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:7 d;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。

北赤道流区海温异常与ENSO循环

应用热带太平洋上层XBT温度资料,分析探讨了西太平洋暖池区次表层海温冷暖异常信号的变化规律,揭示了影响西太平洋暖池区次表层海温冷暖异常信号的机制。分析表明,西太平洋暖池区的次表层海温异常冷暖与太平洋北赤道流的海温冷暖异常信号西传有重要关系。北赤道流的海温异常冷(暖)信号是沿温跃层由赤道中东太平洋潜沉向西太平洋暖池区传播,对暖池区域次表层海温场产生重要影响。这一传播过程与西太平洋次表层海温异常暖(冷)信号向赤道中东太平洋传播,构成了热带海洋信号的气旋式“信号通道”。在这一“信号通道”中,北赤道流的海温异常信号西传是导致西太平洋暖池区及西太平洋次表层海温异常的重要机制,是影响El Nino和 La Nina事件发生的关键。

西太平洋次表层海温异常与北赤道流异常海温西传

通过对热带太平洋上层XBT温度资料分析 ,探讨了对厄尔尼诺 (ElNino)事件发生起重要作用的西太平洋暖池区次表层海温变暖异常的变化规律 ,揭示了影响西太平洋暖池区次表层海温变暖异常的形成机制。分析表明 :西太平洋暖池区的次表层海温异常变暖与赤道太平洋的北赤道流 ( 1 0°N)的海温异常存在密切关系。在ElNino事件发生的前期 ,位于赤道中东太平洋的异常暖水沿北赤道流温跃层潜沉向西太平洋暖池区输送 ,在西太平洋暖池堆积并向赤道西太平洋扩展 ,当异常暖水达到一定强度 ,并在大气的强迫下 ,异常暖水沿温跃层东传至赤道中东太平洋并上浮于海面 ,最终导致ElNino事件的爆发。北赤道流的异常海温西传是导致西太平洋暖池区次表层海温异常的重要机制 。

太平洋北赤道流区上层海洋季节内振荡及斜压稳定性

根据全球高分辨率的海洋环流模式 (POCM)的数值模拟结果 ,发现北赤道流区上层海洋流的季节内变化是以准 60天振荡为主 ,该准 60天振荡的振幅有年际变化。利用 2 .5层海洋模式 ,确定了NEC区纬向Rossby波解的频散关系。该关系表明 :北赤道流区行星波和波长小于 5 70km的Rossby波都为稳定波 ;波长小于 2 0 0 0km ,大于 5 70km的Rossby为不稳定波 ;最不稳定波的相速度和波长分别为 - 0 .1 45m·s- 1 和 785km。斜压不稳定是北赤道流区上层海洋准

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 Ni^no事件NEC分叉纬度处于最北端,在La Ni^no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。

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。

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.

137°E断面北赤道流的结构特征和年际变化

基于日本气象厅在1967-2009年间获得的温盐深仪（CTD）资料以及美国提供的卫星高度计资料,分析了137°E 断面北赤道流（NEC）的结构特征和年际变化,并探讨了其年际变化的控制机制。结果表明,在137°E断面, NEC的平均位置位于8°-18°N,其流核出现在10°-12°N附近；无论冬季还是夏季, NEC的流速距平场都具有南、北向的反位相年际振荡特征,而这种南、北向的反位相振荡可能是由热带西北太平洋的气旋性和反气旋性异常环流所控制； NEC内部的流速对EI Ni？o-Southern Oscillation （ENSO）的响应也存在着明显的季节特征,其中,在El Ni？o（La Ni？a）期间的夏季, NEC中上部的流速增大（减小）；在El Ni？o（La Ni？a）期间的冬季, NEC中下部的流速减小（增大）,而NEC南、北两侧的流速则增大（减小）。

我国在北赤道流邻近海域首次发现日本鳗产卵场

１９９３年３月，＂向阳红０５＂号调查船在北赤道流邻近海域进行日本鳗产卵场调查，采到１９粒日本鳗卵．这为进一步确定日本鳗产卵场作出了重要贡献，是我国在北赤道流邻近海域首次发现的日本鳗产卵场。本文分析这次调查结果，并对自然海区采集的日本鳗卵进行形态学描述。

