夏季对马暖流区黑潮水与陆架水的相互作用──兼论对马暖流的起源

根据１９９４年８月２８日至９月７日韩国“Ｏｎｎｕｒｉ”号海洋调查船获得的ＣＴＤ资料及在调查期间投放的１１个卫星跟踪漂流浮标资料，分析研究了东海东北部黑潮水的分离及其与陆架水的相互作用，进而探讨了夏季的对马暖流的形成过程。

日本海西南陆坡全新世对马暖流演化的沉积学和地球化学记录

对日本海西南陆坡对马暖流主流轴下方高沉积速率沉积物柱状样,进行了沉积学和地球化学系统研究,以探讨全新世以来对马暖流在研究区的形成与演化,并得出了与附近地区古海洋学方法非常相近的结果,从而为今后研究区的对马暖流演化研究提供了沉积学和地球化学指标。据此,该柱状样中所记录的对马暖流演化可划分为5个主要阶段。全新世初期(9.6kaBP),对马暖流开始进入日本海,其强度较弱,同时,伴随着富营养东海沿岸水的影响,海底环境由还原性向氧化性转变;6.5kaBP时,对马暖流控制下的日本海南部现代对流模式最终建立起来,东海沿岸水的影响基本消失,随后,对马暖流明显减弱;3.0kaBP时,对马暖流再次增强并基本达到现在水平,且在随后的3ka里保持总体稳定,期间在2.0～0.7kaBP存在一次较弱的减弱过程。

数值实验论证台湾暖流和对马暖流的关系

台湾暖流和对马暖流均为沿中国东部海域大陆架的北向流。有学者认为存在"台湾-对马暖流流系"。现有的研究均未涉及台湾暖流和对马暖流在该系统中各自的动力作用。本文作者发现在该系统中对马暖流扮演更为重要的角色。借助一个三维斜压模式,作者设计了几组数值实验来讨论台湾暖流和对马暖流之间的动力学机制。结果显示台湾暖流对对马暖流几乎没有影响,而对马暖流却对台湾暖流存在重要影响。尽管对马暖流位于"下游区",通过"源-汇"驱动作用,其可以诱生约0.5×106m3/s的台湾暖流水。作者认为,能量通过地形波传导理论可能为这一动力学机制的合理解释。

夏季对马暖流水来源的探讨

主要根据韩国海洋研究所通过东海沿岸海洋过程试验（ＣＯＰＥＸ－ＥＣＳ）收集的ＣＴＤ和卫星跟踪表面漂流浮标观测结果，探讨了夏季对马暖流水的来源。所得主要结论为：（１）对马暖流水的结构有着明显的区域性变化。在九州西侧的冲绳海槽北区，对马暖流水为３层结构；而在陆架和对马－朝鲜海峡，对马暖流水为两层结构。（２）对马暖流表层水以次高盐（３３．５０～３４．１０）为特征。它主要是由以长江冲淡水为主体的沿岸水、黑潮表层水和东海南部陆架水汇聚而成。（３）对马暖流中层水由两部分组成。温跃层以下，盐度大于３４．５０的高盐水，基本为爬升的黑潮水表层水。位于跃层中的对马暖流水则是黑潮水与陆架低盐水的混合水。（４）在对马－朝鲜海峡，由于与陆架低盐水和沿岸水不断混合，来自源区的海水明显变性。盐度大于３４．５０的高盐水，仅出现在５０ｍ以深的底层水中。

对马暖流(表层)来源的探讨

本文利用多年观测的海流及温、盐资料,分析对马暖流(指表层)的来源问题,结果如下:(1)首次提出“东海北部海水集散区”这一概念,把它比作海洋中的一个“湖泊”或“水库”。“集散区”的南边和西边,有海水流入;北边和东边,有海水流出。该区为对马暖流的源地(区)。(2)对马暖流的来源,不是直接来自某一支海流,也不是直接来自几种海水的简单的交汇,而是来源于“东海北部海水集散区”,是多种海水的混合体。(3)“东海北部海水集散区”的海水来源是多方面的(“多源”),不同季节,其海水来源也不相同。文中对春、夏、秋、冬四季的海水来源作了叙述。

对马暖流“东海段”的流路与流速

本文全面地分析了此段海流的流路与流速结构，首次提出研究海域近底层的环流示意图。指出在夏季，韩国南岸和日本九州北岸均存在着一支南下的逆流，九州西岸出现两种或多种形式的流路。对马暖流在源地流速很弱，流向不稳定，流路时隐时显不明显，只有离开源地后才逐渐显示出一支海流轮廓；强流区在朝鲜海峡附近。该海流可明显地划分为三段。流速夏强冬弱，夏季流幅宽约８０ｋｍ。

