On Structure and Temporal Variation of the Bifurcation Current off the Kii Peninsula

The Kii Bifurcation Current is often found along the southwest coast of the Kii Peninsula, and its frequency of occurrence reaches about 70% in the period from 1988 to 1996 (Takeuchi et al., 1998a). In order to clarify the structure and short-period variability of the Kii Bifurcation Current, detailed observations were made four times on board the R/V Seisui-maru of Mie University on October 29–31, 1996, on June 24–26, 1997, October 14–16, 1997, and December 3–4, 1997. The measured horizontal structure of the Kii Bifurcation Current indicates that the eastern portion of the Current (eastward flow near Cape Shionomisaki) consists of a part of the current zone of the Kuroshio. It is shown that the current structure, including the Kii Bifurcation Current in the vicinity of Cape Shionomisaki, is stable when the Kuroshio is flowing in a stationary straight path, but that the current structure is considerably changed when small-scale eddies pass by the cape. Such short-period variation can be monitored by using the daily variation of the sea level difference between Kushimoto and Uragami. In particular, in the case of October 29–31, 1996, when an eminent small-scale eddy passed by Cape Shionomisaki, and when the Kuroshio axis tentatively moved southwards about 50 km apart from the coast, the Kii Bifurcation Current seems to have disappeared.     

Prediction of slope water intrusion into the Kii channel in summer

Intrusions of the warm, oligotrophic surface slope water (SSW) and the cold, nutrient-rich bottom slope water (BSW) from the continental slope influence the annual variations in water temperature and nutrient concentrations in the Kii Channel in August. In order to evaluate the relationships between both these intrusions and the distance of the Kuroshio axis from Cape Shionomisaki (Kuroshio distance), a Distance-Intrusion-Diagram (DID) for temperature, which can reproduce the vertical temperature profile of the channel, was constructed by analyzing the temperature and Kuroshio distance records in August for 1967–2001. DIDs for nutrients (nitrate and phosphate) are also constructed by using the relationship between the nutrient concentration and water temperature. The only explanatory variable in the DIDs is the Kuroshio distance. The DID for temperature predicts that the SSW occupies almost the entire water column when the Kuroshio approaches Cape Shionomisaki (Kuroshio distance = 18.5 km). When the Kuroshio distance lies in the range 18.5–74 km, the BSW thickness increases proportionally to the Kuroshio distance increment while the SSW thickness decreases. The BSW occupies the largest portion of the channel when the Kuroshio distance is 74 km. Further, beyond 74 km, the BSW thickness reduces gradually. Yearly variations in the temperature and concentrations of nitrate and phosphate were hindcast with the DIDs. The results revealed that the Kuroshio distance contributes 70%, 35%, and 30% of the variances in temperature, nitrate concentration, and phosphate concentration, respectively.     

黑潮近岸分支流在2017年9月与2019年9月差异的研究

通过对比2017年9月和2019年9月的温盐大面观测数据,发现东海陆架上黑潮近岸分支流的路径在两次观测中存在显著差异。2019年9月黑潮近岸分支流中上游的路径相较2017年9月明显的东向偏移,造成黑潮次表层水入侵东海近岸海域的强度较弱。为了探究黑潮近岸分支流的上述显著年际差异的原因,利用卫星高度计数据和再分析风场数据,通过分析大面观测同期的绝对海表动力高度、地转流场以及海表风场的差异,阐述了黑潮近岸分支流路径产生显著年际差异的动力机制。2019年8—9月东海海表较2017年8—9月盛行更强的西南向沿岸季风,强的西南向沿岸风通过埃克曼输运促使水体向岸堆积并在近岸区域沿岸西南向堆积。因此,2019年8—9月东海近岸海域的跨岸方向压力梯度与2017年8—9月相比较小而沿岸压力梯度则较大。2019年8—9月,受压力梯度分布的影响,东海近岸海域产生西南向的沿岸地转流和离岸地转流。其中西南向的沿岸地转流会在底部生成离岸的底埃克曼流,离岸底埃克曼流和离岸地转流共同抑制了黑潮近岸分支流的向岸入侵。这导致2019年9月黑潮近岸分支流的路径向东偏移,黑潮次表层水入侵浙江近海及长江口区域的强度随之减弱。通过分析研究实际观测案例,阐述了风影响黑潮近岸分支流入侵东海近岸海域的动力机制,同时明确指出海表风场会从黑潮近岸分支流的中上游区域改变其路径,进而对黑潮入侵东海近岸海域产生重要影响。     

