源区黑潮季节变异及其动力机制的数值研究

应用POM2K模式对中国海黑潮区气候态平均环流进行了数值模拟。采用正交曲线网格, 模式区域为太平洋海盆, 特别的在中国海区域进行加密并较好的拟合了岸线; 垂向分为21层, 并在海表9层以上采用对数网格分布; 采用COADS气候态月平均的风应力, 并将模式的温度结果和MODIS月平均的SST数据进行同化, 然后将模式模拟出的流量、海表高度异常同实测数据和卫星观测数据进行了对比验证, 结果均显示模拟结果可信度较高。接着本文探讨了北赤道流分岔位置季节性的变化对源区黑潮流量的影响, 结果表明, 秋冬季节北赤道流分岔位置较靠北, 源区黑潮流量较大, 而春夏季节北赤道流分岔位置较靠南, 黑潮流量较小。在此基础上, 针对源区黑潮的动力机制进行了数值实验。实验中主要考虑了以下动力因子对源区黑潮季节性变化的影响: (1)风应力; (2)非线性; (3)黑潮的斜压敏感性, 然后通过与控制实验的对比, 讨论了不同的动力因素对吕宋海峡净流量和吕宋海峡上层环流场的影响。     

吐噶喇海峡黑潮流速结构和流量的研究

利用1977－1991年日本“KuroshioExploitationandUtilizationResearch”（KER）资料和日本气象厅海洋观测资料计算吐噶喇海峡的黑潮流速和流量。结果表明，海峡处黑潮主轴的平均核心流速为92．0cm／s，平均流量为周．1×106m3/s；揭示了吐噶喇海峡黑潮流速的多核结构和多股流动的突出特征。探讨了海峡中流量分布状况和季节变化。     

黑潮与东海水交换研究

利用高分辨率ROMS(regional ocean modeling system)数值模式模拟东海地区的多年平均流态。数值模拟结果在黑潮的流速、路径、流量等方面与近年来对黑潮的认识相一致。利用模式结果,计算东海及邻近海域主要水道的水通量。结果表明:台湾海峡、中国台湾-西表岛之间水道是海水进入东海的主要通道,对马海峡、吐噶喇海峡、大隅海峡与西表岛-宫古岛-冲绳岛-庵美大岛之间水道是海水流出东海的主要通道。分析PN断面的流量的变化特征,结果表明黑潮流量在春季与夏季较大,秋季与冬季较小,年平均流量为24.16 Sv,与前人研究结果一致。计算跨越200 m等深线的年平均净向岸体积输送为0.99 Sv,在台湾东北与九州西南地区表现为黑潮入侵陆架地区,年平均入侵流量分别为1.907 Sv与0.065 Sv,在黑潮中段地区,跨越200 m等深线流量呈现交错状分布,年平均净通量为0.982 Sv,表现为由东海陆架地区流向黑潮。上述结果对黑潮与东海之间物质与能量交换研究有一定参考价值。     

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.     

南海贯穿流季节变化数值模拟研究

本文采用美国伍兹霍尔研究所研发的海洋-大气-波浪-泥沙输运耦合模式COAWST(Coupled Dcean-Atmosphere-Wave-Sediment Transport)对南海及邻近海域进行了9 km分辨率的数值模拟研究。结果表明,南海贯穿流的季节变化再现了冬强夏弱的特征,在南海内部冬季呈现气旋环流结构,夏季呈现反气旋环流结构,尤其在冬季其流轴结构更为清晰和稳定,海水从吕宋海峡进入南海,从民都洛海峡、卡里马塔海峡、台湾海峡和巴拉巴克海峡流出,吕宋海峡断面流量与其他4个海峡流量合计在数量级上相当,保持南海海水总量不变。吕宋海峡、卡里马塔海峡、民都洛海峡的流量呈现明显相关性,吕宋海峡流量增大时,民都洛海峡和卡里马塔海峡的流量也相应增大,相关系数分别达到0.78和0.9。通过更适于分析中短期变化的简化绕岛环流理论,定量计算2019年吕宋海峡、黑潮和棉兰老流流量与北赤道流分叉点位置的关系,发现夏季北赤道流分叉点NECBL(North Equatorial Current Bifurcation Latitude)偏南,在13.6°N附近;冬季NECBL偏北,在15.6°N左右,同期黑潮流量减少,棉兰老流流量增加,作为南海贯穿流入流的吕宋海峡流量可达13.4 Sv。吕宋海峡输运补偿了北赤道流到达菲律宾海岸后的北向分支的流量,与棉兰老流的流量呈正相关,相关系数达到0.5361。     