137°E断面北赤道流、黑潮变异和黑潮大弯曲的关系

分析了１９７２～１９８８年１３７Ｅ断面资料，结果表明，北赤道流和黑潮、黑潮 和黑潮逆流、北赤道流和热带水以及黑潮、黑潮逆流和亚热带水等，都有０．０１以上 显著水平相关。黑潮既受制于西太平洋大尺度海洋环流，还受大暖涡变化的影响。 北赤道流递减率反应了亚热带环流西部的辐合状况，它的变化是导致日本以南大 暖涡迁移，黑潮路径变化、停滞的主要原因。

西北太平洋副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流几个特征的比较

根据 1 37°E断面 1 967～ 1 995年冬、夏季的温、盐资料 ,计算和分析该断面的地转流 ;分析 1 44°E断面上投放卫星跟踪漂流浮标的漂移轨迹 ;结合 CSK图集中的海面重力势分布 ,对副热带逆流、北赤道流和北赤道逆流几个特征的相同点和不同点进行比较 ,得出若干有益的结论 :( 1 )副热带逆流、北赤道流、北赤道逆流 ,并不是单纯的单支海流 ,而是存在着两支或多支现象 ;( 2 )流速结构的带状分布 ,东、西向流相互交错间隔出现 ,流层较浅 ,均为表层流或近表层流 ;( 3)多年平均而言 ,3支海流的流速以北赤道逆流最强 ,北赤道流次之 ,副热带逆流最弱 ;流量则不同 ,北赤道流最大 ,副热带逆流最小 ,北赤道逆流居中。 3支海流的流速夏季均大于冬季 ,但流量稍有差异 :副热带逆流和北赤道流均具有夏强、冬弱的特点 ,而北赤道逆流为冬强、夏弱 ;( 4 )冬季 ,副热带逆流的“源地”,位于巴士海峡和台湾以东“副热带脊”的一个“暖脊”中心附近海域 ;( 5)冬季 ,卫星跟踪漂流浮标的漂移轨迹 ,基本上反映出北赤道流和北赤道逆流的路径。但因副热带逆流区为涡旋频繁区 ,致使浮标漂移轨迹难以反映出副热带逆流的路径。

基于OFES模式数据的北赤道流分叉研究

利用1957—2006共50年高分辨率的长时间序列海洋模式OFES(OGCM for the Earth Simulator)数据,对北赤道流(NEC)的分叉规律及其与ENSO循环的关系进行了分析。结果表明:(1)NEC分叉纬度具有明显的季节和年际变化,周期主要呈现为3—6个月的季节内振荡和2年、2—7年左右ENSO尺度周期振荡以及10年以上的年代际变化。在季节尺度上,分叉位置春季偏南,秋季偏北,并且分叉纬度随深度的增加向北移动,其北移幅度冬季最大,夏季最小。而在年际变化尺度上,NEC分叉纬度具有较强的年际变化信号,与ENSO循环密切相关,El Ni?o年分叉位置偏北,La Ni?a年分叉位置偏南。(2)NEC分叉纬度的变化与北太平洋0—30°N之间的纬向风应力旋度积分零线位置密切相关,零线的南北偏移导致了分叉位置的改变,在不同深度上,零线位置对分叉纬度改变的影响时间不同,表层需1个月,而500 m深度则需4个月左右。(3)NEC分叉影响着黑潮(KC)与(棉兰老流)MC的流量分配率,其年际异常变化与冷、暖ENSO事件发生密切相关,当El Ni?o发生时,KC流量分配率减少,MC流量分配率增加;La Ni?a年情况则相反。

近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化

为了研究近年来厄尔尼诺期间北赤道流输运的年际变化,本文利用海洋客观分析数据MOAA GPV（Grid Point Value of the Monthly Objective Analysis）以及P-vector方法计算了北太平洋绝对地转流,探讨了2001~2013年期间厄尔尼诺与北赤道流输运之间的关系。在此期间发生的4次厄尔尼诺事件中,北赤道流输运在2002~2003、2006~2007、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期都出现了明显的增强,但是在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期并没有明显的增强。进一步分析发现,在2002~2003年、2006~2007年、2009~2010年的厄尔尼诺成熟期,10°N以南的热带西北太平洋区域出现了负的海面高度异常和气旋式环流异常,这主要是由热带环流区域出现的西风异常和正的Ekman抽吸通过Rossby波西传到热带西太平洋区域所致;但是在2004~2005年厄尔尼诺成熟期,海面温度异常的分布明显不同,西风异常和正的Ekman抽吸异常明显北移,导致负的海面高度异常和气旋式环流异常出现在了10°N以北的西北太平洋区域,使得北赤道流输运在2004~2005年的厄尔尼诺成熟期没有明显的增强。