日本海西南陆坡对马暖流影响下的全新世沉积物物源演化

对日本海西南陆坡对马暖流主流轴下方高沉积速率沉积物柱状样,进行了典型元素比值和物源判别函数方面的系统研究,以探讨全新世以来研究区沉积物的物质来源变化。结果表明,韩国的洛东江和中国的长江为所研究沉积物的主要来源。它们对研究区的物质贡献变化可划分为5个阶段,并主要受对马暖流演化和海平面上升的影响。全新世早期(9.6～6.5kaBP),特别是在两次冰融水事件MWP-1C(9.4～8.7kaBP)和MWP-1D(7.8～7.4kaBP)发生时,洛东江和长江对研究区沉积物组成的影响较大。随后,6.5～3.0和2.0～0.7kaBP,它们对研究区的影响减小,对应着此时东海北部及日本海西南部相对较弱的对马暖流强度。而在3.0～2.0和0.7kaBP以来,较强的对马暖流则将较多的洛东江和长江来源物质携带至研究区并沉降下来。

夏季对马暖流“东海段”的温－盐特征及1987年和1989年夏季的盐度差异

本文分析该海域约７０个测站的温、盐资料，获得以下结果：（１）夏季在对马暖流的源区，于１０～７５ｍ水层内，其流路成一明显的分界线，左（西）侧温、盐度较低，右（东）侧温、盐度较高。（２）夏季对马暖流源区存在着三种海水：高温、高盐水，高温、低盐水和高温、次高盐水。（３）夏季朝鲜海峡地区，东水道的温、盐度高于西水道温、盐度。（４）１９８７年，东海黑潮区、长江口、杭州湾外及东海酉南部海域，夏季的表层盖度，皆比１９８９年同季、同一海域的盐度偏高；而对马暖流“东海段”却出现相反的低盐现象。其原因之一，１９８７年冲淡水势力极强，几乎盘踞了对马暖流源区的大部分海域，使源区盐度下降，并随对马暖流北上输送的缘故。其中：（１）和（４）两点认识系首次提出。

对马暖流水起源的模糊分析

应用模糊集的数量指标分析方法和模糊识别的择近原理,采用1987年夏、冬季和1988年春、秋季“向阳红09”号黑潮调查资料,定量地分析了对马暖流水的源区的模糊特性及其起源.结论是:(1)对马暖流表层水位于其源区的强混合区中,其水体具有混合水的特性.(2)对马暖流水的来源一年四季不尽相同,具有复杂的结构.春季在近表层主要来源于东海沿岸水(包括东海陆架水),而东海混合水与黑潮表层水次之(属沿岸型);夏季由于表层盐度锋的影响,在近表层主要来源于黑潮表层水,而东海混合水次之(属黑潮型);在秋季与冬季,因大陆径流影响减弱,海水的对流与涡动混合逐步加剧,对马暖流表层水的来源呈现出东海型与黑潮型交错的复杂状态.此外,对马暖流深层水一年四季均由黑潮次表层水演变而来. 本文将水的混合性质与水的来源区别开来,以利于对传统的看法和近几年流行的新观点作进一步讨论.

对马暖流生成机制的数值模拟

本文通过二维数值模拟对对马暖流的生成进行了初步的探讨。模拟结果得出黑潮、对马暖流主要是地转性质的。其形成主要受地形效应的影响。黑潮基本上沿500m等深线流动。对马暖流为在黑潮主干西侧沿100～200m等深线流动的一支海流与黄海大陆沿岸流的混合。另外,在这支上面提到的海流路径上31°N附近有时会出现逆流,这主要受对马暖流流入朝鲜海峡的流量大小控制。出现逆流的现象在最近黑潮调查中也曾被观测到。

夏、冬季对马暖流（表层）来源的数值模拟

本文利用黄海南部、东海及台湾以东海域表层流分布图提供的资料作为边界条件，对区域１１９°～１３２°Ｅ，２１°～４１°Ｎ做数值模拟．模拟出的流场各流系与实测的基本吻合。所得主要结论为：（１）在３０°～３３°Ｎ，１２５°～１２８°Ｅ这一区域流速小，流向不稳定，它的西、南部分别有流入，东、北部有流出的这一特点与孙湘平所提出的“海水集散”区概念一致、（２）对马暖流不能简单地视为黑潮的分支，应该认为“海水集散区”是它的发源地，此“海水集散区“的水来源是多方面的。

