东海黑潮暖舌对热带气旋“派比安”(1807)强度的影响

通过使用天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)个例“派比安”(1807)进行了一组数值试验,分析了东海黑潮暖舌对“派比安”强度的影响。研究结果表明,东海黑潮暖舌高海面温度(以下简称“海温”)导致TC区域内海气界面热通量显著增加,并造成TC边界层不稳定特征发展,形成了有利于垂直对流发展的边界层环境。因此TC内特别是TC眼墙处对流更为活跃,TC强度显著提高,同时黑潮暖舌对TC的局部加热还会引起TC内部对流活动的非对称分布。根据数值试验的结果,黑潮暖舌为“派比安”整体动能增加做出约24.7%的贡献,中心气压变化对东海黑潮暖舌高海温特征的响应时间约为10 h。此外,在黑潮暖舌作用下,“派比安”7级风圈半径扩张16.3%,最大风速半径收缩10.7%。

东海黑潮表层盐度分布特征及其影响因素

利用美国国家海洋大气管理局2007年发布的全球海域温、盐数据库资料,美国地球物理数据中心2006年发布的海底地形数据库资料以及日本海洋科学与技术机构2003年发布的1997—2002年东海地区月平均降水量资料,研究东海黑潮表层盐度的月季分布特征,并分析其影响因素。结果表明,东海黑潮表层盐度存在明显的月季变化特征。总体而言,12月至次年3月表层盐度高,6—9月表层盐度低,4、5月和10、11月为过渡阶段;表层盐度高值分布在东海黑潮主段靠近东边界一侧;6—9月入口段的表层盐度高于出口段的表层盐度,其他月份入口段的表层盐度低于出口段的表层盐度。东海黑潮表层盐度主要受表层温度、降水、径流的影响。冬、春、秋季的表层盐度分布在黑潮主段靠近陆架一侧区域受表层温度影响大;降水对东海黑潮表层盐度产生局部小范围的影响,时间主要集中在1月和6—8月份,区域分布在低纬25°N以南和30°N附近。长江冲淡水夏季对东海黑潮表层盐度的影响大于其他季节对东海黑潮表层盐度的影响,7月长江径流量达到最大值时,对应的黑潮扇形区的盐度最低。

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，存在于水深大干1200m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28．1×10^6 m^3／s，7月时其次，10月时最小，为24．6×10^6 m^3／s．通过PN断面的净东北向流量年平均值为26．4×10^6 m^3／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21．9×10^6 m^3／s．（8）通过A断面的北向流量在1～2与4月较大，分别为3．5×10^6与3．1×10^6 m^3／s，7月最小．通过A断面的年平均北向流量约为2．7×10^6 m^3／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．

东海黑潮地转流计算中的零流面选取问题

零流面的选取是东海黑潮地转流计算中的一个基本问题。通过对东海黑潮主流段PN断面上选取不同零流面时地转流计算结果的比较分析,考虑了东海黑潮的主要特征因子,确定了计算零流面的选取标准和选择结果。结果表明,为使计算结果可以反映实际的流速剖面结构,当水深大于700 m和小于700 m时可分别选取700 m层和底边界作为地转流动力计算零流面。

东海黑潮主段环流子结构研究

通过对多种调查资料的综合分析,提出了东海黑潮主段子环流系统的物理模型,它是由较稳定的东海黑潮主段、经常出现(大概率)的右侧逆流和有条件出现(小概率)的外陆架逆流所构成的一个双环环流结构。部分黑潮水由主段北部进入陆架区形成外陆架逆流,或转向黑潮以东海域形成右侧逆流;由主段南部进入黑潮的陆架水,一部分来自外陆架逆流闭合了双环结构的外陆架部分;黑潮右侧逆流水大部分形成反气旋流动重新进入主流,闭合了双环结构的东部部分。

基于Argos漂流浮标的东海黑潮特征分析

基于1979—2008年的表面漂流浮标资料,在选定区域(21°～33°N,120°～132°E)内对3个东海黑潮特征断面上的表层流速结构进行分析。选取的特征断面分别是位于台湾东北东海黑潮南段的SS断面,位于黑潮所流经东海的中央地段的PN断面和位于日本九州与奄美群岛之间的TT断面。Argos漂流浮标资料的统计结果能够较好地反映东海黑潮不同流段的主要特征及其季节变化。东海黑潮中段相对于其他流段流速强、流幅宽、流量大的特征最为显著,也最为稳定。

地形对东海黑潮锋面弯曲影响研究

作者运用简化的η坐标 POM模式数值研究了地形对东海黑潮锋面弯曲的产生与成长的影响。平底时 ,小扰动迅速发展导致锋面出现大弯曲。考虑到地形因素和黑潮流核远离陆架的情况 ,因其锋区正处在陡的陆坡之上 ,斜压不稳定被减小 ,其锋面不会出现如观测所示的弯曲。结果表明 ,在该实验条件下 。

