关于台湾暖流水的研究

本文根据专题调查和历史资料,分析了台湾暖流水的温、盐特性,来源,变化特征以及对长江冲淡水的影响。     

舟山渔场及其邻近海域水团的气候学分析

根据多年(1958—1990)月平均温、盐度资料，采用模糊聚类分析法划分了舟山渔场及其邻近海域的水团，并对该海域水团的配置、主要特性及其季节变异特征进行了气候学分析。结果表明，舟山渔场及其邻近海域共存在4个水团，即江浙沿岸水、台湾暖流表层水、台湾暖流深层水和黄海混合水；全年水团的配置可归纳为冬季型、夏季型和过渡型3种类型；江浙沿岸水的主要特征为低盐，其分布范围和盐度的季节变化与长江入海径流密切相关，而温度的季节变化则主要受太阳辐射的影响；台湾暖流表层水具有高温、次高盐特征，其北伸程度和温、盐特性均具有明显的季节变化，即冬季北伸强、温度低、盐度高，夏季北伸弱、温度高、盐度低；台湾暖流深层水以低温、高盐为主要特征，仅存在于4—9月，其温、盐性质较稳定；黄海混合水的主体不在研究海域。     

长江口及其邻近海区环流和温、盐结构动力学研究 Ⅰ．定解条件与研究方案

长江口及其邻近海区的水动力学研究因其与沿岸地区的经济发展关系密切而倍受海洋学者的广泛关注。为了揭示该海区环流的动力过程和温、盐结构的分布特征及其动力成因,首先在对研究海区的地形特征、海面风应力、海面温度、海面盐度以及北、南、东三个液边界温度和盐度现场观测资料进行全面分析的基础上。选定适合于研究海区的三维斜压流体动力学模型(POM)。以研究海区冬、春、夏和秋季的海面风应力、海面温度和盐度资料作为海面边界条件,以北、南和东三个液边界的温度和盐度资料作为侧向液边界条件,并考虑长江径流、台湾暖流和东海沿岸流等外海入流的影响,对研究海区(120.9°E—124°E,29.5°N—33°N)四个季节的斜压环流和温、盐结构实施了动力学数值研究。获得了与观测事实相一致的三维流速和温、盐结构的空间分布。从动力学角度揭示并阐明长江口及其邻近海区水平环流和垂直环流的动力过程以及温、盐结构的分布特征和动力成因,为海区的生态动力学研究提供动力条件。     

浙江近海上升流区的水团分析

本文采用聚类分析法对浙江近海上升流区夏季水团作了分析,并与T-S分析法作了比较,结果是令人满意的。调查海区大体可分为三个水团,即台湾暖流表层水、台湾暖流深层水和江浙沿岸水。台湾暖流深层水沿海底爬坡涌升是该海区的主要水文特征,在北纬29°断面附近出现最大涌升高度。     

台湾暖流变化特征及机制研究进展

台湾暖流携带高温高盐的大洋水体入侵到东海陆架区,其向岸分支可入侵到长江口外,对我国近海温、盐与环流产生重要影响。前人针对台湾暖流上游区域开展了大量研究,对其来源、温盐特征及入侵机制取得重要研究成果,而对台湾暖流下游,即向岸分支流轴及前锋的变化认识模糊。台湾暖流向岸分支入侵流轴及前锋的变化可能对长江口海域低氧和藻华等生态灾害的发生和分布具有重要影响,因此,开展台湾暖流向岸分支路径变化的研究具有重要的物理和生态学意义。通过分析积累的温、盐数据和潜标长时间观测,我们初步发现,台湾暖流向岸分支存在季节尺度和天气尺度的变化,流轴存在摆动,前锋的北界也存在变化,但对其详细特征和变化机制尚不清楚,需要通过进一步调查和研究予以阐明。     

