北赤道逆流影响的热带西太平洋秋冬转换期海表叶绿素浓度与ENSO循环

在厄尔尼诺-南方涛动(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)的发生、发展中,北赤道逆流也有明显的年际变化,但北赤道逆流的变化如何影响海洋水文生态条件的变化过程尚不清楚。本文以位于热带西太平洋的北赤道逆流影响区为研究海区,分析了2006-2022年ENSO循环期间研究区不同阶段秋冬转换期水文生态气候条件的变化特征。结果表明,北赤道逆流源区及其路径上存在海表叶绿素浓度高值条带,这是由北赤道逆流从其源区携带的和新几内亚海岸潜流携带的营养物质共同影响下形成的,棉兰老冷穹上升流也会对其营养盐供给产生较大影响。厄尔尼诺事件发生时,热带西太平洋西风事件增多,北赤道逆流增强,大量表层水东移,研究区海平面降低,深水向浅层补给增加,深层冷水上抬,共同增强的北赤道逆流、新几内亚海岸流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流将更多的养分从水平和垂直层面输送到海面,导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著增加。拉尼娜事件发生时,北赤道逆流影响区生态水文气候条件变化与厄尔尼诺事件发生时的变化特征几乎相反,但其变化程度弱于厄尔尼诺时期,共同减弱的北赤道逆流、新几内亚海岸潜流和棉兰老冷穹上升流使从水平和垂直层面输送到海面的养分显著减少,导致海面叶绿素浓度和原位有机碳总量显著降低。本文提出了北赤道逆流影响区水文生态气候条件演化对厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的响应机制模型,这有利于进一步分析ENSO循环在局地生态效应和水文气候演化中的作用,对认识全球气候变化对物质循环的影响具有重要意义。

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。

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。

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。

太平洋北赤道逆流年际变化的特征及其影响因子分析

采用SODA数据资料,分析了1950—2008年太平洋北赤道逆流(NECC)的年际变化特征及其与ENSO循环的联系。研究结果表明:(1)El Nio(La Nia)盛期是NECC流量由年际异常增大(减小)到异常减小(增大)的转折点;(2)NECC流轴的纬度在El Nio(La Nia)盛期达到年际异常最南(北)端;(3)NECC流轴在深度上呈西深东浅倾斜,El Nio(La Nia)盛期倾斜最弱(强)。通过构造典型ENSO循环的海表面风应力场,驱动一层半线性约化重力数值模式,结果验证了在NECC的年际变化中海表面风应力场是关键因素,而大洋波动(Kelvin波和Rossby波)和洋流本身是海洋内部的主要动力调整机制。

LICOM3.0海洋模式中太平洋北赤道逆流的模拟偏差分析

本文用CORE-IAF(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments–Interannual Forcing)外强迫场分别强迫LICOM3(LASG/IAP Climate System Ocean Model Version 3)和POP2(Parallel Ocean Program version 2)两个海洋模式,并分析了这两个模式中太平洋北赤道逆流(NECC)的模拟结果。我们发现LICOM3和POP2模拟的NECC强度均弱于实测,这和Sun et al.(2019)的研究结果一致,也进一步证明了海洋模式中NECC偏弱是CORE-IAF外强迫场造成的,海表风应力及对应的风应力旋度是海洋模式准确模拟NECC的最主要因子。同时,我们也分析了NECC的模拟在动力机制上的差别,这里的动力强迫项包括风应力项、平流项和余项。我们发现模式的外强迫场虽然相同,但是两个模式中各动力强迫项(风应力项、平流项和余项)对NECC模拟的影响并不完全相同。

热带西太平洋北赤道逆流区涡旋统计分析

随着海洋技术的发展,中尺度的海洋过程越来越多的被揭示,中尺度涡旋作为重要的中尺度海洋过程,已经被大量的研究。但对于热带西北太平洋海区,中尺度涡旋特征的空间分布、季节变化以及移动规律等方面的研究还有所欠缺。本文使用Chelton提供的涡旋数据集,统计分析了热带西北太平洋海区涡旋特征的空间分布,发现以往研究较少的北赤道逆流(North Equatorial Countercurrent,NECC)区(A海区,120°~180°E,4°~6°N)较临近海域生成涡旋数量更多,涡旋半径、振幅、生命周期及非线性强度更大,移动距离更远,并且A海区涡旋经向移动距离服从伽马分布。涡旋在靠近西边界的区域更易向南移动,而在西边界以东的区域更易向北移动。A海区涡旋的生成数量具有明显的季节变化,主要受到流场剪切强度的影响。同时ENSO会对该区涡旋生成产生影响,其影响机制需要进一步的研究。

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°）．

赤道北太平洋海水中的二氧化碳体系

根据2001年10—11月在赤道北太平洋海域(含赤道东太平洋东、西部海区和西太平洋暖池区)的调查资料,分析了该海域水体中二氧化碳体系各组分的含量及其分布状况,并对其与营养盐及碳酸钙饱和度之间的关系进行了初步探讨。结果表明,表层海水总二氧化碳(ΣCO2)含量为1.07—2.01mmol·L-1,自赤道北太平洋东部向西呈逐渐降低趋势;表层海水)高于大气二氧化碳分压平均值,表明赤道北太平洋可能为大气二氧化碳二氧化碳分压(PCO2的海水源区;海水二氧化碳体系的垂直分布主要受生物生命过程和碳酸钙沉淀与溶解过程影响。