东海黑潮暖舌的演变及其对我国气温的影响

利用高分辨率的海温分析资料模式资料,分析了黑潮暖舌与我国气温的关系,初步探讨了太平洋年代际振荡(PDO)等造成黑潮暖舌变化的可能原因。结果表明,冬季和春季东海黑潮暖舌存在明显的年际和年代际变化。暖舌在1996/1997年发生了一次突变,此前暖舌处在偏冷的状态,之后转为偏暖的状态。我国冬季和春季气温存在一定的年代际变化,1997年之后,冬季除东北和新疆外,气温有所偏高,而春季气温全国表现为一致的显著偏高。冬季和春季气温对黑潮暖舌存在邻(域)响应。冬季东海黑潮暖舌指数与冬季我国东部气温存在正相关,并且这一相关性能够延续到次年春季。冬季黑潮暖舌指数与我国4月海陆热力差异指数也存在显著的正相关。当冬季暖舌偏强(弱)时,4月海陆热力差异指数偏高(低),即东亚地区海陆热力差异偏大(小)。春季黑潮暖舌指数与春季我国中部及南方地区气温也存在正相关,当春季黑潮暖舌偏强(弱)时,上述地区气温将偏高(低)。PDO和黑潮暖舌之间的相互作用存在一个反馈机制。西风的增强,可通过使海洋向大气释放热量增加和向南的埃克曼(Ekman)输送,降低北太平洋中部的SST,而这一地区SST的降低对应着PDO的暖位相。增强的负风应力旋度在北太平洋副热带流涡中强迫出的向南斯维尔德鲁普(Sverdrup)流也偏强,而向北流动的东海黑潮的增强正是补偿了这一向南的海流。黑潮增强后经过两个月将大量热量输送至北太平洋中部,增强了这一地区的SST,而这对应着PDO的冷位相。

东海黑潮区灯光鱿钓渔场与水文条件的关系

本文通过对1996、1997年春季在东海黑潮区域的灯光鱿钓渔场的探捕调查研究,结果表明,黑潮左侧的褶皱形锋涡旋及其右侧的逆流和暖涡旋的附近区域,易形成良好的灯光鱿钓渔场。春季黑潮表层的25℃等温线出现与否,似可作为寻找鱿钓渔场的一种判据。黑潮势力的强弱变化对渔场出现的迟早以及产量的变动有密切的关系。

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600～1200m深度的地形坡度最大处，大小约为0．2m／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28×10^6～35×10^6 m^3／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100d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100d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。

春季中国东海黑潮区大气热源异常对中国东部降水的影响

采用ERA-interim逐日再分析数据集与中国东部389个站逐日降水资料,通过相关和合成分析讨论了不同时间尺度上,春季中国东海黑潮区上空大气热源异常对东亚大气环流和中国东部降水的影响。观测分析表明,春季中国东海黑潮区上空为一显著的大气热源,大气对该热源的响应在不同时间尺度上表现出不同的形式。在较长时间的季节和年际尺度上,春季中国东海黑潮区大气热源增强时,可在大气对流层低层强迫出偏南气流,同期春季及后期夏季西太平洋副热带高压增强并西伸,相比于热源低值年西北太平洋副热带地区为一反气旋式异常环流所控制,中国长江中下游以南地区降水增多;反之亦然。与年际和季节时间尺度不同,在较短的天气时间尺度上,中国东海黑潮区上空大气热源增强可在其下方强迫出气旋式异常环流。大气热源的增强与中国东部对流层低层气旋式异常环流的东移有关,相应地在中国东部地区出现了显著的降水增多。

东海黑潮上层环流季节、年际变化与局地风应力关系

利用SODA资料,选取东海PN断面,计算了东海黑潮上层质量输送量的季节、年际变化,并分析其变化周期：其季节变化是夏季最大,冬季最小;普遍存在着2～4 a的年际变化周期,更低频的年际变化周期在1970年代末由20 a减小到8 a左右。用矢量EOF方法对东海的局地风应力场进行分析,发现经向风应力的变化在东海风应力变化中占主导地位。计算东海黑潮区域的平均经向风应力,发现与PN断面上层输送量的季节变化类似,也具有2～4 a的年际变化周期。局地经向风应力的季节变化与东海黑潮上层质量输送量的季节变化关系密切（92%）,而与下层质量输送量相关系数只有24%。

PN断面东海黑潮的地转经验模态分析

基于东海PN断面近50年的历史水文数据,本文中作者应用一种斜压流函数空间投影的方法分析冲绳海槽北部黑潮水团的季节性和年代际变异。诊断生成的地转经验模态(GEM)显示黑潮中层水的盐度在夏季相对较低,春季达到最高。通过比较1987年之后CTD数据生成的GEM场与1987年之前Bottle数据生成的GEM场,得以证实黑潮的年代际变化特征,即黑潮表层水近20年来温度升高而盐度减小,同时发现黑潮热带水具有盐度增加而中层水具有盐度减小的趋势。

