冬季东海黑潮海-气热量交换对长江中下游汛期降水的影响

黑潮海区的海-气热量交换,表层水温及热含量的变异对大气环流和大陆旱涝的影响已有论述。本文的目的在于分析东海黑潮海区的海-气热量交换特征及其与整个黑潮的关系,探讨它与长江中下游降水的联系,进而计算比较东海嵊山站多年海-气热量交换的特性,得到了有预报意义的指标。一、东海黑潮冬季海-气热量交换的年际变化特性及其与整个黑潮的关系作者在分析东海黑潮海区的海-气热量收支的年平均状况和季节变化特征时指出,10—3月海-气之间的热量比较显著,特别是在严冬季节。据此,本文只着重讨论东海黑     

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。     

黑潮的热量收支及其与副热带高压关系的初步分析

黑潮是北太平洋西部的强大暖流。它将海洋在低纬海区接收到的大量太阳辐射热,带向中高纬海区,并通过潜热和感热的形式,将热量传给大气。由于黑潮流域宽广,从低纬向中高纬输送热量的多少,不仅会对东海及邻近大洋的水文要素产生较大的影响,而且还会引起巨大的海——气之间热量收支的变异,从而可能使大气环流发生相应的变化。因此,对黑潮的研究,不仅海洋学者十分重视,气象学者也对此产生了浓厚的兴趣。如wrytki(1965)、Hastenrath(1977)等人曾对太平洋海洋与大气的热量平衡进行过计算和分析,KOPT(1970)计算了黑潮热含量,讨论了它与西风环流指数的关系。我国大气所、地理所等单位也     

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。     

东海黑潮热输送变异与经向风异常

根据日本气象厅1956-2003年在PN断面获得的观测资料和NCEP 850 hPa风资料,分析了东海黑潮热输送的变异特征,并探讨了冬、夏季热输送与风异常的关系.结果表明,黑潮通过PN断面多年平均的热输送达16.52×1014 W,热输送的年际和年代际变化都很明显,其主要变化周期为准2 a,5 a和22 a.黑潮热输送在1976年前后发生了一次由弱到强的气候跃变.黑潮热输送具有很强的长期的线性增加趋势,在1956-2003年增加了约6.51×1014 W.相关与合成分析结果显示,南海南部和黑潮流域上空的经向风异常对东海黑潮热输送的年际变化有重要影响,即当偏南风异常增强时,黑潮热输送将加强,反之将减弱.     

北太平洋风应力与流场联合EOF的主模态分析

采用了SODA资料,将海面风应力场与大洋各层流场看作一个整体做了赤道外北太平洋风应力和流场异常的联合EOF分析,此时风应力场与各层流场有相同的时间系数,这样就可揭示海气耦合的结构和演变,这是该方法的特点和优点。得到的主要结论有:诊断得到的主模态的风应力异常体现了北太平洋大气活动中心的异常,两者关系密切;在冬、春、秋三季均表征为阿留申低压的异常,在夏季则表征为副热带高压的异常。该主模态的风应力和流场异常均是PDO模态在其上的体现,且前者处海气相互作用中矛盾的主要方面,后者处次要方面,前者起着主动作用,后者则处被动状态。主模态在四季均有明显的年际变化和年代际变化;对北太平洋风场和上层流场而言,年际变化反映了ENSO的影响,而约20a的年代际变化则反映了太平洋年代际振荡(PDO)的影响。主模态中北太平洋海盆尺度的风应力异常、大洋环流异常和上层海温的动力异常这三者具有紧密的联系,这三者的连锁作用则造成了北太平洋SSTA的PDO模态;而在此大洋环流异常则起着关键中介作用。主模态的风应力异常与黑潮系统流场的异常有紧密联系;对于明显的正(负)异常,冬、夏两季135°E以东的黑潮都偏强(弱),黑潮续流则偏弱(强);对于黑潮以南的回流涡旋,冬季则偏强(弱),夏季则偏弱(强);而ENSO和PDO对黑潮流场系统的异常均有明显影响。     

黑潮——一支世界著名的大洋強流

翻开世界大洋的海流图,在北太平洋赤道与付热带区域之间,有一个巨大的顺时针转动的环流系统映入我们的眼帘。这就是由北赤道流-黑潮-黑潮延续体-北太平洋流-加利福尼亚流共同组成的付热带环流。黑潮位于大洋的西部边界,它以流幅窄、流速强、厚度大著称,成为这个大环流系统中最重要的环节。黑潮是与大西洋中的湾流齐名的世界大洋两大强流。     

北太平洋中纬海区海-气热量交换对其上空大气环流的影响

本文计算并分析了北太平洋中纬海区海-气热量交换的特征,发现中纬黑潮海区的海-气热量交换与北太平洋上空长波的发展有着密切联系。研究结果表明:在中纬海洋,冬半年北方冷空气的强弱对海-气热量交换有着重要的贡献。本文以海-气热量交换值作为基本因子来讨论中纬海洋对大气的影响,比单用水温或气温更为合理,并给出了中纬海洋海-气相互作用的一个简单的不可逆模式:冷空气强(弱)→海→气热量交换值大(小)→经向(纬向)环流发展→冷空气强(弱)→……。这过程一般在晚秋开始,到夏半年环流调整为止。     

