东海黑潮及琉球群岛以东海流研究进展

东海是西太平洋的一个边缘海,它西部有广阔的大陆架,东面以九州岛、琉球群岛(由奄美诸岛、冲绳诸岛、先岛诸岛组成)和台湾岛连线为界,具有较深的海槽。黑潮是一支高温、高盐、高流速的西边界流,它起源于菲律宾以东海域,流经台湾东岸进入东海,沿东海大陆架外缘向东北向流动,穿越吐噶喇海峡返回太平洋。通常的把自台湾东北端起至吐噶喇海峡一段称为东海黑潮。此外,在琉球群岛以东海域也常年存在一支稳定的西边界流,称为琉球海流。对于东海黑潮和琉球海流的研究,主要起步于20世纪80年代,通过进行中日联合调查研究、中日副热带环流调查研究等,取…     

东海黑潮与琉球群岛以东海流半诊断计算

利用“长风丸”调查船在1987年9～10月期间得到的水文资料,对东海黑潮与琉球群岛以东海流进行了半诊断计算.本计算分为两个阶段,第一阶段是诊断的,第二阶段取诊断计算结果作为初始值,进行半诊断计算,即调整阶段.计算表明,当T=30～40d时,密度场与速度场等已被调整,即得到了半诊断计算的解.比较诊断与半诊断的两个计算结果,在定性上它们是基本一致的,但在定量上存在一些重要差别,例如以下几点:(1)由于诊断计算采用了平滑后的资料,两支西边界流,即黑潮及琉球群岛以东西边界流(简称“琉球海流”)的流速计算值都偏低.而通过调整后的半诊断计算,这两支西边界流的流速都加强;(2)半诊断计算密度场等已被调整到与海底地形等相适应.例如东海黑潮流速的最大值为101cm/s,出现在东海海区南部最大的地形坡度处,而诊断计算,由于资料平滑,没有得到这样的结果;(3)在琉球群岛以东海域,在最近岛屿处600m以浅水层,诊断计算结果出现了南向流,这也是由于资料平滑所致.然而,半诊断计算结果在此处出现了北向流,这与观测结果是一致的.这些计算结果都表明,当采用平滑后的资料时,应用半诊断模式计算海流,更为适宜.     

琉球群岛以东的西边界流与东海黑潮流量时空特征的研究

通过最新的高分辨率再分析海洋数据资料,对于东海黑潮以及琉球群岛以东海域的海流进行了研究。结果表明琉球群岛以东西边界流最大流速出现在600~1200 m深度的地形坡度最大处,大小约为0.2 m/s。由于冲绳岛以南庆良间水道的水交换对于东海黑潮流量有重要的影响,东海黑潮的平均流量从南向北逐渐递增,平均流量为28×106~35×106m3/s;琉球群岛以东的西边界流流量则比东海黑潮小一个量级,平均值小于其变化的方差;由于受庆良间水道海流的影响,冲绳岛东侧的流量要远小于奄美大岛东侧的流量。同一纬度大洋中西传的Rossby波对琉球群岛以东的西边界流有较大影响,因此琉球群岛以东西边界流的流量有大约100 d的显著变化周期。庆良间水道以南的东海黑潮由于主要受台湾以东黑潮流量的控制,也有大约100 d的显著变化周期,庆良间水道以北的东海黑潮则没有该特征。     

基于海色融合数据的东海黑潮锋面检测研究

海洋锋是典型的海洋中尺度现象之一。目前卫星遥感主要利用海表温度数据分析海洋锋,但由于西北太平洋海域夏季海表温度的趋同特性,不能进行有效的锋面监测;而不同水团所具有的生物光学特性往往是不同的,且不具有太阳辐射引起的显著性季节变化,因此海色资料也成为检测海洋锋的有效数据源。文中以东海黑潮为例,详细说明了基于叶绿素a浓度融合数据,采用梯度法进行海洋锋面检测的过程,通过比较不同季节不同梯度阈值得到的东海黑潮锋结果,从保持锋面的完整性及对零碎锋区的剔除效应方面,选取了不同季节较优的梯度阈值。总体来说,文中检测出的东海黑潮区域海色锋与海流黑潮强流区较吻合,12月至4月东海黑潮海色锋检测结果不如海温锋,而5-11月东海黑潮海色锋检测结果优于海温锋,特别是台湾以东黑潮区域,不论什么季节海温锋都没有体现,而海色锋始终很明显。利用文中提出的海洋锋检测算法、分析方法及选择的梯度阈值可以有效地检测东海黑潮区域的海洋锋面,结合海色锋和海温锋,可以监测分析东海黑潮强流区的时空变化。     

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.     