地形斜坡对东海黑潮陆架坡折锋稳定性影响研究

为了研究地形斜坡对东海黑潮陆架坡折锋稳定性的影响,利用简化的线性原始方程,在一定背景流的情况下,主要从增长率、相速度、空间结构和能量方面分析海底地形斜坡变化对坡折锋稳定性的影响。模式结果表明,平底地形时,扰动的强度大且扰动区域广,但有地形斜坡时,扰动区域变窄,强度变弱,地形对坡折锋起稳定性作用。通过能量分析得出东海黑潮陆架坡折锋是正压和斜压的混合不稳定,其中斜压不稳定占主导地位。实验分析得出,地形对东海黑潮陆架坡折锋起稳定作用,斜坡增大,斜压不稳定和正压不稳定均减弱,斜压不稳定减弱更明显。

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。

东海黑潮周边中尺度涡的分布、运动规律以及生成机制

为了探究东海黑潮周边涡旋分布、形成机理及运动规律,基于法国国家空间研究中心(CNES)卫星海洋学存档数据中心(AVISO)的中尺度涡旋数据集展开了研究。首先,统计了近27年东海黑潮周边的涡旋分布,发现在黑潮弯曲海域产生了650个涡旋,在黑潮中段海域产生了271个涡旋,其中直径100~150 km之间的涡旋数量最多,涡旋振幅主要集中在2~6 cm。其次,分析了东海黑潮的运动路径和涡运动过程,结果表明,黑潮气旋式弯曲海域内侧易产生气旋涡,且移动路径较长,如台湾东北海域黑潮流轴气旋式弯曲处产生的涡旋,其平均位移达到了87.6 km;当反气旋式弯曲海域内侧产生反气旋涡时,涡旋往往做徘徊运动。黑潮中段海域的涡旋呈现出气旋涡在黑潮主轴西侧、反气旋涡在黑潮主轴东侧的极性对称分布特征,两类涡都沿黑潮主轴向东北方向移动。最后,结合再分析的流场、海面高度数据,讨论了涡旋运动规律和生成机制。黑潮弯曲处涡旋的生成与黑潮流体边界层分离有关,奄美大岛南部到冲绳岛西侧的黑潮逆流对黑潮中段海域涡的极性对称分布起到了关键作用,涡旋在运动过程中通常经历生长、成熟和衰变三个阶段。

中国东海黑潮海温变化特征及成因分析

利用新建的中大温盐资料集、HadISST和ICOADS的逐月海温资料,对东海黑潮关键区30 a(1981—2010年)气候态海表温度气候特征进行分析,并利用SODA海表资料尝试找出海表温度变化的特征及原因。结果表明:在东海黑潮关键区范围内,1981—2010年海表温度整体呈现增温趋势,春冬两季增暖幅度最大,1997年是海温气候异常由负到正的转折点;利用SODA表层和次表层温度和海流资料分析看出,海表温度的增强主要是由经向平流增强带来的增温效应;此外,1000 m以浅东海黑潮关键区1997年后比1997年前海水增暖系统更加深厚,500 m以浅东海黑潮主流区流速表层约每10 a增加0.6 cm/s,趋势随深度增加而减小,年际变化较显著且与ENSO变化周期一致,海表海温约每10 a增加0.2~0.3℃,海下100 m附近增速最大。

东海黑潮溶解氧的最大值及其与其他因子的关系

本文用日本气象厅出版的“海洋气象观测资料”(1954—1984年),对东海黑潮G断面上溶解氧最大值变化特征进行了分析研究。用回归分析方法得到了溶解氧最大值与表层最大流速、风应力涡度等因子之间的相关关系。

基于动力参数统计的东海黑潮-琉球海流相互作用研究

为研究东海黑潮—琉球海流相互作用的特征和机制,本文选择黑潮流轴位置、庆良间水道流量、庆良间区域涡度、琉球海流区域涡度4个变量,采用OFES数据进行动力参数统计分析,研究结果表明:①黑潮流轴摆动与庆良间水道流量有一定的相关性,黑潮流轴摆动对庆良间水道流量的影响强于琉球海流区域涡度的影响,当黑潮流轴靠近(远离)庆良间水道时,水倾向于从东海(太平洋)流入太平洋(东海);②黑潮流轴位置和琉球海流区域涡度对庆良间区域涡度有重要影响,当黑潮流轴位置靠近(远离)庆良间水道,且琉球海流为气旋(反气旋)涡度时,庆良间区域会产生强的反气旋(气旋)涡度,庆良间区域气旋涡度的发生概率大于反气旋涡度、强度弱于反气旋涡度,这可能与琉球海流区域涡度的特征有关。

东海黑潮温度锋分布特征研究

采用WOA13气候态季节温度数据,利用绝对梯度法对东海黑潮不同水深海洋锋的季节变化特征进行了分析,得出结论:东海黑潮温度锋具有显著的季节变化特征,它的范围和强度存在多个大值区,不同季节,温度锋的大值区存在于不同深度。在200 m以浅海域,按照冬季、春季、夏季的季节顺序,温度锋的大值区由表层逐渐增加到100 m层处;在200 m以深海域温度锋的大值区没有季节变化,大值区大约出现在400 m层附近。