长江口邻近海域夏、冬季水文特征分析

长江冲淡水和台湾流是我国陆架海上两个重要的海洋现象。二者在长江口邻近海域交汇并相互制约，其分布和变化控制着该地区的温盐、环流结构，也影响着长江径流所携带的泥沙、营养盐等物质向外海的扩散和输运，以及舟山渔场的形成和变化。 长江每年以巨量径流注入东海，在长江口外形成一股很强的冲淡水，以低盐、高营养盐、高悬浮体含量为特征。毛汉礼等(1963)首先对长江冲淡水的扩散与混合特征作了系统的描述，并指出，冬季长江冲淡水沿岸南下，其范围仅限于贴岸的一狭带内；夏则在径流入海后不久转向东北，直指济州岛方向，到达对马海峡。众多学者通过资料分析、理论研究和数值模拟等探讨了长江冲淡水转向的原因，认为主要影响因素有长江径流量、地形效应、海面风应力、斜压效应、台湾曖流的顶托，以及黄海冷水团的诱导作用等(乐肯堂，1984；崔茂常，1984；顾玉荷，1985；王从敏，1986；赵保仁，1991；朱建荣，1998)，但至今对其转向机制的认识尚不一致。 台湾暖流水起源于台湾海峡和黑潮，是具有高盐、低悬浮体含量特征的大洋水体。翁学传等(1983，1984)研究认为，具有高温和次高盐特征的台湾暖流表层水同时起源于台湾海峡水和黑潮表层水，而具有高盐特征的深层水只来源于由台湾东北部入侵陆架的黑潮次表层水；翁学传(1983)还根据历史资料分析指出，夏季台湾暖流表层水的前锋大体沿着123°E可以伸展到31°N，深层水进一步延伸至31°N以北；且深层水在28°N和30°N断面并不终年存在，仅存于夏半年。王凡等(2001)的分析结果则显示，台湾暖流表层水和深层水在夏季可以在次表层北侵至30°N以北海域，而以深层水特点为主的台湾暖流水在冬季和晚秋甚至可在整个深度上伸展至30°N以北。总之，对台湾暖流水在不同季节、不同层次的北侵程度方面还存在着不同看法。 为深入研究长江口邻近海域的物质通量、扩散、传输和输运规律，中国科学院知识创新工程重要方向项目“中国主要河口及邻近陆架海域陆海相互作用”于2001年7-8月和2002年1月在长江口外28°~32°N、124°E以西海域组织了两次多学科综合考察。作者首先根据这两次考察获得的温盐深观测仪(CTD)观测到的温盐资料和声学多普勒流速剖面仪(ADP、ADCP)流速资料,分析该年夏、冬季长江口邻近海域的水文特征。考虑到调查海域有较强的年际变动，从年际变化的角度来更深刻地认识夏、冬季长江口邻近海域的水文特征，以及长江冲淡水与台湾暖流水的关系是很有必要的。为此，作者收集了1987~2001年其他项目3个夏季航次和2个冬季航次的温盐资料，以及1958~1982年标准断面历史资料，与最近2次观测资料相结合，综合分析研究了长江口邻近海域夏、冬季水文特征和变化情况，为今后更进一步开展此项研究提供了科学依据。     

台湾海峡水运移路径的分析

本文主要根据1985年9月台湾暖流专题调查所取得的海流和温、盐度资料,对夏末、秋初台湾海峡水进入东海后的运移路径和混合情况,进行了比较详细的分析研究。得出,台湾海峡水进入东海后仍以NNE方向流动,约在福建北部外海(27°N以北,121°45′E以东)开始楔入来自台湾东北的黑潮表层水之中,并与其发生混合形成台湾暖流表层水。这一结果进一步证明了作者以前提出的关于台湾暖流来源的看法是符合客观实际的。     

台湾以东黑潮经向热输送变异及可能的气候效应

基于日本气象厅长序列水文再分析资料,通过估算台湾以东黑潮24°N断面热输送量,分析了该断面黑潮热输送的低频变异特征,并探讨了热输送变异与我国近海海表温度异常变化以及前期(前秋、前冬和春季)和同期(夏季)热输送变异与我国夏季降水异常变化的关联性。小波分析显示,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送异常存在着显著的准2 a周期振荡和约16 a的年代际变化,且以上显著周期主要存在于20世纪60年代中期以后,另外,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送变异的季节差异明显;50多年来,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送呈现出长期增强趋势,但变化幅度不大,且各季节长期趋势也有所不同。相关分析表明,台湾以东黑潮(24°N断面)热输送低频变异可能是我国东部近海SST变化的一个重要因素。另外,回归分析发现,前期及同期台湾以东黑潮(24°N断面)热输送变异对我国东部夏季降水异常变化有显著指示性,可能存在较大影响。     

