台湾海峡西部沿岸上升流的中心位置和共同特征探讨

台湾海峡有多个上升流区存在，其中西部海区的海坛岛东，东山岛东南和台湾浅滩南部外区三处上升流最活跃和持续时间最长。本文依据１９８３至１９８９年期间在台湾海峡西部和中部的三次海洋综合调查资料，着重探讨了上述三处上升流出现和消失的时间冷水中心位置，指出它们共同特征是每年出现的或消失的时间基本稳定不变，并随北向海流和风要素的变化而长消。     

福建沿岸上升流数值研究Ⅱ.台湾海峡上升流的三维数值模拟

用有限差分法结合新sine-σ坐标变换和三次样条函数性质,建立了适用于台湾海峡上升流计算的三维数值模型.为考察海峡内潮、风、北上的海峡暖流和地形等因子对上升流形成的影响,设计了多种实验方案.结果表明,潮的非线性效应对海峡内上升流的形成有相当重要的影响.潮流和海峡暖流的存在是台湾浅滩上升流形成的主要原因,也是非季风期福建沿岸上升流形成之主因.西南季风盛行期,福建沿岸上升流得以加强,范围扩大,台湾浅滩上升流中心位置南移;东北季风期,福建沿岸上升流在上、中层基本消失,但海坛岛和东山岛近岸下层仍有上升运动存在,台湾浅滩上升流出现范围向北扩展.由于东北风的连续吹刮,台湾西岸亦出现了范围较窄的上升流迹象.计算还表明,海峡内各上升流有明显的季节性和区域性差异.风对海峡内上升流的中、上层结构起主导作用,而潮和海峡暖流则对中、下层上升流的形成起支配作用,因而导致上升流垂向结构的上下异性.     

台湾海峡的上升流

上升流是指海水从下层往海面涌升的现象。由于它能把次表层富有营养的海水带到表层,因此对生物有重要影响。台湾海峡有丰富的渔业资源,仅在福建沿海的渔场总面积卽超过4万平方海里;显然,调查和研究台湾海峡的上升流具有重要的意义。     

粤东沿岸上升流的研究

在粤东沿岸的夏季存在风生上升流,中心位置在20m以浅,该上升流的年际变化较大,1982年8月碣石湾外上升流流速为1.2×10^-3cm/s,活性磷酸盐的垂直通量为1.5 mmol/(m²·d),初级生产力为1558mg/(m²·d).在上升流靠岸内侧,5m以浅范围的底层存在着贫氧现象,在上升流的中心区外,有海水垂向逆温现象,上升流区海水的理化特征:温度为22.13℃,盐度为34.19,溶解氧为3.72cm³/dm³氧饱和度为74.6%,pH值为8.14,活性磷酸盐为1.10 mmol/m³.     

福建沿岸上升流数值研究 Ⅰ.台湾海峡潮汐、潮流的数值模拟

台湾海峡内的潮运动是相当强烈和复杂的,一方面由于自海峡外传入的两支太平洋潮波在海峡内传播、相汇,形成强烈的潮运动;另一方面海峡内地形的复杂和岸线的曲折又使海峡内潮汐、潮流的分布变得特别复杂。自80年代以来,国内学者对海峡内的潮汐、潮流进行了不少研究(丁文兰,1983;方国洪等,1985;叶安乐等,1985,1986;李立等,1990；陈新忠,1983;郑文振等,1982),并获得了有价值的成果。但是,他们对海峡内潮运动的过程、性质等尚有许多不同的看法。例如,关于M2分潮最大流速同潮时线的分布状况,以上学者的结论各不相同,有的甚至差异很大。对海峡内M2分潮最大流速同潮时线聚点(即圆流点)的问题也有两种观点。关于潮流分布状况,由于实测流资料缺乏,尽管已有的研究在潮流极值区的出现位置上基本达成共识,但在潮流流速量值的大小问题上仍有诸多分歧。 鉴于上述研究现状,为了对海峡内潮汐、潮流的分布状况有更准确、细致的认识,以便弄清海峡内潮过程在上升流形成过程中的作用,本文在已有研究的基础上,重新对台湾海峡内的潮汐、潮流作了数值计算。我们将讨论的重点放在以往研究中有争议的问题上,依据计算结果并结合实测资料提出我们的见解。     

台湾海峡西部上升流的生成和长消原因分析

台湾海峡西部海域是上升流多发区,近年来已引起众多海洋学家的重视。我国海洋学家通过对台湾海峡区水团、海流和营养盐等的分析研究,不仅得出了台湾海峡西部海域上升流的分布范围和特征,并对其成因也作了探讨,取得了一些有价值的研究结果。由于这些研究都是采用间接方法,因此对上升流的主要成因尚存在不同的看法。本文通过对引起台湾海峡西部海域上升流的各驱动力因子量级的分析,进而判断出上升流的主要成因。     