2000年东海黑潮和琉球群岛以东海流的变异Ⅱ.冲绳岛东南海域海流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冲绳岛东南海域海流的流速与流量等,获得了以下主要结果.(1)在琉球群岛以东海区1~2,4,7,10与11月分别为东北风,东北风,东南风,偏东风,东北风.风速在4与7月较小,1~2,10与11月较大.表层风海流只有7月时偏北向,其余月偏西方向.(2)琉球海流是琉球群岛以东一支东北向的西边界流.琉球海流结构:最大流速在5个航次中1~2,4,7,10与11月分别为40 cm/s以上,15,20,20与55 cm/s.琉球海流的核心一般位于次表层.琉球海流在5个航次中垂向方向可达1 200 m以深,在琉球海流以深存在弱的、西南向海流.(3)琉球海流的流量在1~2与11月时最大,分别为20×106与14.5×10 m3/s,而在4月时流量最小,只有3.1×106m3/s.这表明琉球海流的流量在2000年季节变化很大.(4)在5个调查航次中,琉球海流以东调查海域都存在尺度不同的、各种冷的气旋式和暖的反气旋式涡.1~2月时,计算区域中部与东部,分别存在反气旋暖涡W1,W2和气旋式冷涡C1,C2;在4月时存在一对较强的、水平尺度都较大的、暖的反气旋涡和冷的气旋式涡,在它们中间出现南向流,它们可能组成一个偶极子等.这些表明,在5个航次中,琉球群岛以东调查海域存在各种强度不等的中尺度涡,其变化都很大.(5)琉球海流的流量受其附近各种涡的影响很大,特别是涡的强度增大时,可能减少琉球海流的流量.(6)在5个调查航次中,琉球群岛以东调查海域都存在南向流,其中11月时最大,其流量大于15×106m3/s,其次在1~2月,其流量大于10×106m3/s,在4月最小,流量约为3×106m3/s.上述南向流的季节变化趋向与琉球海流的季节变化趋向基本一致.     

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.     

1995与1996年夏季琉球群岛两侧海流

基于1995,1996年夏季日本调查船的观测资料,采用P矢量方法对琉球群岛两侧的海流进行了计算.结果表明:黑潮为琉球群岛以西海域的一支东北向强流,1996年夏季的流速比1995年夏季的强,在深层出现南向逆流.黑潮东、西两侧分别存在一个反气旋式暖涡和一个弱的气旋式冷涡.1995年夏季,琉球群岛以东,从表层至以下层都存在一支沿岸北上的海流,即琉球海流.该海流来自黑潮分支,为本海区的一个主要物理特征.琉球海流以下出现弱的南向流.冲绳岛以东海域,在25°～25°30'N,128°30'～129°10'E附近从表层至700m水深存在一个中尺度的反气旋式暖涡.在温、盐水平分布图上,对应的出现一个较高温、低密水块.1996年夏季,冲绳岛西南海域存在一个中尺度的反气旋式暖涡和一个气旋式冷涡,形成一个偶极子,中间为较强的南向流,该现象为本海区的一个重要物理特征,属首次报道.冲绳岛以东表层主要被南向流控制,琉球海流不明显.200m以深在近岸出现北向流,这表明琉球海流的核心位于次表层.琉球海流的下面出现南向流.计算海区东北部从表层到700m水深出现一个中尺度的反气旋式暖涡,与1995年夏季时比较,其位置向北移动.此外在1996年夏季从近表层到深层,垂直方向和水平方向上的等温线、等盐线波动很大,例如在C断面上冷、暖涡相间出现,且暖     