台湾暖流水(团)夏季T-S特征和来源的初步分析

在濒临我国闽、浙两省的东海陆架西部海域。终年存在着一股自南北上、具有高盐特性的外海水(图1),它是该海域的主要水团。它的消长和运移,对陆架西部海域的水文状况有着十分显著的影响,我国东南沿海渔场位置的变动以及气候的变化等也与之密切相关。因此,对这股高盐水的研究具有很重要的现实意义,很早就受到了国内、外海洋学者的重视。 较长期来,这股高盐水的名称及涵义一直较为混乱,有称“中间暖水”,或称“黑潮北上分支水”,也称“台湾暖水”和“台湾暖流水”等等。本文根据这股高盐水的来源和特性,采用了“台湾暖流水”这一名称。 关于台湾暖流水,国内、外海洋学者已相继作过一些研究。早在1894年,C.O.MaKapo?曾根据1886-1889年“勇士”号的调查结果指出:“在东海西部有一支黑潮分支出来的中间暖水”。1932年,安井善一在其研究上海一长崎间水温、盐度年变化的著作中曾提到:“在中国大陆沿岸有一黑潮水的分支北上,其温、盐度的性质与日本近岸的黑潮水系相近”。其后,许多日本海洋学者,诸如宇田道隆、辻田時美、井上尚文,深濑茂、松官义晴、中尾徹、以及西田英男等人在研究东海水文状况和水团结构的著作中,都先后在不同程度上对台湾暖流水作过一些概要的分析。 自本世纪五十年代末期以来,我国海洋科学工作者在研究中国近海水文基本特征的同时,也对台湾暖流水作了一些研究,但因受资料限制,这些研究仅局限于分析台湾暖流水在28°N以北、124°E以西海域内的分布和变化特性,而未能探讨其全貌。 近年来,在东海陆架西部海域的海洋水文调査逐渐増多,已经积累了一些观测资料，本文试图根据目前所能收集到的1958-1977年间的资料,对台湾暖流水夏季的温、盐特性及来源作一初步探讨。     

南黄海西部36°N断面生态环境特征及其季节变化

重点研究了南黄海西部36°N断面水文、生源要素的四季变化特征,阐明了该断面诸参数四季变化的主控因素,并以此反映和指示了与其相关海域的生态环境特征.结果表明:黄海冷水团及黄海暖流具有季节性演替变化规律;秋季跃层以下水体是一部分夏季冷水团残留水和黄海暖流水的混合水;断面西侧在四季均存在小范围的低盐冷水现象(即青岛冷水团),...     

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。     

台湾海峡南部海底地形的新发现

我们于1975年对台湾海峡南部进行海底地形和底质调查研究时发现:1.台湾浅滩发育着水下沙丘群。2.陆架地形受现代环境的作用,正经历着冲刷、侵蚀和堆积的再改造过程。3.陆架边缘曾发生了巨大的滑坡。其原因是陆源物质供应严重缺乏,在风浪和各种流系作用下,使沉积物不断进行分异作用,再加上自1938年以来多次发生5—7级海底地震而导致滑坡,滑坡又促使沉积物向深水搬运,加速陆架地形的冲刷。     

台湾海峡三维风海流的数值模拟

本文利用POM模式模拟了季风在台湾海峡引起的风海流以及三维流场结构。在冬季和夏季两种条件下，得出了季风引起的水位变化和三维流场结构。结果显示在冬季季风的作用下，海峡的东部北部发生减水而西南部产生增水；在夏季海峡北部产生增水而东南部和西南部产生减水，在科氏力的作用下，风海流表层流向偏于风向右侧。风海流在20m处形成的流场和底层流场本文也给出了模拟结果。流速的艾克曼螺线显示；该海域的流速并不随水深加大而一致减小，而是先减小至一定深度再稍微增大，然后继结衰减而零。     

台湾海峡中、北部海域温、盐度特征

台湾海峡中、北部海域海水温、盐度分布随季风进退而异。东北季风期(10月—翌年5月),进入调查海域的浙闽沿岸水(低温、低盐)顺海域西岸海区南下的同时,在海坛岛外有一分支向东南扩展,其扩展范围随浙闽沿岸水强弱而异,而且在24°30′N,119°30′E附近有海峡暖流水(高温、高盐)向北伸展,它随西南风增强而向北推移。海域温、盐度值自西北向东南递增。西南季风期(6—9月),调查海域基本上为海峡暖流水所控制。在6—8月,海域西岸海区有上升流产生,上升流中心在海坛岛附近。海域盐度值自西北向东南递增,而温度分布趋势与盐度分布相反。 温、盐度的垂直分布大致分均匀型、正梯度型和负梯度型三类。     