浙江沿岸上升流和沿岸锋面的数值研究

本文构造了一个垂向二维的数值模式,对夏季浙江沿岸上升流和沿岸锋面的结构,它们之间的相互关系,以及各动力因子的相对重要性进行了研究。模式考虑具有陆架底坡f—平面连续层化流体,并采用Richardson数依赖的垂直涡动系数。计算结果表明,浙江沿岸上升流按其成因可分成两个区域,即近岸区和远岸区。在近岸区,风应力对上升流和沿岸锋面的形成有重要的作用。而在远岸区,上升流主要由沿岸向北的台湾暖流诱生。夏季沿岸锋面的生成和沿岸较强的上升流有密切关系。     

用沿岸上升流指数分析中国东南沿岸风生上升流的特征

对1968年1月到2007年12月中国东南沿海(17°N～30°N,109°E～123°E)上升流指数月平均数据进行分析,结论如下:(1)风生沿岸上升流主要在4-8月间发生于海南岛东部、雷州半岛东部、汕头以北至浙江沿岸.(2)风生沿岸上升流的强度具有时空分布变化特征,其中海南岛东部沿岸上升流最强,浙江沿岸其次;整个中国...     

台湾海峡西部沿岸浮游介形类的分布

本文研究台湾海峡西部沿岸浮游介形类Ostracoda的分布规律和数量变动与海区环境因素,尤其是与几个不同的水系的运动、消长和相互推移的关系.对于台湾海峡浮游介形类的研究,过去,国内、外已有若干研究者著文论述^[1-4],但对海峡两侧介形类的生态学上的研究,尚未见过报道.     

冬季闽浙沿岸上升流的数值研究

采用a坐标下三维斜压非线性的浅海陆架数值模式,研究风、边界力流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)及地形等因子对上升流形成的影响。结果表明,风、台湾暖流是影响冬季闽浙沿岸上升流形成的最重要因子,其中风对浙江沿岸上升流的形成影响较大;台湾暖流对福建沿岸及其远海域上升流的形成影响较大;长江冲淡水对长江口附近上升流有一定的影响,对闽浙沿岸上升流影响不大;地形对闽浙沿岸上升流的形成作用显著;潮对闽浙沿岸上升流形成的影响也很显著。M2分潮对近海岸区域及台湾东北附近海域上升流的形成影响较大。     

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。     

浙江沿岸春季上升流的数值研究

采用三维斜压非线性数值模式ROMS(Regional Ocean Modeling System),在浙江沿岸特殊地形的基础上综合考虑风场、台湾暖流、潮流以及长江径流等可变因子,对春季浙江沿岸上升流进行了数值研究。研究结果表明,浙江沿岸春季存在上升流,且上升流以带状分布在浙江近岸海域,在渔山列岛附近(28.40°N,122.00°E)以及舟山群岛附近(30.70°N,122.60°~123.00°E)存在2个上升流中心。风、台湾暖流和潮动力是影响浙江沿岸春季上升流的重要因子,其中风和台湾暖流对浙江沿岸整条上升流带均有影响;潮动力仅对28.60°N 纬度线以北至舟山群岛附近的上升流以及2个上升流中心的强度存在影响;长江径流对2个上升流中心、舟山群岛及长江口附近的上升流有一定影响。通过对浙江沿岸海域流场的分析可以发现,舟山群岛附近底层各等深线上水体向岸运动的速度比周围海域的大,跨越底层各等深线向上涌升的趋势更明显,间接反映了舟山群岛附近的上升流强度相对较强。对于舟山群岛附近的上升流而言,30 m深度以浅的海域,科氏力、水平平流作用与垂直粘性力是上升流形成的主要动力, 30 m深度以深的海域,上升流形成的主要动力为科氏力与压强梯度力,此时水平平流作用和垂直粘性力对上升流的影响较弱。     

台湾海峡西北部表层沉积物中有孔虫分布对沿岸上升流存在的响应

对台湾海峡西北部福建平潭岛附近海域337个表层沉积物样品中的有孔虫进行分析鉴定,研究结果表明浮游有孔虫优势种Globigerinoides sacculifer、G.ruber、Globigerina bulloides的分布及底栖有孔虫组合受到不同水团的影响。根据浮游有孔虫上升流指示种G.bulloides、底栖有孔虫组合和高营养盐深水种的分布特征,对研究区受夏季沿岸上升流的影响范围和程度进行评估。研究区沿岸上升流主要分布于东南部水深大于40 m的海域及平潭岛东部水深20 m附近,最远可达水深低于10 m的海湾内部分区域,但强度相对减弱,水深较浅的陆地和岛屿边缘附近未受沿岸上升流影响。平潭岛东北部到南日岛西南部水深10~30 m部分区域由于受到冬季浙闽沿岸流的影响,沿岸上升流在该区域的沉积记录缺失。     