基于20年卫星高度计数据的黑潮变异特征分析

本文基于改进的特征线方法,利用1992~2012年间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,并对黑潮沿轴速度、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0.95m/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,黑潮的沿轴速度、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。     

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。     

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。     

1991-2011年东海黑潮PN断面流结构与季节变化分析

基于日本海洋信息中心提供的东海黑潮PN断面CTD资料,本文采用动力高度法计算了1991-2011年间90个航次的断面流速,并对流场结构、最大流速、流幅和流量进行了统计分析。结果表明:东海黑潮PN断面流场存在单核、双核、多核3种结构;其中单核结构出现的概率为50%,双核结构为39%,多核结构为11%。东海黑潮的流结构存在显著的季节变化:秋季多核结构所占的比重为4个季节最大,平均流核数最多;冬季主要为单核结构,平均流核数最少;夏季和春季则没有明显的倾向性,单核、双核、多核3种结构出现概率相近,平均流核数介于秋季和冬季之间。其次东海黑潮的流量也存在显著的季节变化:冬季与夏季最强,秋季最小,春季居中。最后东海黑潮的最大流速和流幅也存在季节变化:夏季最大,秋季最小,春季和冬季居中。     

Argos漂流浮标的若干观测结果

表层漂流浮标是一种利用Argos卫星系统定位与传送数据的海洋观测设备,它可以利用Lagrangian法则连续观测表层海流及表层水温。文章利用近年在南海和西太平洋投放的部分卫星跟踪表层漂流浮标所取得的观测资料,分析观测海域的表层海流特征及其漂移路径上的温度变化,得出以下结果。(1)由浮标的漂移轨迹看出,黑潮表层流路年际变异相当大。(2)2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,似无西北太平洋表层水深入南海的迹象;夏季南海表层水由南海流出经吕宋海峡汇入黑潮主干。(3)秋季台湾东北海区存在一个强反气旋涡,空间尺度约270km。(4)黑潮主干在秋末冬初经过东海时明显呈弯曲流动,并形成许多小尺度的气旋式涡。(5)在九州西南海域,黑潮表层流并无分支北上进入对马暖流区。(6)2003年春季,黑潮在日本以南的弯曲不明显,并伴随有冷、暖涡产生,暖涡的强度和空间尺度都要比冷涡大得多。(7)由漂流浮标观测得到的的表层海水的温度分布明显呈日变化和季节变化的特征。在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,表层水温对应出现高或低温区;但出现在台湾以东的低温区则与此时期的台风过境有关。     

Argos表面漂流浮标在黑潮区的若干观测结果

利用近几年国家海洋局第二海洋研究所及国家海洋技术中心在南海和西北太平洋海域布放的部分卫星跟踪表面漂流浮标所取得的观测资料,分析了浮标流经海域的表层海流特征及浮标漂移路径上水温的变化。结果表明:2003年1月,黑潮表层水有入侵南海的趋势,夏季南海表层水经吕宋海峡流出,汇入黑潮主干;夏末冬初,黑潮主干经过东海时明显呈弯曲流动;2003年春季,日本以南海域黑潮弯曲不明显;台湾东北部海域存在一个强反气旋涡;表层海水的温度日变化和季节变化明显,在浮标漂移路径呈反气旋或气旋式转动的区域,对应出现了表层水温的高、低温区。     

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 ,地形对锋面起到稳定作用     

利用拉格朗日方法探究黑潮近岸分支流在2019年春季的起源深度

基于ROMS（regional ocean modelling system）模式模拟出2019年春季东海以及临近海域的环流结构和温盐分布。利用拉格朗日方法定量地研究了2019年春季黑潮近岸分支流在台湾以东起源的深度在100-450 m范围内,平均深度约260 m。通过针对台湾海峡流和台湾以东黑潮强度的敏感性实验,进一步得出结论,增大（减小）的台湾以东黑潮流速会减小（增大）黑潮近岸分支流的强度。而增大（减小）的台湾海峡流流速会增大（减小）黑潮近岸分支流的强度。同时,增大（减小）的台湾以东黑潮流会减小（增大）黑潮近岸分支流起源的平均深度。增大（减小）的台湾海峡流流速也会减小（增大）黑潮近岸分支流起源的平均深度。相关结论可为台湾东北黑潮入侵东海变化规律的研究提供参考。     