夏季台湾海峡南部海区的海流结构

本文根据台湾海峡南部海区夏季的海流调查资料,参考温、盐、密度等的历史资料和有关方面的研究成果,论述了表层、中层和下层的海流结构。结果表明,南海暖流继续沿着海区中部向东北延伸,但在粤东、闽南近岸的表层这支海流还受到沿岸低盐海水的影响;而黑潮南海分支北段的边缘部分可以影响到本海区的南部海域,这一部分还可能有一支流分出并沿着台湾岛西岸北上。     

台湾海峡新生代断裂构造及其形成演化

论述了台湾海峡新生代断裂构造基本特征，划分出海峡及两侧两大断裂系，探讨了断裂系的形成演化过程，阐明了断裂构造的形成演化与海峡裂谷演化的对应关系，并进一步探讨了海峡裂谷的演化模式。文中对ＮＷ向断裂折射平移和扇状收敛的首次发现，为弧陆碰撞引起海峡裂谷封闭的观点提供了重要佐证。     

1998年8月台湾海峡表层叶绿素a含量的分布特征

根据1998年8月台湾海峡表层温度、盐度、叶绿素a的走航式观测结果 ,讨论了调查期间叶绿素a的分布特征。结果表明 ,夏季台湾海峡存在明显的上升流现象 ,表层较高的叶绿素a含量均位于低水温区。表层叶绿素a最大值出现在上升流区的边缘。作者认为这是上升流中心区与边缘区浮游植物的大量繁殖具有一定的“时间差”的缘故。台湾海峡24°N以南及以北海域 ,由于上升流强度的差异 ,表层叶绿素a的分布变化也明显不同。夏季 ,台湾海峡表层叶绿素a含量呈南高北低的趋势。     

台湾海峡盆地的地质构造特征及演化

分析了台湾海峡盆地形成的区域地质背景,将其纳入东海和南海盆地形成的框架内考虑,研究其区域演化阶段和盆地演化特征。结果表明,以台湾海峡盆地为中心的包括南海北部陆缘和东海在内的中国东南沿海地区在古新世—始新世期间处于统一的边缘海盆构造背景之下,而自晚始新世起,南海北部大陆边缘与其北部的台湾海峡地区、东海逐渐走上了不同的演化道路,前者向非典型的被动大陆边缘演变,而后者则继续其自古新世—始新世以来的演化进程,形成了自古新世至晚中新世间的4个有序分布的裂陷盆地群和相应的盆间弧体系。台湾海峡盆地有两次独特的前陆盆地经历,分别发生于晚渐新世—早中新世和晚中新世末至今,并且以第二次前陆最为强烈。     

台湾地区湖泊水库沉积速率初步探讨

对1989－1991年期间，在台湾地区采集的5个湖泊的沉积物岩芯和22个湖泊水库的表层沉积物，进行了沉积物超量210Pb活性的分析，以探讨其沉积速率。其中，小鬼湖沉积物岩芯取部分样品进行14C定年，以与210Pb所得结果比较。结果表明，数千年来，台湾高山湖泊、次高山湖泊的沉积速率相当稳定，除万里池外，大多介于0．06－0．16cm／a之间。火山湖的210Pb活性较一般湖泊高，这是由于火山湖当地安山岩及地下水释出较多的210Pb所致，但这并不意味其沉积速率慢。所以应用210Pb对火山湖沉积物定年时，须作特别修正。平地湖泊目前沉积速率，除了大埔水库高达6．42cm／a外，大多介于0．5—3、2cm／a之间，比高山湖泊的沉积速率高约10－20倍。另外，由水库淤沙资料显示1），历年平均沉积速率都比目前的沉积速率快数倍，其中以石门、白河、乌山头、阿公店4个水库的平均沉积速率较快。     

环台湾岛海域全日分潮的特征和潮汐、潮流的综合性质

用97版POC海洋模式，对环台湾岛海域的全日分潮和整个潮汐，潮流综合特征进行三维数值研究。研究海域全日分潮是由太平洋传入的，且来自台湾岛北部海区传入的潮波穿越海峡。由吕宋海峡传入的全日分潮对维持南海的潮运动起着重要作用。全日分潮最大流同时线分布表层有5个圆流点，其中4个本文首次得到。台湾海峡及其以北海区和台湾东部洋区为不规则半日潮区，台湾东南为全日分潮为主的混合潮区。台湾岛北部为气旋式余流涡旋区，环绕台浅滩为反气旋余流涡旋区，澎湖水道开始的转向流预示着海峡及其邻近海区的涨潮流或落潮流的来临。