Comparison of Kuroshio surface velocities derived from satellite altimeter and drifting buoy data

Sea-surface geostrophic velocities for the Kuroshio region calculated from TOPEX/POSEIDON altimetry data together within situ oceanographic data are compared with surface velocities derived from drifting buoy trajectories. The geostrophic velocities agree well with the observed velocities, suggesting that the Kuroshio surface layer is essentially in geostrophic balance, within measurement error. The comparison is improved a little when the centrifugal acceleration is taken into account. The observed velocities are divided into the temporal mean and fluctuation components, and the partitioning of velocities between these two components is examined. For the Kuroshio region, most of the fluctuation components of the velocities derived from drifting buoys are found to be positive. This result suggests that Eulerian mean velocities for the Kuroshio region estimated from drifting buoy data tend to be larger than actual means, due to the buoy’s tendency to sample preferentially in the high-velocity Kuroshio.     

基于20a卫星高度计数据的黑潮变异特征

黑潮作为一支典型的西边界流,其路径变化特征及其相关的物理现象对于渔业和航海有着不可忽视的影响。本文基于改进的特征线方法,利用1992~2012年的高度计绝对动力地形数据提取了整个黑潮流区逐月的黑潮主轴和边界位置,并对沿轴速度、主流宽度、表层水体输运以及路径标准差等黑潮特征量进行了分析研究。结果表明,黑潮整体的沿轴速度在夏秋季较大,最大值可达0.95 m/s,而在冬季的速度较小;黑潮主流宽度在10、11月份达到最大值;黑潮表层水体输运在夏季最大,春秋两季次之,冬季最小。沿黑潮流路分区域对黑潮特征进行分析,结果表明,越往黑潮下游,其沿轴速度、主流宽度和表层水体输运越大,同时沿轴速度和表层水体输运量最大值出现的时间也越晚,黑潮主轴位置相对于其多年平均的偏离程度越大,且随时间波动也越强烈。     

Influence of the Kuroshio Fluctuations on Sea Level Variations along the South Coast of Japan

The correlation between the Kuroshio and coastal sea level south of Japan has been examined using the altimetry and tide gauge data during the period 1992–2000. The sea level varies uniformly in a region bounded by the coast and the mean Kuroshio axis, which stretches for several hundred kilometers along the coast. These variations are related with the Kuroshio velocity, as coastal sea level decreases (or increases) when the Kuroshio is faster (or slower). To the east of the Kii Peninsula, where sea level variations are different from these to the west, movement of the Kuroshio axis additionally affects coastal sea level variations.     

台湾以东表面黑潮流量与涡旋场相互作用研究

本文基于法国空间局AVISO中心提供的1993年~2015年的卫星遥感海面高度和海表流场逐日资料,分析了台湾以东表面黑潮流量及其邻近海域的涡旋场（海面高度异常）,得到了台湾以东表面黑潮流量和涡旋场的四个主要周期,并研究了不同对应周期的黑潮表面流量及其邻近涡旋场之间的相互作用关系。论文主要结论如下：（1）基于小波分析法,分析了台湾以东表面黑潮流量及其邻近的涡旋场,发现两者都具有明显的季节、年和年际变化周期。对于表面黑潮流量,除了具有182天（0.5年）和365天（1年）的显著周期外,还存在860天（2.35年）和2472天（6.8年）左右的较为明显的周期。涡旋场也相应地存在200天（0.55年）、374天（1年）、889天（2.43年）和2374天（6.5年）四个较明显的周期,但在不同的纬度存在一定差异;（2）基于相关分析和因果分析法,分析了以上四个周期内表面黑潮流量及其邻近涡旋场的相关性,揭示了黑潮与涡旋在不同周期区间、不同纬度相互影响关系的差异。     

Estimating the Kuroshio Axis South of Japan Using Combination of Satellite Altimetry and Drifting Buoys

By tracking the locally strongest part of the sea-surface velocity field, which was obtained by integrating data of satellite altimeters and surface drifting buoys, we extracted the Kuroshio axis south of Japan every 10 days from October 1992 to December 2000. The obtained axes clearly express the effect of the bottom topography; three modes were observed when the Kuroshio ran over the Izu Ridge. The axis was very stable to the south of ‘Tosa-bae,’ off the Kii Channel. Mean current speed at the Kuroshio axis gradually increased from 0.65 m/s south of Kyushu to 1.45 m/s off Enshu-nada. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

