137°E经向断面上的副热带逆流

根据137°E断面1967～1995年间冬、夏两季的温、盐资料,计算和分析了该断面的地转流和副热带逆流.主要结果如下:(1)副热带逆流在冬季和夏季均存在.冬季,副热带逆流出现1支、2支、3支、4支4种形式,夏季出现2支、3支两种形式,两季均以2支形式占优势.(2)冬季副热带逆流主要出现在22°～23°N、26°～27°N两区间;夏季主要出现在21°～22°N、24°～25°N两区间.(3)副热带逆流的流速呈带状结构,多为单束单核,个别为单束双核形式.流速具有更强,冬弱的特点.(4)副热带逆流的流量年际差异较大,多年平均而言,冬季流量为14.3×106m3/s,夏季的为22.9×106m3/s.(5)冬季,副热带逆流的“源地”与黑潮“源地”同为一体.前者是台湾省以东黑潮东侧海流的一个分支,并沿着暖脊、冷槽边缘而东流.     

北太平洋副热带逆流区海流的准90天振荡

根据 POCM模式输出的流场资料 (1993年 1月 1日～ 1998年 12月 31日 ) ,运用小波分析方法分析北太平洋副热带逆流区海流的季节内振荡特征 ,并用功率谱方法作了验证。结果表明 :在以 19.81°N为中心 ,18～ 2 2°N,16 0°E以西的西太平洋海域 ,海流具有显著的准 90 d振荡特征 ;该振荡对应的波长约为 86 5 km,沿 19.81°N该振荡信号自东向西传播的相速度约为 0 .0 9m/ s。从能量角度看 ,该振荡信号主要存在于 15 0 m以内的海洋次表层 ,2 2 2 .5 m深度能量是 6 2 .5 m能量的13%。     

对北赤道流分叉纬度变化规律的研究分析

关于北赤道流分叉研究的两类方法,即水文实测数据分析和数值模拟,其本身都因存在突出的问题而引起估算结果的偏差,致使相互结果差别很大.所以,如何找到一种高时空分辨率的数据或提出一个比较符合物理实际并得到实测数据验证的数值模式是研究赤道流分叉的关键.本文将利用从1992年10月到2004年12月高时空分辨率(时间分辨率:7d;空间分辨率:1/3°×1/3°)的卫星高度计数据,对北赤道流在表层的分叉进行研究,包括确定分叉点,求得其季节和年际变化的规律.     

北太平洋海洋带状流的正压特性

海洋中包含着多种时空尺度的运动过程,海洋带状流是近年来发现的一种新的流动形式。这种流动现象介于地转湍流和准定常流之间。上层海洋中大尺度运动的强度远大于海洋带状流而将其遮盖,因而带状流需要借助滤波方法提取出来。本研究基于纬向速度数据,通过切比雪夫高通滤波提取了北太平洋海洋带状流的三维结构,定义了“流向稳定度”指数,量化分析了北太平洋海域带状流的正压特性,从而进一步加深了对北太平洋海洋带状流结构特征的认识。     

太平洋北赤道流表层流速及分叉点位置

确定太平洋北赤道流表层流速及分叉点位置的变化是海洋环境研究中的1个重要问题。使用1987～1998年的WOCE浮标资料,通过估算得到了季节平均和年平均意义下北赤道流表层流速(1989～1998)。计算结果显示:北赤道流表层流的流速冬季最大,夏季最小,春秋两季相仿。在厄尔尼诺发生年的第2年,夏季平均流速往往较大。对浮标轨迹的逐年分析表明表层北赤道流分叉点的位置在11°N～14 .7°N之间,从轨迹较为密集的4年的分析可以看出,表层流分叉点的位置具有年际变化,其中,2个ElNino年分叉点偏北。     

热带西太平洋北赤道逆流区涡旋统计分析

随着海洋技术的发展,中尺度的海洋过程越来越多的被揭示,中尺度涡旋作为重要的中尺度海洋过程,已经被大量的研究。但对于热带西北太平洋海区,中尺度涡旋特征的空间分布、季节变化以及移动规律等方面的研究还有所欠缺。本文使用Chelton提供的涡旋数据集,统计分析了热带西北太平洋海区涡旋特征的空间分布,发现以往研究较少的北赤道逆流(North Equatorial Countercurrent,NECC)区(A海区,120°~180°E,4°~6°N)较临近海域生成涡旋数量更多,涡旋半径、振幅、生命周期及非线性强度更大,移动距离更远,并且A海区涡旋经向移动距离服从伽马分布。涡旋在靠近西边界的区域更易向南移动,而在西边界以东的区域更易向北移动。A海区涡旋的生成数量具有明显的季节变化,主要受到流场剪切强度的影响。同时ENSO会对该区涡旋生成产生影响,其影响机制需要进一步的研究。     