东海沿岸上升流的数值计算

运用Ｂａｃｋｈａｕｓ的三维非线性模型,同时考虑潮,风和台湾暖流的作用,本文计算了夏季我国东海沿岸上升流。结果表明,东海沿岸从杭州湾口外一直到闽北的海底坡折区上存在明显的上升流,它呈带状分布,宽约４０ｋｍ,舟山近海的强上升流出现在３０ｍ层,向南则可达到较深的水层,流速一般为６．５×１０＾－３ｃｍ／ｓ。     

闽浙沿岸上升流的数值模拟

本文将闽浙沿岸作为研究海区,采用坐标下三维斜压非线性的浅海陆架模式,综合考虑风、边界流(台湾暖流、黑潮、长江冲淡水)及地形等动力因子对上升流形成的影响,较好地模拟了闽浙沿岸上升流的分布。得出夏季闽浙沿岸近海岸区域有三个比较强的上升流中心,分别位于2520′N,12000′E、2640′N,12015′E、2720′N,12045′E附近,并且在对闽浙沿岸水文结构的模拟中,同样得出夏季沿岸的低温高盐区与计算出的三个较强的上升中心一致。冬季沿岸上升流的强度和范围都明显减弱,但在2520′N,12000′E和2600′N,12030′E及2830′~3000′N,12200′E附近仍有相对较强的上升流存在。     

台湾海峡上升流区夏季溶解氧的特征

本文根据1983—1984年,1987—1988年台湾海峡中北部海域调查资料,着重讨论了该海域夏季溶解氧分布特征及其与上升流、生物活动的关系。该上升流区温度、盐度、溶解氧含量及其饱和度的特征值分别为24.4℃,34.3,4.49mlO_2/L和93％。溶解氧含量及其饱和度与温度呈正相关关系,与盐度呈负相关关系。     

台湾海峡上升流区底栖生物数量动态的初步研究

不同季节底梄生物数量的动态由其组成种的种群特点所决定。在一些生命周期短(一年左右)、生长速度快(新生个体当年可以长成)的种处于优势的情况下,生物数量的季节变化就比较显著;而生命周期长、其种群由多个年龄组的个体构成的种占优势的情况下，一年之中种群数量就相对稳定。另一方面,底栖生物数量的急剧改变又决定于经济种的捕食活动和优势种的生物学过程。台湾海峡系经济鱼、虾类的集中分布区,尤以上升流区范围内的集群最密集。为了便于深入研究上升流与经济鱼、虾类资源的关系,本文着重探讨上升流范围内底栖生物数量的动态特点。     

夏季浙江沿岸上升流的年际变化研究

本文基于JCOPE2数据,综合上升流面积和冷中心强度两方面提出了一个无量纲的上升流强度指数NUI,并以此分析了夏季浙江沿岸上升流强度的多年变化,发现24年来夏季浙江沿岸上升流强度以3和8年为主的周期震荡变化,并有减弱趋势。这与夏季风向与岸线偏离角度的增大密切相关,而台湾暖流的调制作用则是次要因素。机制分析表明,厄尔尼诺现象通过影响风和台湾暖流的年际变化从而影响上升流强度的变化:厄尔尼诺年浙江近岸夏季风速较小,风向偏离岸线角度较大,同时台湾暖流较弱,因此上升流偏弱;拉尼娜年各因素呈相反变化,上升流较强。     

浙江近海存在沿岸上升流的证据

一、引言海洋中的垂直环流过程——上升流是海水运动的特殊形式之一,也是整个海洋总环流中的一个重要环节。上升流能把海洋次表层(浅海区为近底层)冷而营养盐丰富的海水带到表层,从而对局部地区的气候、海洋生物资源、特别是海洋生产力起着举足轻重的影响。所以,近十几年来,沿岸上升流的研究愈来愈受到人们的关注。特别是七十年代以来,它已作为“沿岸上升流实验”(CUE)的课题而被列入“国际海洋考察十年”计划中。自从人们发现上升流以来,普遍认为,沿岸上升流仅仅是大洋东边界的独特现象。但近几年来,随着大洋西部上升流的相继发现,这一看法已经开始动摇。R·博吉和M·托姆克