黑潮流轴在吕宋海峡的变化分析

黑潮在流经吕宋海峡时呈现各种时间尺度的流态变化。本文基于高分辨率的区域海洋环流模式(ROMS)输出数据,分析了黑潮主流轴在吕宋海峡附近的变化特征和可能原因。研究结果表明,黑潮流轴在该区域具有明显的年际、季节和季节内变化,其中季节内变化最为强烈;在年际和季节时间尺度上,黑潮流轴在表层主要受局地风驱动的艾克曼漂流的影响,而在次表层则主要由黑潮本身的惯性决定;在季节内时间尺度上,黑潮流轴的变化主要受制于涡旋与黑潮的相互作用。     

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。     

对马暖流生成机制的数值模拟

本文通过二维数值模拟对对马暖流的生成进行了初步的探讨。模拟结果得出黑潮、对马暖流主要是地转性质的。其形成主要受地形效应的影响。黑潮基本上沿500m等深线流动。对马暖流为在黑潮主干西侧沿100～200m等深线流动的一支海流与黄海大陆沿岸流的混合。另外,在这支上面提到的海流路径上31°N附近有时会出现逆流,这主要受对马暖流流入朝鲜海峡的流量大小控制。出现逆流的现象在最近黑潮调查中也曾被观测到。     

黑潮跨陆架入侵东海年际变化的数值模拟

为了研究黑潮跨过200m等深线对东海入侵的年际变化特征,本文基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)海洋模式,对西北太平洋海域进行了高分辨率的数值模拟,模式水平分辨率高达4km,该分辨率可以很好地分辨黑潮以东区域的中尺度涡旋等过程。模式首先进行了6年的气候态模拟,然后进行了1993到2015年的后报模拟。模式很好地再现了东海陆架已知的环流结构,模拟出的对马海峡和台湾海峡的年平均流量和观测结果也比较一致。基于模式结果,利用旋转经验正交函数(REOF)的方法,对黑潮跨过200m等深线流量的年际变化进行分析。REOF的主要模态表明,黑潮跨过200m等深线对东海陆架的入侵主要发生台湾东北,并且入侵主要集中在黑潮次表层水中。主要模态的时间系数表明,黑潮入侵东海陆架的年平均流量存在一个8年的变化周期。相关性分析表明,黑潮入侵东海陆架的年际变化和太平洋年代际振荡PDO(Pacific Decadal Oscillation)指标具有显著的负相关,其相关系数达–0.63。该相关可以通过如下过程解释:PDO会导致东太平洋风应力涡度异常,由Sverdrup关系可知向赤道的体积输运也会相应地产生异常,根据质量守恒,向赤道体积输运的异常必然通过西边界流-黑潮的异常来平衡,从而导致黑潮入侵东海陆架强烈的年际变化。     

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。     

东海黑潮及其上游硝酸盐输送年际变化的模拟研究

利用一个太平洋区域分辨率为12.5 km的ROMS-CoSiNE海洋物理-生态耦合模式1997-2016年的积分结果,对东海黑潮硝酸盐输送的年际变化进行分析。结果显示:东海黑潮的硝酸盐输送存在约3 a与7 a的年际变化周期,且在100~400 m深的次表层与400~800 m深的中层水中变化较为显著。东海黑潮上游海水中,南海水及直接汇入东海黑潮的西太平洋海水对黑潮硝酸盐的年际输送变化具有重要影响。其中,南海水主要影响东海黑潮中层水的硝酸盐输送,而西太平洋海水对东海黑潮次表层水硝酸盐的输送影响较为显著。     

基于Argo浮标的西北太平洋环流特征分析

基于2004 年1 月～2009 年12 月月平均Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)温盐格点资料, 结合P-vector 方法重构了西北太平洋绝对地转流, 重点分析了西北太平洋环流时空变化特征。结果表明, 基于Argo 资料西北太平洋三维结构特征与以前的研究结果是一致的。与WOA09(World Ocean Atlas 2009)计算的纬向流相比, Argo 资料计算的纬向流要偏大。北赤道逆流(NECC)、北赤道流(NEC)、黑潮再生流(KCC)和黑潮延伸体(KE)都有明显的季节和年际变化。NECC 和NEC 基本上呈现春强秋弱的季节变化特征, KCC 和KE 的季节特征与NECC 和NEC 存在反相关系。NECC 和NEC 表现出周期为1～2 a 的年际信号, KCC 和KE 为非周期性的年际信号。表层NEC 流核所在位置以及NEC南边界位置都有南移的趋势。另外, NEC、KCC 和KE 的流量也呈逐渐增大的趋势。     