北太平洋黑潮延伸体区域和副热带逆流区域中尺度涡能量特征研究

不同科研工作者对黑潮延伸体区域和北太平洋副热带逆流区域的中尺度现象进行过不同的研究,但对两区域中尺度涡进行统一比较分析的工作较少。因此,本文利用11年的卫星高度计海表面高度异常资料分别对这两个区域的中尺度现象特征及其能量变化过程进行系统的分析和对比。研究发现,两区域的气旋涡与反气旋涡在分布、振幅、能量和寿命上均存在差异;进一步的动能谱分析和能量串级讨论发现:两区域的动能谱密度虽均集中在2×10–3～4×10–3 周/km的波数域上,但黑潮延伸体区域大部分涡旋信号分布在经向上,而北太平洋副热带逆流区域主要分布在纬向上,这可能与两区域中尺度涡能量来源的不同有关。由于两区域在2×10–3～3×10–3 周/km的波数域上动能转移项以负值为主,这说明两区域在此波数域上均存在能量源,并且发生能量逆向串级。     

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。     

北太平洋副热带逆流区中尺度涡旋的统计特征及其分布规律

本文基于卫星高度计得到的全球非线性中尺度涡旋数据集,分析了北太平洋副热带逆流(Subtropical Countercurrent.STCC)区域中尺度涡旋的统计特征,包括其基本特征、空间分布、传播特征、季节和年际变化;给出了该区域涡旋振幅、半径、旋转速度和罗斯贝数的分布直方图,并利用瑞利分布和对数正态分布对其进行了拟合。结果显示,涡旋振幅、半径、旋转速度和罗斯贝数的直方图很好地服从于对数正态分布。此外,通过与北太平洋中涡旋的对比研究,我们发现在STCC区中对数正态分布的拟合效果更好。本研究提高了对STCC区域中尺度涡旋统计特征的认识,明确了其与大洋中涡旋的区别;通过对数正态分布对涡旋特征的拟合,清晰地体现出了其分布规律,这在很大程度上降低了对观测数据的依赖,从而帮助我们更加有效地判断和预测涡旋特征的变化,同时为数值模式中涡旋的参数化提供了依据。     

北赤道流分岔点与印尼贯穿流的相关分析

Based on monthly mean Simple Ocean Data Assimilation(SODA) products from 1958 to 2007,this study analyzes the seasonal and interannual variability of the North Equatorial Current(NEC) bifurcation latitude and the Indonesian Throughflow(ITF) volume transport. Further,Empirical Mode Decomposition(EMD) method and lag-correlation analysis are employed to reveal the relationships between the NEC bifurcation location,NEC and ITF volume transport and ENSO events. The analysis results of the seasonal variability show that the annual mean location of NEC bifurcation in upper layer occurs at 14.33°N and ITF volume transport has a maximum value in summer,a minimum value in winter and an annual mean transport of 7.75×106 m3/s. The interannual variability analysis indicates that the variability of NEC bifurcation location can be treated as a precursor of El Ni?o. The correlation coefficient between the two reaches the maximum of 0.53 with a time lag of 2 months. The ITF volume transport is positively related with El Ni?o events with a maximum coefficient of 0.60 by 3 months. The NEC bifurcation location is positively correlated with the ITF volume transport with a correlation coefficient of 0.43.     

Low-frequency variability of the North Equatorial Current bifurcation in the past 40 years from SODA

The low-frequency variability of the North Equatorial Current (NEC) bifurcation during 1958 to 2001 was investigated with the Simple Ocean Data Assimilation (SODA) 2.0.2 dataset.In agreement with recent observations,the NEC bifurcation latitude (NBL) shifted northward as depth increases, from about 12.7°N near the surface to about 17.1°N at depths around 500 m for the annual average. This study reveals that the interannual variations of NBL,with five years period,mainly focused on the upper 500 m with amplitude increasing as depth increased.The NBL shifted southward in the past 40 years,which was more significant in the subsurface at more than -0.02°/a.The NBL manifests itself in the transports of NMK (NEC-Mindanao Current (MC)-Kuroshio) system in strong relationship with MC (0.7) and Kuroshio (-0.7).The EOF analysis of meridional velocity off the Philippine coast shows that the first mode,explaining 62% of variance and 5 years period,was highly correlated with the southward shift of NBL with coefficient at about 0.75.The southward shift of NBL consists with the weakening of MC and strengthening of Kuroshio,which exhibited linear trends at -0.24Sv/a and 0.11Sv/a.Both interannual variation and trend of NBL were closely related to the variation of NMK system.     

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.     

南海北部次表层盐度的变化及其与北赤道流分叉点的关系

吕宋海峡是南海与外界水交换的重要通道,黑潮作为北太平洋最强的1支西边界流,在经过吕宋海峡时会对南海北部的环流和环境产生重要影响。本文用1991—2011年期间CTD断面实测资料和高度计资料,提取23.0~25.5 kg/m³等密度面之间的盐度极大值,研究了南海北部不同年月盐度极大值变化、黑潮入侵方式与强弱,以及盐度极大值变化与北赤道流分叉点南北移动的关系,结果表明:(1)黑潮入侵南海方式多样,既有分支形式,也有弯曲、流套形式。(2)不同年月间,黑潮入侵南海的强弱存在较大差别,120°E断面的次表层盐度极大值的变动可超过0.3。(3)北赤道流分叉点位置的南北变动对黑潮入侵南海的强弱具有重要影响:北赤道流分叉点位置偏北,黑潮入侵南海较强;北赤道流分叉点位置偏南,则黑潮入侵相对较弱。     