东海对马暖流水来源的数值模拟

本文通过二维数值模拟对1986年6月～1988年12月东海对马暖流水的来源问题进行了初步探讨,结果得出东海对马暖流水的来源基本上分为三种类型:(1)东海对马暖流水主要为东海黑潮水继续北上部分构成;(2)东海对马暖流水由东海黑潮水、东海陆架水以及东海北部黄海大陆沿岸水几部分混合而成;(3)东海对马暖流水几乎全部由东海北部的黄海大陆沿岸水构成。模拟与实测结果基本一致.

模糊多元分析方法及其在对马暖流源区水团和锋面涡旋分析中的应用

本文选用１９８９年４月中日黑潮合作调查的海洋水文、海洋化学和海洋生物等多种指标的观测资料，应用模糊多元分析方法，划分了对马暖流源区（２８°～３２°Ｎ，１２５°～１３０°Ｅ）的水团，分析了对马暖流源区水的来源，并对本研究海区所观测到的类似于墨西哥湾流在流经乔治亚陆架时所产生的锋面涡旋进行了初步分析。此外，文中还把模糊多元计算的结果与实测资料作了对照，计算的结果与观测结果吻合较好。

晚第四纪对马暖流的演化和变动:浮游有孔虫和氧碳同位素证据

在对取自对马暖流影响区的CSH1和黑潮主流轴影响下的DGKS9603孔沉积物中的浮游有孔虫种群以及混合层种Globigerinoides ruber和温跃层种Neogloboquadrina dutertrei的δ18O,δ13C记录的对比分析基础上,探讨了晚第四纪对马暖流的演化和变动.结果表明在40～24cal ka BP的低海平面时期对马暖流消失,然而黑潮仍然存在于冲绳海槽内部,黑潮水体在海槽北部的爬升引起显著的上升流,同时低海平面也使得陆源冲淡水对于海槽北部的影响加强;冲淡水的影响在末次冰期最盛期(LGM)期间达到顶峰,而最低海平面和黑潮的减弱使得LGM期间上升流明显减弱;现代对马暖流的发育始于16cal ka BP左右;冰消期中黑潮对于海槽区影响的加强在中部和北部是同步发生的,伴随其发育过程,黑潮水体逐渐成为对马暖流主要的水体来源;而现代对马暖流的最终形成是在8.5cal ka BP左右,此后这种环流格局相对稳定,从水体组成上而言现代对马暖流水体主要来源于黑潮主干;距今3.0cal ka BP左右,可能是在冬季风强化和黑潮减弱的背景下,对马暖流流径发生了一次偏转,导致冷水团影响加强.

黄海暖流源区附近温盐结构及其季节变化

为探究不同季节下黄海暖流在源区的状态,利用韩国海洋数据中心(Korea Oceanographic Data Center)发布的水文数据,对黄海暖流源区附近温盐结构及其季节变化进行了分析。结果表明:年平均状态下对马暖流在济州岛东南存在向西向入侵的趋势,其入侵存在明显的季节变化:秋季最强,冬、春季开始减弱,夏季最弱。济州岛西侧,约在33°30′N、125°30′E处存在一支伸向西北的高盐舌,该高盐舌盐度同样具有明显的季节变化:冬季最强,春季开始减弱,夏季降至最低,秋季盐度开始缓慢回升。黄海区盐度的变化要滞后于对马暖流区盐度变化。冬季朝鲜沿岸水南下入侵程度最强,能到达34°N以南的位置。

24ka来冲绳海槽北部沉积物来源的高分辨率常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽北部24ka来柱状沉积物的常量元素组成特征及其物源和古环境指示意义,对PC-1孔进行了402个常量元素和粒度及344个浮游有孔虫氧同位素的综合分析,其平均样品分辨率高达百年时间尺度。结果表明:沉积物中的主要常量元素含量表现出明显的3段式垂向变化特征,并记录到了7.3和12.7cal.kaBP时的两次火山事件;物源判别图解及R型因子分析则揭示出主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近陆源物质输入,而热液活动和海洋生物沉积作用及火山物质的影响较小。特别是不同陆源物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,与海平面波动及对马暖流形成演化间具有良好的耦合关系,但期间的典型古气候事件却并未明显改变沉积物中的陆源物质组成,从而为揭示24ka来冲绳海槽北部地区陆源物质输入演化历史,及其主要控制因素提供了新的高分辨率资料。

