2)表层最低盐度值夏季时最小,1~2月时最大.这再次表明,夏季时长江冲淡水向东北方向扩散,冬季时基本上向南,其他季节在上述两者之间.(3)PN断面流速结构及其变化:黑潮流核在1~2,10和11月时有两个,在4和7月皆只有1个.黑潮主流核在1月位于计算点9,在4,7,10与11月都位于计算点8,即向陆架方向移动.(4)黑潮在TK断面出现多流核结构特性.11月主流核出现在TK断面中部,存在于水深大于1 200 m区域,其余月份主流核皆出现在TK断面北部,存在于深度400m以浅水层.(5)通过PN断面的净东北向流量在11月最大,为28.1×106m3/s,7月时其次,10月时最小,为24.6×106m3/s.通过PN断面的净东北向流量年平均值为26.4×106m3/s.(6)1~2,4,7与10月在PN断面以东都出现暖的、反气旋式涡,10月份时,反气旋式涡最强.只在11月时出现弱的、气旋式涡.黑潮以东反气旋涡加强时,黑潮流量似乎减小(例如10月);相反,当黑潮以东反气旋涡减弱(例如7月)或者代之出现气旋涡时(例如11月),黑潮流量似乎增大.10和11月在PN断面附近流态的比较,揭示了环流变化较大,这进一步表明,黑潮和其附近中尺度涡的相互作用是重要的.(7)通过TK断面的净东向流量,11月最大,7月其次,10与1~2月最小.通过TK断面净东向流量年平均值为21.9×106m3/s.(8)通过A断面的北向流量在1~2与4月较大,分别为3.5×106与3.1×106m3/s,7月最小.通过A断面的年平均北向流量约为2.7×106m3/s,这表明,在2000年1~2与4月通过对马暖流的流量最大,7月时最小.     

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。     

海平面变化对黑潮变异的响应

本文对黑潮影响海区海平面变化进行了分析.发现海平面变化与黑潮变异之间存在着密切关系.每当黑潮大弯曲发生时.海平面上升出现高值。另外还对海平面变化原因做了讨论。     

西北太平洋黑潮路径变化与柔鱼CPUE的关系研究

利用西北太平洋长时间序列SST、黑潮路径、柔鱼渔获量数据,基于GIS技术分析了黑潮路径类型变化和离岸摆动及其对柔鱼CPUE的影响。分析结果表明,1990—2003年,黑潮弯曲发生的月份数占82％,其中整月发生弯曲的月份数占47％,共发生2次大弯曲、2次准弯曲、5次小弯曲。柔鱼年CPUE,在黑潮发生准弯曲年份最高,黑潮发生小弯曲年份较高,黑潮发生大弯曲年份和平直年份较低,黑潮大弯曲发生的强盛年份最低。柔鱼月CPUE高值时段,多是黑潮发生弯曲时段,且主要是C型弯曲。连续3月以上出现月CPUE高值段,黑潮路径模式是C型弯曲和平直路径交替出现。3天CPUE的高值时段,黑潮弯曲型的频次远高于平直型;较高值时段,黑潮弯曲型的频次稍高于平直型;中值时段,黑潮平直型频次稍高于弯曲型;较低值时段,黑潮平直型高于弯曲型;低值时段,黑潮平直型远高于弯曲型。     

基于Argos漂流浮标的东海黑潮特征分析

基于1979—2008年的表面漂流浮标资料,在选定区域(21°～33°N,120°～132°E)内对3个东海黑潮特征断面上的表层流速结构进行分析。选取的特征断面分别是位于台湾东北东海黑潮南段的SS断面,位于黑潮所流经东海的中央地段的PN断面和位于日本九州与奄美群岛之间的TT断面。Argos漂流浮标资料的统计结果能够较好地反映东海黑潮不同流段的主要特征及其季节变化。东海黑潮中段相对于其他流段流速强、流幅宽、流量大的特征最为显著,也最为稳定。     

1993和1994年东海黑潮的变异

基于“长风丸”1993～1994年共8个航次的水文调查资料,采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断面黑潮流速在秋季时均呈双核结构;而在其他季节,有时为单核,有时为双核;黑潮主核心皆位于坡折处.黑潮以东及黑潮以下都存在南向逆流.(2)TK断面较复杂,可出现单、双或三核结构.在吐噶喇海峡中部、北部出现流核的机率较高.海峡南端及海峡深处都存在西向逆流,而且海峡南端的逆流在秋季较强.(3)在A断面,对马暖流核心位于陆坡上,但有时偏西或偏东.Vmax值的变动范围为26～46cm/s.黄海暖流位于其西侧,流速则相对减小.(4)东海黑潮流量在这两年中,在春季均出现最小值,在夏季出现最大或较大值.黑潮流量,以PN断面为例,每年四季平均流量值1994年与1993年几乎相同,但略小于1992年的平均流量值.8个航次中通过PN、TK断面的平均净流量分别为27.1×106和25.0×106m3/s.(5)8个航次中,通过PN、TK断面的热通量的平均值分别为1.99×1015和1.78×1015W.(6)在计算海域秋季和冬季均是由海洋向大气放热;夏季则均从大气吸热;春季则不确定.海面上热交换率在冬季最大,而春、夏季较小.     