Sea level response to wind field fluctuation around the tip of the Izu Peninsula

The mechanism of a characteristic sea level response (barotropic coastal ocean response) to wind field fluctuation around the tip of the Izu Peninsula observed during the middle of December 2000 to the middle of January 2001 was investigated based on three types of numerical experiments using the Princeton Ocean Model with various parameters. The response was characterized by the relaxation of sea level falling (rising) during eastward upwelling (westward downwelling) favorable wind regime. Analyses of quasi-realistic numerical model results in terms of the vertically integrated momentum balances and vorticity balance for the barotropic mode revealed that: 1) development/abatement of two anomalous circulations generated around the tip of the Izu Peninsula controls the sea level response through the acceleration/deceleration of a quasi-geostrophic barotropic coastal current between the circulations; 2) nonlinear vorticity advection by the Kuroshio Current and by the coastal current, coupled with vorticity diffusion, decelerates the quasi-geostrophic coastal current in the latter half of the wind regimes, which induces the relaxation of sea level rise/fall. The results of the quasi-realistic numerical experiment suggest that an analysis of the vorticity balance for the barotropic mode contributes to a better understanding of sea level responses to wind in coastal regions with strong currents and complex topography. In addition, a numerical experiment with idealized spatially uniform density stratification and a quasi-realistic wind field shows that if the Kuroshio Current had been shifted far offshore from the Izu Peninsula during the observation period, westward propagating continental shelf waves would have controlled the coastal sea level response.     

台湾暖流起源的研究

根据台湾东北海域的水文资料分析,作者对台湾暖流起源提出以下看法:台湾暖流起源于黑潮分支和台湾暖水,黑潮分支为主要源泉。台湾暖流的深层水完全来自黑潮分支的深层水,不具有暖流性质,而其上层水是由黑潮分支的上层水和台湾暖水组成。由于台湾暖水有明显的季节变化,与此相应,台湾暖流也发生相应的变化。     

横穿黑潮锋断面的流场结构

基于一组简化了的运动方程组,在充分考虑底Ekman层作用的情况下,提出一种横穿锋面的断面上流场结构的计算方法。应用该方法对东海横穿黑潮锋的不同断面上的流场（1989－1990年资料）进行计算。结果表明,黑潮锋左侧（向岸侧）存在较强的上升流,而锋区右侧（离岸侧）表现为海水的下降运动。垂直流速为（1－20）×10－3cm／s的量级,而横穿锋面方向的水平流速为1－3cm／s,其中以夏、秋季跃层附近最强。在陆架坡折处,上升流转向陆架。同时,还分析了正压场和斜压场对这种流场的不同贡献,认为在黑潮区,正压场起主要作用;而在内陆架区,斜压场则变得重要。将计算的流场与硝酸盐的分布比较表明,两者有较好的对应关系。     

1994/1995ENSO事件及1996年热带太平洋海洋和大气状况的诊断与预测

本文主要根据美国ＮＯＡＡ等单位出版的“ＣｌｉｍａｔｅＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓＢｕｌｅｔｉｎ”（ＣＤＢ）资料，对最近刚结束的１９９４／１９９５ＥＮＳＯ事件以及１９９６年现状和发展趋势作一分析和描述。结果指出，１９９４／１９９５ＥＮＳＯ事件是１９８８／１９８９反厄尔尼诺结束以来发生的第３次ＥＮＳＯ事件，随着这次事件的结束，日更线附近以东至南美沿岸，结束了持续５ａ多的暖期，这在过去百多年中是空前的，而开始进入冷期，并已持续近１ａ。根据统计和数值模式预报，冷状态仍将持续，至少到１９９６年年底前后。     

深海海面目标单水听器被动测距方法与验证

基于射线理论分析了在深海情况下海面声源产生声场的频率-距离干涉结构,给出了影区内声场频率-距离干涉结构的近似理论表达式,分析得到影区内声场频域干涉周期随收发距离的增加而增大、随着接收水听器深度的增加而减小。因此由单水听器记录的声场干涉结构即可实现被动声源距离估计。在南海深海实验中观测到海面宽带噪声源在声场影区形成的声场干涉结构,对实验获得声场干涉结构的处理结果验证了深海声场影区干涉结构用于被动声源距离估计的有效性。与传统的匹配场被动定位方法相比,该方法不需要已知海底声学参数和大规模的拷贝场计算。