1999年6月黄海、东海海流的三维非线性数值计算

基于 1 999年 6月“向阳红 1 4”号调查船的水文和气象资料 ,用σ坐标下三维非线性的诊断、半诊断及预报模式计算了黄海、东海海流 ,计算结果表明 :( 1 )当t=3d左右 ,密度场和速度场都已调整 ,得到半诊断解 ;当t =2 1d以后 ,解已达到准稳定态 ,并取t =30 0d的计算结果作为预报计算的解 .( 2 )诊断计算结果表明 ,1 )计算区域的西北部有一支黄海沿岸流 ,为偏东向流 ,该流在济州岛以南流出本计算海区 .在计算区域的南部西侧还有一支流 ,即台湾暖流内侧分支 ,作气旋式弯曲后 ,转为东北方向流 .2 )在以上两支流北侧 ,即济州岛西南处 ,存在一个气旋式涡 ,它具有高密、低温的水文特征 .3)黑潮西侧有一台湾暖流外侧分支 ,先作气旋式弯曲 ,尔后向东北方向流动 .4 )黑潮在黄海、东海以较强的速度向东北方向流去 ;其最大水平速度在表层为 1 0 8 5cm/s,位于北边界附近 ,30m层、75m层以及 2 0 0m层的最大水平速度分别为 1 0 6 1 ,1 0 2 2及 85 1cm/s,且均位于南边界附近 .( 3)比较诊断、半诊断及预报模式计算结果 ,它们在定性上比较一致...     

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.     

东海黑潮区域水位的低频变化

在世界大洋的海流观测中,黑潮是取得资料最多的区域之一。但是,一旦涉及其时间变化时,仍感资料缺乏。为补充水文观测资料的不足,不少科学工作者对海流附近沿岸水位资料进行了分析、利用。通过研究,初步确认海流的变化与沿岸水位的变化密切相关。这就为研究海流变异提供了方便的途径。     

渤、黄、东海潮汐、潮流的数值模拟与研究

基于FVCOM海洋数值模式,采用高分辨率的三角形网格,对渤、黄、东海的潮汐、潮流进行数值模拟,并通过比较120个沿岸验潮站和14个潮流观测站的实测与模拟结果进行模型验证,两者符合较好。根据模拟结果,给出了四个主要分潮的潮汐同潮图和5m层潮流最大流速及最大潮流同潮时分布。渤、黄、东海共有5个半日分潮和3个全日分潮的独立旋转潮波系统,且都呈逆时针方向旋转;半日潮流和全日潮流各有12个圆流点;在冲绳岛和奄美岛两侧的4个半日潮流圆流点分别呈对称分布,其中有3个为本文首次给出;在日本九州岛西侧还新给出2个全日潮流圆流点。有关它们的存在性需要实测资料的进一步检验。     

源区黑潮研究进展

黑潮(Kuroshio)作为太平洋上一支强大的西边界流,起源于菲律宾以东海域,经吕宋海峡,从台湾以东进入东海,穿越吐噶喇海峽进入日本以南海域、最后汇入北太平洋环流。 本文作者所指源区是从菲律宾的吕宋岛以东至我国台湾岛以东之间,在此区域黑潮流经吕宋海峽,流态发生显著变化,是近几年来各国学者研究的重点。关于菲律宾以东黑潮的研究较少,作者重点阐述吕宋海峡处和台湾以东黑潮的研究进展。     

东海黑潮变异若干问题的初步分析

黑潮是世界上著名的强流，它是影响黄海、东海陆架环流的主要流系。黑潮的变异，不仅对几乎整个东海及其邻近海域的水文状况的变化有巨大的影响，而且对东亚气候的变迁也有显著的影响。因此，黑潮变异问题的研究，对于大洋环流及其动力学的研究以及黄海、东海海洋水文状况、东亚气候变迁的预测等，均有重要的意义。 关于东海黑潮的变异问题，在管秉贤(1979，1981，1982)及管秉贤等(1979)的论文中，己作了不少分析；但由于资料系列长度的限制，这些分析工作主要是定性的。诚然，即使在目前，要获得关于东海黑潮变异特征的定量关系也决非易事。有鉴于此，本文想在尽可能收集更多资料的基础上，对东海黑潮变异的若干问题作进一步分析，以期获得若干定量的概念。     