北大西洋秋季“三极子”海温结构对冬季大气环流场的影响

利用NCEP再分析资料、Hadley中心的海表面温度(SST)资料等,从北大西洋秋季海表面温度异常(SSTA)变化入手,对其影响后期冬季大气环流场的机制进行了分析。研究结果如下:(1)北大西洋SST异常与大气环流异常之间存在着相互作用;(2)秋季北大西洋SSTA具有较好的持续性,"正负正"海温异常空间分布导致12月巴伦支海上空500hPa位势高度异常偏高;(3)异常环流形势对应的海表面风异常场(SSWA)通过阶段性风-蒸发-SST异常反馈机制(WES机制)利于海温异常分布的持续及对上空异常大气环流的反馈;(4)三极子海温结构中负异常海温自10月份开始有自西向东的移动,风作用下蒸发加大,伴随上升运动自欧洲西部爱尔兰群岛出现自西向东移动的降水正异常区,潜热释放有利于冬季巴伦支海上空的异常高压脊发展。研究表明,北大西洋秋季SSTA通过阶段性海气相互作用机制影响海洋温度分布和大气环流异常,对后期冬季中国东北部的气候变化产生影响。     

苏澳一与那国岛断面上黑潮流速结构的特征及其季节变化

自北赤道流延伸而来的黑潮，起源于我国台湾省的东南海域。当黑潮沿着台湾岛东岸北上时，它的主轴通过苏澳-与那国岛断面，自北太平洋进入我国东海，成为我国东、黄海海流系统的“大动脉”。显然，黑潮的流速结构及其变化，对东、黄海水文特征的分布、变化以及我国东部沿海地区的气候，特别是旱涝现象，都有着密切的关系。所以，有关这一问题的探讨是很有意义的。而欲研究黑潮的上述问题，取苏澳-与那国岛断面作为探讨的核心是很合适的，因为这个断面不仅离黑潮源地较近，而且位于黑潮进入东海首当其冲的关键性区域。 关于黑潮在这一断面上海洋水文状态的变化情况，日本学者须田晥次(K.Suda,1937-1938)曾作过广泛的研究，他主要分析了黑潮源地区域标量场(温、盐、密度等)的逐月变化特征。本文拟引用须田当年所列举的温、盐度资料，来研究黑潮的流速结构(主要是流速分布和输送量)及其季节变化，并结合现有的海面风应力资料，试图对黑潮输送量的季节变化及其原因作一初步的探讨，并作为进一步研究黑潮变动规律的参考。     

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。     

基于IPCC预测结果的北太平洋海表面温度变化分析

利用IPCC-AR4气候模式诊断与比较计划(PCMDI)20C3M试验和A1B情景试验模拟数据,研究了在温室气体排放情景下,北太平洋海表面温度的变化及其对太平洋风应力旋度变化的响应。结果表明,温室气体中等排放A1B情景与20C3M情景相比,北太平洋年平均海表面温度表现为一致增温的趋势,且最大的增温中心位于黑潮及其延伸体区。与20C3M试验相比,CO2增加情景下北太平洋中部东风加强,增加向北的Ekman输送,使得北太平洋内区增温。风应力旋度零线也向北略有移动,导致黑潮延伸体向北移动并得到加强,从而引起延伸体区较强增温。风应力旋度零线的纬度附近产生的Rossby波,向西传播到黑潮延伸体区,进一步加强黑潮延伸体区的温度异常。海洋对北太平洋风应力场变化的局地响应及延迟响应,使黑潮延伸体海域海表面增温远大于周围海区。     

黑潮延伸体区海平面异常和中尺度涡的时空特征分析

利用1993-2010年间的卫星高度计资料,用EOF方法及小波分析研究了黑潮延伸体区域的海平面异常和中尺度涡的时空变化特征.研究结果表明:海平面EOF第一模态是季节模态,与该海域风应力旋度第一模态类似,相关系数达0.65.EOF第二模态主要反映了黑潮南部次级环流的变化情况,显著性周期是8-10年.通过相关分析发现黑潮延伸体南部次级环流的年代际变化与PDO有关,同时它又与风应力旋度第二模态有关;该海域的海面高度受到北太平洋东部SSH信号西传的影响,信号的传播需要大约3-4年时间.EOF第三模态是黑潮弯曲模态.日本南部的气旋涡和反气旋涡可以表征黑潮弯曲的形成,而且弯曲强度和涡的持续时间、强度和位置有关.     