浅析北赤道流分叉点及南海北部环流的进展

北赤道流分叉点及南海北部环流的研究,是我国气候研究的主要部分之一,随着社会气候变化的不稳定性,从气候变化的季节性、年际变化等方面对影响气候的因素进行分析,实现对现代气候变化的科学探索。

太平洋北赤道流表层的分叉

利用1993～2006年间的网格化高度计数据，通过经验正交函数（EOF）方法研究了北赤道流在表层分叉的变化规律．包括过去研究的季节和年际变化，研究结果发现一些较短周期的信号（6个月，4个月，3个月和2个月）．除在年际时间尺度上，局地的风应力旋度可能是控制分叉纬度变化的重要原因．计算的年平均分叉纬度约为13．3°N，1月份最北在14．0°N，7月份最南在12．5°N．分叉纬度的变化幅度为1．5°，这主要是来自年信号的贡献（1．2°）和半年信号的贡献（0．3°）．

北太平洋西边界流的低频变化特征

基于日本气象厅长时间序列的温、盐度再分析资料,利用动力计算方法分析了北太平洋西边界的北赤道流及其下游黑潮和棉兰老流流量的年际和年代际变化,并探讨了北赤道流变化的可能原因。结果表明,北赤道流和黑潮具有比较一致的年际和年代际变化,均在1976年前后发生了一次气候跃变,之后有长期偏强的趋势,而棉兰老流的年际和年代际变化则有所不同。特别是,北赤道流1976年之后增加的流量似乎大多进入黑潮,而流入棉兰老流的流量则减少。进一步的分析还表明,西传的Rossby波和棉兰老冷涡的变动可能对北赤道流的年际变化有重要影响。

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 Nio发展期或La Nia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 Nio(La Nia)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 Nio衰退期或La Nia发展期与El Nio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。

西北太平洋西边界流系源区的数值模拟研究

采用POM模式对2005年西北太平洋西边界流系源区进行了数值模拟。针对该海区海表热通量与POM模式匹配困难的问题,在模拟过程中,分别采用由同化AMSR卫星资料插值得到的日平均海表温度场以及由NCEP资料得到的海表净热通量与长、短波辐射通量两种方案来进行海表热强迫。通过与SODA资料的分析结果对比,POM模式模拟结果较好地显示出北赤道流,黑潮源区及棉兰老海流的基本特征,两处断面流速与实际探测资料较为吻合;高度场模拟结果与实况较为一致,但0.9m水位高度线范围呈缩小—放大—缩小—放大的季节性震荡与实况中维持稳定存在一定差异;海温模拟结果与月平均的SODA资料总体一致,但在春夏两季温度略高。

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。

南海北部次表层高盐水的季节变化及其与西北太平洋环流的关系

次表层高盐水（〉34.68‰）作为北太平洋热带水（NPTW）的示踪, 可用来研究黑潮入侵, 了解南海与太平洋的水体交换.文章利用基于高分辨率混合坐标海洋模式（HYCOM）的海洋再分析资料, 研究了南海北部次表层高盐水的季节变化及其影响因子.模拟结果显示, 南海北部高盐水位于100-200m 水深, 最西可达111°E, 其体积存在明显的季节变化,12 月达到极大值, 6 月达到极小值.进一步的分析表明, 其季节变化主要受低纬度西北太平洋大尺度环流的调制, 与北赤道流分叉点位置的季节变化（1 月到达最北端、6 月到达最南端）呈现很好的相关性.受太平洋大尺度风场的影响, 北赤道流分叉点上半年（下半年）向南（北）移动, 导致黑潮输运增强（减弱）, 通过吕宋海峡进入南海的盐通量减少（增加）, 从而使南海次表层高盐水的盐度降低（升高）.吕宋海峡断面的流速和盐通量分布特征显示, 西太平洋高盐水主要通过吕宋海峡中部（20？~21？18？N）进入南海北部.