局地风对黄海和东海近岸浅海海流影响的研究

在我国沿岸广阔的浅水海区,局地风对海流的影响非常明显。由于岸线及海底地形的影响,风与海流的关系也很复杂。 我国浅海的风生流曾引起许多学者的重视,较早的如管秉贤、沈凌云曾明确指出风生流的存在及其对我国浅海环流系统的影响。沈凌云和我所海流组曾分别根据长江口北部海区的某站及青岛近海的长期观测资料求出了表层海流同局地风的相关关系,并     

黑潮和风应力对东中国海环流的作用

我们曾基于底摩应力涡度、行星涡度和风应力涡度的平衡方程,在黑潮(边界力(奚盘根等,1980,冯士搾等,198l。))可变海底地形的作用下,研究了东中国海环流的可能成因(刘凤树等,1984)。指出,东中国海环流的形成主要是黑潮作用的结果,风的效应仅起调     

琉球群岛以东海区沉积物重矿物分布及来源

琉球群岛东部海区沉积物中富含大量火山碎屑矿物、岛屿岩石遭受风化蚀变形成的普通角闪石以及水生的铁锰微结核,其重矿物种类、特征、组合分区等与火山作用、沉积环境、地形、物质来源等内外生因素密切相关。通过对本区重矿物的种类、特征及组合分区的研究,初步判断位于研究区北部、菲律宾板块向欧亚大陆俯冲而导致的正在活动的的琉球岛弧区为火山碎屑的主要源区,重矿物成分主要为水携成因来源,受同期火山作用控制;少量紫苏辉石来自先期形成的海岭或海底高原(如冲大东海岭、奄美海岭及九州海岭等)上的火山岩系,是经过剥蚀、搬运再沉积的产物;琉球群岛、九州等火山活动产物受海底高地等阻隔而在本区表现为向南或东南影响力逐渐减小;本区地质历史上的及正在进行的岩浆活动主要以基性及中性岩浆为主。此外,流经本区的黑潮对自生铁锰微结核的富集具有重要影响。     

东海黑潮变异研究的若干结果

黑潮为北赤道流的延续体,起源于中国台湾省的东南海域,沿台湾东岸流向东北,并流过东海,然后向东流向日本以南的太平洋。黑潮及其变异,不仅控制着几乎整个东海及其邻近海域的水文情况,并且也对我国东南沿岸地区的气候变迁有着显著的影响。     

台湾以东黑潮及邻近东海水中的放射性核素及其对黑潮入侵的指示

根据2014年5—6月对台湾以东黑潮主流以及东海陆架海域的调查,研究了海水中放射性核素K-40、Ra-226和U-238的分布特征,并以放射性核素为指标定量评估了黑潮入侵东海的程度和范围。结果表明,黑潮主体放射性核素的含量有明显的层次差异,整体上看从表层至深层逐渐减小,K-40、Ra-226和U-238的含量范围分别为13.47—26.11、5.08—9.51和7.38—14.72m Bq/L。在台湾东部河流带来的陆源物质输入影响下,黑潮主流下游的放射性核素含量略高于上游。从水平分布上看,近岸海域放射性核素含量明显高于黑潮主流区,而长江口和杭州湾外也存在K-40和Ra-226的低值区,并且底层海水中更明显。海水的物理化学参数对放射性核素分布的影响不大,不同水团放射性核素的含量差异主要由陆源物质输入的不同引起。以放射性核素K-40、Ra-226以及温盐为指标,根据端元混合模型的计算结果显示,黑潮在台湾东北部涌升后,继续沿东北方向流动,并可入侵至长江口和杭州湾外,而福建近岸海域基本不受黑潮水的影响。放射性核素指标K-40和Ra-226可作为温盐参数的补充,用于指示黑潮入侵东海的程度和范围,并可结合温盐参数,用于多水团混合的半定量研究。     

利用红外云图研究东海黑潮的初步结果

六十年代以来,有关国家不同程度地加强了对黑潮的研究,开展了一些国际性的调查研究(如CSK计划),取得了不少进展,我国学者也取得了若干重要结果。与此同时出现和发展起来的航天遥感技术在海洋学方面取得了广泛的应用。七十年代中期,这项技术已应用于黑潮研究。