关于东海黑潮流量某些特征的分析

基于1955-1990年G－PN断面资料，详细分析东海黑潮流量的分布特征及其变异，以进一步研究东海黑潮流量的变化规律。主要结果表明，（1）东海黑潮流量的多年平均值为22．7×106m3/s，春、夏和冬3季，流量的多年平均值相差甚小。（2）G－PN断面两段不同观测期间内，多年平均流量及其季节变化皆有一定差别。（3）东海黑潮流量的分有存在一定的区域性差异，与通过G－PN断面的流量相比，台湾东侧海域的黑潮流量较大，而吐噶喇海峡的流量略小些。     

黑潮邻近沿岸月平均水位变化

本文分析了与黑潮邻近的沿岸月平均水位变化,发现水位变化和黑潮变动有着密切关系,黑潮大弯曲时,水位变化出现高值。另外还用谱分折方法讨论了月平均水位变化。     

中国近海及其附近海域若干涡旋研究综述Ⅱ.东海和琉球群岛以东海域

综述东海和琉球群岛以东海域若干气旋型和反气旋型涡旋的研究.对东海陆架、200m以浅海域,主要讨论了东海西南部反气旋涡、济州岛西南气旋式涡和长江口东北气旋式冷涡.东海两侧和陆坡附近出现了各种不同尺度的涡旋,其动力原因之一是与东海黑潮弯曲现象有很大关系,其次也与地形、琉球群岛存在等有关.东海黑潮有两种类型弯曲:黑潮锋弯曲和黑潮路径弯曲.黑潮第一种弯曲出现了锋面涡旋,评述了锋面涡旋的存在时间尺度与空间尺度和结构等;也指出了黑潮第二种弯曲,即路径弯曲时在其两侧出现了中尺度气旋式和反气旋涡,讨论了它们的变化的特性.特别讨论了冲绳北段黑潮弯曲路径和中尺度涡的相互作用,着重指出,当气旋式涡在冲绳海槽北段成长,并充分地发展,其周期约在1~3个月时,它的空间尺度成长到约为200km(此尺度相当于冲绳海槽的纬向尺度)时,黑潮路径从北段转移到南段.也分析了东海黑潮流量和其附近中尺度涡的相互作用.最后指出在琉球群岛以东、以南海域,经常出现各种不同的中尺度反气旋式和气旋式涡,讨论了它们在时间与空间尺度上变化的特征.     

海平面变化对黑潮变异的响应

本文对黑潮影响海我海平面变化进行了分析，发现海平面变化与黑潮变异之间存在着密切关系，每当黑潮大弯曲发生时，海平面上升出现高值。另外还对海平面变化原因做了讨论。     

2002年4～5月琉球群岛两侧海流的研究

基于日本气象厅“长风丸”调查船在2002年4～5月航次期间的CTD资料,结合卫星风场资料,采用改进逆方法计算了琉球群岛两侧海域各断面的流速和流量分布,并分析卫星跟踪浮标资料和同期的卫星高度计资料,得出下面一些主要结论:(1)黑潮流速在PN断面上只有一个流核.通过断面PN的净东北向流量约为34.7×106m3/s,此流量包括台湾暖流、东海黑潮和黑潮以东的反气旋涡的流量.(2)黑潮流速在断面TK上有两个流核,通过断面TK净东向的流量为25.6×106m3/s,黑潮通过海峡后流向断面ASUKA.(3)冲绳岛东南海区琉球海流的流量约为8.8×106m3/s,并流向断面AM.(4)奄美大岛以东的北向海流的流量为12.7×106m3/s,并流向断面ASUKA.在断面ASUKA东南部出现一个中尺度反气旋涡,直径约240 km,其流量约为28.5×106m3/s.(5)四国以南黑潮第一层水体基本来源于通过吐噶喇海峡的黑潮,第二、三层水体来自吐噶喇海峡和奄美大岛以东海域的流量大致相当,而第四层的流量则主要来自于奄美大岛以东海域.(6)浮标资料显示,奄美大岛以东的海流部分来自于断面AM以东海区,并通过断面ASUKA.     

PN断面东海黑潮的地转经验模态分析

基于东海PN断面近50年的历史水文数据,本文中作者应用一种斜压流函数空间投影的方法分析冲绳海槽北部黑潮水团的季节性和年代际变异.诊断生成的地转经验模态(GEM)显示黑潮中层水的盐度在夏季相对较低,春季达到最高.通过比较1987年之后CTD数据生成的GEM场与1987年之前BOttle数据生成的GEM场,得以证实黑潮的年代际变化特征,即黑潮表层水近20年来温度升高而盐度减小,同时发现黑潮热带水具有盐度增加而中层水具有盐度减小的趋势.     

东海黑潮PN和TK断面流量的多时间尺度变化特征

根据日本海洋数据中心提供的1972—2017年PN断面共181个航次和1987—2010年TK断面共92个航次的CTD调查资料,利用动力高度法估算了这2个断面的流量,分析了其季节、年际和长期变化特征。主要结果表明,PN断面流量季节变化为冬、春和夏季大而秋季小,TK断面流量季节变化为冬、夏季大而春、秋季小,二者共同点为最大(小)流量均出现在夏(秋)季。PN断面年平均流量的年际变化不明显,但冬季和夏季流量分别具有准3 a和准2 a的显著变化周期;TK断面年平均流量具有准4 a和准6 a的显著变化周期,冬季流量具有准4 a和准7 a的显著变化周期,但夏季流量无显著变化周期。此外,PN断面流量在1976年附近出现了一次较大幅度的增加。PN断面流量具有较大的长期增加趋势,增长率约为0.3 Sv/a,在1972—2017年增加了约13 Sv,结合NCEP海面风应力资料,结果显示,北太平洋更高纬度带(35°N和40°N)的风应力旋度对PN断面流量的影响更强。