Abnormality of thermal structure and current in the upper western tropical Pacific Ocean and its effect on subtropical high

-Mainly on the basis of the data obtained during PRC/US bilateral TOGA cruises, abnormal variation occurred during the 1986/1987 El Nino is shown in this paper about the thermal structure and circulation of the upper western tropical Pacific Ocean. The effects of the abmormal variation on the subtropical high over the Northwest Pacific Ocean are discussed. During the El Nino: (1) In the east part of the western tropical Pacific Ocean (the subsurface temperature data on the 165° E section are taken as an example), the water wanner than 29 C in the upper layer spread on the longitudinal section and positive temperature anormalies appeared in a large area of the sea surface. (2) In the west part of the western tropical Pacific Ocean (the subsurface temperature data on the 137°E section are representative ), the cross section occupied by the upper layer warmer water ( T >28 ℃ ) became shrunk, and the sea surface temperature showed negative amomalies. (3) The eastward flows in the upper layer of the 165°     

RELATIONSHIP BETWEEN THE KUROSHIO AND SST OF THE EASTERN PACIFIC, AND ITS EFFECT ON PRECIPITATION OF QINGDAO

This paper analyses the sea surface temperature (SST) of the eastern Pacific Ocean, the Kuroshio in the East China Sea, the subtropical high pressure of the Pacific Ocean and the precipitation for rainy season of Qingdao. We obtain a result that if this year the eastern Pacific Equatorial Zone is a warm-water year, the Kuroshio path in the East China Sea for next year will be subject to oscillation westward. The SST of the eastern Pacific Ocean may predict precipitation for rainy season of Qingdao one year earlier than that of the Kuroshio in the East China Sea.     

冬季黑潮加热与东北地区夏季(6-8月)温度关系的初步分析

从六个年代以来,气象学家对海气关系进行了广泛深入地研究,认为海洋是使长期天气过程发生异常的主要能源之一。 近几年,有人对西北太平洋加热效应作了研究后指出,冬季黑潮海域加热对副热带高压进退有影响,从而影响5、6月份长江下游的降水[1]。我们在研究东北地区夏季低温的长期天气过程时,发现了黑潮海域冬季与春季连续加热,对东北地区夏季温度影响也是很大的,尤其是冬季黑潮海域的加热关系更明显。据此,我们认为这个关系有重要的预报意义。     

西北太平洋环境变化对柔鱼冬春生群体资源丰度年间变化的影响

The neon flying squid Ommastrephes bartramii is an economically important species in the Northwest Pacific Ocean. The life cycle of O. bartramii is highly susceptible to climatic and oceanic factors. In this study, we have examined the impacts of climate variability and local biophysical environments on the interannual variability of the abundance of the western winter-spring cohort of O. bartramii over the period of 1995–2011. The results showed that the squid had experienced alternant positive and negative Pacific Decadal Oscillation(PDO) over the past 17 years during which five El Ni?o and eight La Ni?a events occurred. The catch per unit effort(CPUE) was positively correlated with the PDO index(PDOI) at a one-year time lag. An abnormally warm temperature during the La Ni?a years over the positive PDO phase provided favorable oceanographic conditions for the habitats of O.bartramii, whereas a lower temperature on the fishing ground during the El Ni?o years over the negative PDO phase generally corresponded to a low CPUE. The same correlation was also found between CPUE and Chl a concentration anomaly. A possible explanation was proposed that the CPUE was likely related to the climateinduced variability of the large-scale circulation in the Northwest Pacific Ocean: high squid abundance often occurred in a year with a significant northward meander of the Kuroshio Current. The Kuroshio Current advected the warmer and food-rich waters into the fishing ground, and multiple meso-scale eddies arising from current instability enhanced the food retention on the fishing ground, all of which were favorable for the life stage development of the western squid stocks. Our results help better understand the potential process that the climatic and oceanographic factors affect the abundance of the winter-spring cohort of O. bartramii in the Northwest Pacific Ocean.     