核电站附近海域漂流海藻的漂移路径数值模拟

研究核电站附近海域漂流海藻的漂流路径对保障核电站冷源安全具有重要意义。本研究根据辽东湾东部海域漂流海藻的分布特征,构建该海域的二维水动力和粒子追踪数值预测、预报模型,基于近年实际观测的海流和潮位数据,对水动力模型进行验证,并根据2019年5月至8月释放北斗和GPS浮标采集数据,对该海域相同工况下的海藻漂移路径进行校验,均吻合良好。同时,对该海域7月大潮期,取水口附近海域的海藻堵塞风险进行了模拟分析,得到各不同工况下,漂流海藻到达取水口定义威胁区范围内的时间。结果表明,该数值模型能够对漂流海藻的漂移路径进行准确模拟,可为科学规避或有效减轻漂流海藻对核电站冷源取水口的堵塞风险提供技术支撑。     

卫星高度计资料揭示的冬季南海吕宋冷涡的双涡结构

吕宋冷涡是南海海洋环流系中最重要的涡旋之一。利用卫星高度计资料时空较高分辨率的优势,发现冬季吕宋冷涡有可能是由2个气旋式涡旋所组成的,一个气旋式涡旋位于吕宋岛的西侧(LCE1),另一个位于吕宋岛的西北(LCE2)。利用相关分析、功率谱分析等,估计了局地风应力和黑潮在形成吕宋冷涡过程中各自的贡献。研究结果表明,LCE1只存在于冬季,与吕宋岛西侧局地的风应力旋度有关;LCE2位于进入吕宋海峡的黑潮的西侧,全年存在,可能是由黑潮所诱生的气旋式涡旋,其变化主要周期为季节内振荡。     

根据漂流浮标资料对黑潮15m层流路及流轴特征的分析

利用1979-02—2012-03共33a的水帆位于15m层的Argos漂流浮标资料,绘制黑潮流系15m层的多年年平均和月平均流场,运用特征线方法计算得到黑潮流轴,定义黑潮流动路径的边界为流速大小20~30cm/s的过渡性区域。结果显示:黑潮多年年平均流路大致是一个以(13°30′N,142°00′E)为圆心、2 235km为半径的直角弧段,其在吕宋海峡、台湾东北、九州西南及伊豆海岭附近海区发生气旋式弯曲前先进行反气旋式弯曲调整,弯曲处出现的路径开口主要是支流的并入或分支的流出;黑潮流轴整体性偏向黑潮左边界,其中在吕宋岛东北至台湾以东海域最为显著,在本州岛以南海域次之,而在东海段基本居中;黑潮流路上的流速在总体上由南向北呈增大趋势,但并非沿流路持续性逐渐增加,而是呈现出较平直流段的大流速区和弯曲调整流段的低流速区相互交错的状况,其中四国岛以南至伊豆诸岛以西流段的流速为最大。多年月平均流场显示,2月,5月,8月和11月这4个月份是黑潮流路和流轴发生变化的重要转折期,而1月,4月,7月和10月这4个月份则是各季节的代表月份。其中,冬季月份的黑潮流路和流轴最为曲折,向边缘海发生显著入侵;夏季月份的黑潮流路和流轴最为平直,左侧伴随有北向流动;春、秋两季的过渡性特征则比较明显。     

利用卫星云图资料制作热带气旋预报路径的一种算法

根据台风生成后在云场中移动的环境条件,引入一个环境作用于台风中心的热力梯度力方向,用该热力梯度力方向与当前台风的移动方向相结合,研究台风移动过程的变化规律,寻找一种简易可行的台风路径预报方法．经过多年实践,本文揭示出台风中心未来沿着当前移动方向与环境作用于台风中心的热力方向合成移动的基本规律：当前台风中心移向与前方晴空区中轴线相交时,台风沿着当前移向前进到与阻挡轴线相交点相距4个纬距的位置时便发生偏转,逐渐与阻挡轴线走向趋于一致;若当前台风中心距相交点的距离小于或等于4个纬距时,则从当前位置发生偏转．文中利用以上规律研制出台风移向变化方程和移动轨迹方程．     

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。