Long-Term Variability of North Pacific Subtropical Mode Water in Response to Spin-Up of the Subtropical Gyre

The Meteorological Research Institute's ocean general circulation model (MRI-OGCM) has been used to investigate the temperature variability of the North Pacific Subtropical Mode Water (NPSTMW) over a time series longer than 5 years via the spin-up of the subtropical gyre. Besides an interannual variation, the wintertime sea surface temperature in the area where the NPSTMW is formed, and the temperature of the NPSTMW itself, both change remarkably in a >5-year time scale. An analysis of heat budgets showed that the long-term changes in NPSTMW temperature are due mainly to a leading advection of heat by the Kuroshio Extension and compensating surface heat flux. As a result of a dynamical adjustment to the wind stress fields, the transports of the Kuroshio and the Kuroshio Extension increased in the mid 1970s with a lag of 3 years after the wind stress curl in the central North Pacific. The increased heat advection by the Kuroshio Extension induces a warming in the mixed layer in the NPSTMW formation area, followed by a warming of the NPSTMW itself. Both these warming actions increase the heat release to the atmosphere. These results imply that the surface heat flux over the Kuroshio Extension area varies in response to the change in the ocean circulation through the spin-up of the subtropical gyre. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Indices of strength and location for the North Pacific Subtropical and Subpolar Gyres

The adjustment of the North Pacific Subtropical and Subpolar Gyres towards changes in wind stress leads to different time-scale variabilities, which plays a significant role in climate changes. Based on the Simple Ocean Data Assimilation (SODA) and Global Ocean Data Assimilation System (GODAS) datasets, the variations of the Subtropical and Subpolar Gyres are diagnosed using "three-dimension Ocean Circulation Diagnostic Method", and established three types of index series describe the strength, meridional and depth center of the Subtropical and Subpolar Gyres. The above indices present the seasonal, interannual and interdecadal variabilities of the Subtropical and Subpolar Gyres, which proves well. Both the Gyres are the strongest in winter, but the Subtropical Gyre is the weakest in summer and the Subpolar Gyre is the weakest in autumn. The Subtropical Gyre moves northward from February to March, southward in October, and to the southernmost in around January, while the Subpolar Gyre moves northward in spring, southward in summer, northward again in autumn and reaching the extreme point in winter to the south. The common feature of the interannual and interdecadal variabilities is that the two gyres were weaker and to the north before 1976-1977, while they were stronger and to the south after 1976-1977. The Subpolar Gyre has made a paramount contribution to the variability on interdecadal scales. As is indicated with the Subpolar Gyre strength indices, there was an important shift from weak to strong around 1976-1977, and the correlation coefficient with the North Pacific Decadal Oscillation (PDO) indices was 0.45, which was far better than that between the Subtropical Gyre strength indices and the PDO. Tests show that influenced by small and mesoscale eddies, the magnitude of large-scale gyres strength is strongly dependent on data resolution. But seasonal interannual and interdecadal large-scale variabilities of the two gyres presented with indices is less affected by model resolution.     

ENSO循环相联系的北太平洋低纬度异常西边界流

用SODA海洋同化和NCEP大气再分析资料,分析了热带太平洋次表层海温异常主要模态与北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流和亚洲-北太平洋地区大气垂直和水平流场变化之间的关系,得到以下结果:（1） 在热带太平洋海洋次表层ENSO事件具有两种模态,二者组合构成ENSO循环。第一模态为ENSO成熟期,主要出现在冬季,第二模态为ENSO过渡期,主要出现夏季。（2） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流区上层海洋环流有重要影响。在El Niño发展期或La Niña 衰退期,该区出现气旋性异常环流,北赤道流（NEC）加强,NEC分叉位置北移,棉兰老海流（MC）加大,菲律宾以东黑潮（KC）减小,北赤道逆流（NECC）最强。在El Niño（La Niña）成熟期,该区气旋性（反气旋性）异常环流达最强,NEC最强（最弱）,NEC分叉位置最北（最南）,MC最大（最小）,KC最小（最大）,NECC减弱（加强）。在El Niño衰退期或La Niña发展期与El Niño发展期相反,该区出现反气旋性异常环流,由此导致相应流系异常发生反位相变化。（3） ENSO循环对北太平洋低纬度西边界流海域上层海洋环流的影响是通过ENSO事件期间热带太平洋热力状况异常改变上空大气环流来实现的。ENSO事件首先造成热带太平洋海洋热力状况异常,导致其上空对流活动异常,后者直接或间接通过“大气桥”能量传输引起相关地区大气环流场的变化,致使海面风应力场异常,进而强迫上层海洋环流场的相应变化。文章最后还分析了ENSO事件期间菲律宾附近异常反气旋或异常气旋性风场的产生和持续原因,讨论了北太平洋低纬度西边界流海域海气相互作用在ENSO循环中的贡献。