Assimilation of sea surface temperature in the Northwest Pacific Ocean and its marginal seas using the ensemble Kalman filter

Satellite-borne sea surface temperature (SST) data were assimilated with the ensemble Kalman filter (EnKF) in a Northwest Pacific Ocean circulation model to examine the effect of data assimilation. The model domain included the northwestern part of the Pacific Ocean and its marginal seas, such as the Yellow Sea and East/Japan Sea. The performance of the data assimilation was evaluated by comparing the simulated ocean state with that observed. Spatially averaged root-mean-squared errors in the SST and sea surface height (SSH) decreased by 0.44 °C and 4 cm, respectively, by the assimilation. The results of the numerical experiments substantiated the effectiveness of the SST assimilation via the EnKF for all marginal seas, as well as the Kuroshio region. The benefit of the data assimilation depended on the characteristics of each marginal sea. The variation of the SST in the East/Japan Sea and the Kuroshio extension (KE) region were improved 34% and those in the Yellow Sea 12.5%. The variation of the SSH was improved approximately 36% in the KE region. This large improvement was achieved in the deep-water regions because assimilation of SST data corrected the separation point of the western boundary currents, such as the Kuroshio and the East Korea Warm Current, and the associated horizontal surface currents. The SST assimilation via the EnKF also improved the subsurface temperature profiles. The effectiveness of SST assimilation was seasonally dependent, with the improvement being relatively larger in winter than in summer, which was related to the seasonal variation of the vertical mixing and stratification in the ocean surface layer.     

基于GAM和GLM模型的西北太平洋秋刀鱼CPUE标准化比较研究

秋刀鱼（Cololabis saira）是中国在西北太平洋海域的重要的捕捞对象之一,单位捕捞努力量渔获量（CPUE） 标准化是开展其资源评估研究的重要内容,许多统计模型被运用到CPUE标准化研究中。本文根据2003-2017年中国大陆在西北太平洋海域的秋刀鱼生产统计资料,结合卫星遥感获得的海洋环境数据如：海表面温度、海表面高度以及海温梯度等,基于广义线性模型（general linear model,GLM） 和广义加性模型（generalized additive model,GAM） 对中国大陆西北太平洋秋刀鱼渔业进行CPUE 标准化,并对两种模型的结果进行了对比分析研究。通过贝叶斯信息准则选择最佳GLM和GAM模型,使用解释偏差和5-fold交差验证来对比两个模型结果。GLM模型的最佳模型对CPUE偏差的解释率为21.57%,GAM的最佳模型对CPUE偏差的解释率为38.95%。通过5-fold交差验证分析发现,GAM模型标准化结果较优于GLM模型,因此,认为GAM模型更适合于西北太平洋秋刀鱼渔业CPUE标准化。     

西北太平洋海域黑潮区有机氯农药和多氯联苯的浓度及其组成特征

由于传统持久性有机污染物（POPs）如有机氯农药（OCPs）和多氯联苯（PCBs）在全球范围内被广泛的限制或禁用,各种环境介质中的污染物浓度呈现逐年降低的趋势。西北太平洋作为远离大陆的开放性海域,无明显的污染点源,其洋流在POPs的输送和扩散过程中扮演重要的角色。本研究采集西北太平洋黑潮区表层和次表层（2～5 m和150 m）水体为研究对象,分析其中溶解态OCPs（六六六（HCHs）、滴滴涕（DDTs）、氯丹（CHLs））和PCBs的浓度及组成特征。结果显示,黑潮区表层水体中HCHs、 DDTs、 CHLs和PCBs的浓度范围分别为30.7～68.8 pg/L、 6.16～23.8 pg/L、1.07～5.75 pg/L和49.8～124 pg/L;次表层水体中分别为27.3～68.4 pg/L、7.06～14.1 pg/L、0.518～10.1 pg/L和34.1～68.4 pg/L。HCHs各异构体的比值特征表明该海域以林丹输入为主,而DDTs和CHLs的比值结果显示,该海域水体中滴滴涕和氯丹均主要是来自于历史残留。水体中PCBs主要以三氯联苯、四氯联苯为主,与东亚多氯联苯的历史使...     

Direct measurements of surface and mid-depth circulationin the Shikoku Basin by Argo profiling floats

The circulation in the Shikoku Basin plays a very important role in the pathway of the Kuroshio and the water exchange in the subtropical gyre in the North Pacific Ocean. The Argo profiling floats deployed in the Shikoku Basin are used to study the circulations and water masses in the basin. The trajectories and parking depth velocity fields derived from all Argo floats show an anticyclonic circulation at 2 000 m in the Shikoku Basin. There are inhanced eddy activities in the Shikoku Basin, which have large influence on the Shikoku Basin circulation patterns. The characteristics of temperature-salinity curves indicate that there are North Pacific Ocean tropical water (NPTW), North Pacific Ocean subtropical mode water (NPSTMW) and North Pacific Ocean intermediate water (NPIW) in the Shikoku Basin. The NPTW is only exists south of 32°N. In the middle part of the basin, which is 28°~31°N,133°~135°E, there is a confluence region. Water masses coming from the Kuroshio mix with the water in the Shikoku Basin.