冲绳海槽北部表层沉积物中的钙质超微化石及其环境特征

为探讨冲绳海槽表层沉积物中钙质超微化石的分布规律及其影响因素 ,对海槽北部槽坡区 ( 2 9°5 8.33′— 31°31 .2 3′N ,1 2 7°39.5 5′— 1 2 8°5 9.61′E) 34个表层样品进行了分析和研究。共发现 35种钙质超微化石 ,其中优势种为Gephyrocapsaoceanica、Emilianiahuxleyi和Florisphaeraprofun da ;G .oceanica、E .huxleyi等的百分含量变化和特征属种U .tenuis的出现 ,表明该区钙质超微化石组合面貌与东海外陆架相似 ,和东海及南海都属于北太平洋中央水团组合。G .oceanica的含量与海水营养盐存在一定的关系 ,但两者之间并不存在明显的正相关性 ;暖水分子U .irregularis、U .sibogae和O .fragilis的较高含量和冷水分子G .caribbeanica和Calcidiscusleptoporus的较低含量 ,进一步反映该区钙质超微化石的分布受到黑潮及对马暖流的影响 ,其中温度、盐度和表层海水结构性质 ,如海水透明度等因素可能为主要控制因素。

48ka以来日本海Ulleung海盆南部的海洋沉积环境演化

晚第四纪以来伴随底层水含氧量的剧烈变化,浅色和深色沉积层的交替出现是日本海半远洋沉积物的主要特征。沉积特征分析表明,日本海Ulleung海盆南部KCES1孔的沉积物具有四种不同的沉积构造:均质、纹层、纹层状和混杂构造。深色沉积层一般具有纹层和纹层状构造,并且与我国内陆的千年尺度东亚夏季风强弱变化记录有很好的对应关系,表明纹层沉积物也具有千年尺度的变化规律,从而进一步说明了冰川性海平面变化和东亚夏季风波动应该是Ulleung海盆南部底层水溶解氧含量变化的主要原因。在暖期,在东亚夏季风降水相对增强的影响下,低温、低盐的东海沿岸水对日本海表层水体的贡献要大于对马暖流的贡献,日本海水体间的交换减弱,最终造成缺氧的海底沉积环境。在冷期,夏季风强度的减弱(冬季风增强)加快了日本海西北部深层水的生成,Ulleung海盆南部的底层水含氧量高,相应地沉积了具均质构造的浅色沉积物;在末次盛冰期最低海平面时,日本海成为一个封闭的海盆,降雨量高于蒸发量,水体出现分层,底层水处于停滞缺氧状态。自距今17.5 ka(日历年,下同)以来底层水含氧量较高,对马暖流逐渐成为影响日本海海洋沉积环境的主要因素。Ulleung海盆南部底层水的含氧量在YD期间有一定程度的降低,东海沿岸水的短暂强盛制约了深层水的流通。自距今10.5 ka以来对马暖流强盛,日本海海底处于富氧的沉积环境。

日本海环流研究综述

日本海作为东北亚地区最大的边缘海,是西北太平洋上的重要海区。由于特殊的地理位置和复杂的地形,使得日本海的环流结构呈现独有特征,如日本海内的亚极地锋现象,复杂多变的涡旋,北部形成的深水团等。概述了日本海环流状况,着重介绍了对马海峡、郁陵海盆环流情形和日本海特征水团;总结了目前仍存在的争议问题,如对马暖流源头、对马暖流空间结构等;指出了目前日本海尚待解决的科学问题,如对马暖流流量的长期变化及其原因、东韩暖流消失现象及其机制、日本海特征水的传播路径及其影响因素、日本海的某些变化产生原因及其与全球变化的响应等。

黑潮及邻近海域铯-137的分布

1986年5-6月,在黑潮及其邻近海域(28°28′—36°31′N,126°29′—145°00′E)调查了^(137)Cs的活度分布。从采集34个站区表层水样的分析结果表明,^(137)Cs的活度范围为(0.55—7.6)×10^(-2)Bq/L,平均值为2.43×10^(-2)Bq/L,^(137)Cs的分布趋势是本州东南部海区^(137)Cs放射性水平略高于日本南部海区和东海东北部海区,海水中^(137)Cs的活度与盐度之间没有明显的相关关系。