东海黑潮流量的年际和年代际变化

本文基于日本气象厅1956—2005年间在东海PN断面获得的观测资料,结合NCEP风场资料,研究了东海黑潮流量的年际和年代际变化特征,并探讨了西北太平洋风场和太平洋年代际振荡(PDO)对黑潮流量年际和年代际变化的影响。结果表明,东海黑潮流量基本服从正态分布,主要集中在19—33Sv范围内,其多年平均值为24.30Sv(1Sv=106m3/s);季平均、冬、夏季黑潮流量都存在着显著的年际和年代际变化。东海黑潮流量输送具有长期的线性增强趋势,在1956—2005年间它们分别增加了8.73Sv、9.86Sv和9.38Sv。相关与合成分析结果表明,黑潮源区和东海黑潮流域上空的经向风异常是黑潮流量年际变化的重要影响因素,而PDO则对黑潮流量的年代际变化有重要作用。     

北太平洋风场变化对东亚陆架海SST的影响

太平洋内部的气候变化与东亚陆架海海洋环境变化密切相关.本文利用OAflux资料、NCEP再分析资料,分析北太平洋内部风场的时空变化特征,将其距平场序列与东亚陆架海SSTA序列进行相关性分析,找出对东亚陆架海SST影响显著的风场关键区.结果表明:东亚陆架海SST距平序列与PDO指数同期相关系数接近于0,说明北太平洋内部异常信号只能通过斜压Rossby波调整影响东亚陆架海SST,不存在正压调整过程;北太平洋风场“关键区A、B”对东亚陆架海SST的变化影响最显著,且1958-2010年,2个风场“关键区”风速异常增强,分别被风应力旋度偶极子、异常负风应力旋度场控制,异常信号从中东太平洋传递到东亚陆架海,导致该海区SST明显升高,尤其是黑潮海域;“关键区A、B”风场异常信号分别超前东亚陆架海SST变化4a (7a)、4a时呈显著正相关,该时间基本与斜压Rossby波从大洋中东部传递到西部或副热带环流对风场变化通过斜压Rossby波进行调整所需的时间一致.     

东海黑潮流轴的变化及日本以南黑潮大弯曲同青岛降水量的关系

本文在前人工作的基础上,通过对30年(1954—1984年)以来水文资料的分析,找出东海黑潮的变异与青岛的降水及其与日本以南黑潮出现大弯曲之间的关系,得到了一些有意义的结果。     

东海黑潮混沌特征的数值分析

以英国 OCCAM(The Ocean Circulation and Climate Advanced Modeling Project)全球环流模式的 1 994年计算结果作为初始场和边界条件 ,用 POM模式 ,对东中国海黑潮季节变化进行了数值模拟 ,特别注意了海水运动的混沌特点和质点移动轨迹。研究结果表明 :东海黑潮区地形引起的黑潮流剪切是导致混沌的主要原因 ;东海黑潮区混沌运动有明显的季节变化 ;黑潮主轴区基本是输运的屏障区。     

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。     

东海冷涡对黑潮热输运年代际跃变的响应

基于SODA、CORA和CORE等高分辨率海洋和大气再分析资料,分析了1976/1977年前后黑潮经向热输运的年代际跃变特征,并应用区域海洋模式(ROMS),研究了东海冷涡对黑潮经向热输运年代际跃变的响应.分析与数值实验结果表明:在1976/1977年前后,黑潮经向热输运有明显的跃变,冬、夏季黑潮的热输运分别增加了约8.0%和8.5%;1976/1977年黑潮经向热输运发生跃变后,冬季东海冷涡则没有明显变化,而夏季东海冷涡则明显增强,除了冷涡中心的温度显著降低外,气旋式环流也显著加强.此外,分析还表明:冬季,黑潮经向热输运跃变并未引起黄海暖流的明显变化,而冬季风导致的海水强烈混合冷却作用可能抵消了黑潮经向热输运的影响,这使得东海冷涡的变化并不明显;夏季,受黑潮经向热输运跃变的影响,台湾暖流显著增强,从而引起东海冷涡区域气旋式环流的加强和冷涡中心温度的降低,并且,在其裹挟作用下,东海冷涡向北移动.     

琉球海流起源及其变化特征的初步分析

采用1977年1月～2006年12月高分辨率全球大洋环流模型OFES输出结果,对琉球群岛附近海域水文要素进行了统计分析.结果表明:(1)琉球海流从西南到东北逐渐加强,其中在宫古海峡东侧断面琉球海流流量约为同断面黑潮流量的70％.(2)琉球海流的来源有4部分,分别为台湾以东黑潮的分支、宫古海峡以南的西向流、东海黑潮通过庆良间水道次表层流出的部分以及冲绳群岛和奄美群岛东面的西向流.(3)黑潮的流核主要位于表层至水深400m,而琉球海流的流核主要位于水深200～600m.(4)琉球海流受中尺度涡的影响十分剧烈,纬度越低,其受中尺度涡的影响越明显.(5)琉球海流和黑潮都存在1个约10 a的显著变化周期.