黑潮入侵台湾海峡的季节和年际变化及其物理机制研究

发布时间：2019-01-11 18:52

【摘要】：作为高温高盐的暖流,黑潮由于其突出鲜明的水文特点,对台湾海峡的水文环境以及生态系统具有极其重要的影响。但目前为止,有关黑潮对台湾海峡的入侵及其对生物地球化学的影响多是定性分析的研究,而无定量分析的研究。本文旨在根据HYCOM模型数据,并结合现场走航CTD资料以及同期NCEP风场资料,定量分析黑潮入侵台湾海峡的季节和年际变化规律及其物理机制。对历史航次资料的分析结果显示,除了夏季,其余各季节在台湾海峡中均存在两大水体,一个是浙闽沿岸流,另一个是黑潮入侵水。而夏季台湾海峡中不存在黑潮入侵水,取而代之的是盐度相对较低的南海水。随后,文章根据HYCOM资料,首先分析了台湾海峡表层温度和盐度的季节变化特征,然后通过分析海峡南部22°N断面以及海峡底层盐度分布,揭示黑潮从南部进入台湾海峡的路径及其季节变化特征。最后通过寻找34.2psu盐度线在澎湖水道断面上所处的纬度位置,建立黑潮入侵指数(KII),定量分析黑潮入侵台湾海峡的季节变化特征,结论是黑潮入侵台湾海峡存在显著季节变化,在入侵强度上:春季冬季夏季秋季。冬季受海峡强劲的东北季风的影响,黑潮入侵被限制;进入春季后,伴随季风的松弛,部分黑潮水体进入台湾海峡,至5月份入侵达到强盛,整个海峡中部被高盐的黑潮入侵水体占据;到了夏季,南海水取代黑潮水进入台湾海峡,海峡水体整体盐度偏低;秋季的情形和夏季类似。在关于黑潮入侵台湾海峡的年际变化研究中,首先使用EOF方法分析KII的年际变化,结果发现KII在2003年最大,而在2008年最小。将KII和Ni?o3.4指数做超前滞后相关分析的结果显示,当Ni?o3.4指数超前KII五个月时,二者相关性达到最大,为0.34,说明ENSO事件会影响5个月之后黑潮入侵台湾海峡的程度。随后进一步根据Ni?o3.4指数选取响应的厄尔尼诺事件和拉尼娜事件下澎湖水道断面上的盐度分布异常进行合成分析,其结果显示ENSO事件下,澎湖水道断面上盐度分布异常的区域主要集中在表层100米以浅。当厄尔尼诺事件发生时,澎湖水道以及海峡中部的大部分海区盐度表现为正异常,表明此时有更多的黑潮水体进入台湾海峡;而当拉尼娜事件发生时,澎湖水道以及海峡中部的大部分海区盐度表现为负异常,表明此时黑潮水体入侵台湾海峡的程度减弱。对KII和Ni?o3.4指数的小波分析结果显示KII和Ni?o3.4指数均存在46.8个月年际变化周期,说明黑潮入侵台湾海峡的年际变化与ENSO循环有密切联系。KII滞后ENSO信号5个月,说明ENSO同黑潮入侵台湾海峡的年际差异并没有直接联系,而是通过影响其它因素,例如风场,间接作用于黑潮。因此进一步地,文章研究了台湾西南部海域风应力旋度偶极子对黑潮入侵台湾海峡年际变化的影响。对台湾海峡风场和风应力旋度场的EOF分析显示,台湾西南部海域风应力旋度偶极子的分布存在明显季节变化,其分布期主要集中于每年10月至次年4月。为了方便研究,选取澎湖附近海域和高雄附近海域的风应力旋度场作区域平均,二者相减得到WSCI,将WSCI同KII以及Ni?o3.4指数进行超前滞后相关分析发现,当WSCI超前KII三个月时二者的相关性最强,相关系数为-0.22;而当Ni?o3.4指数超前WSCI一个月时二者的相关性最强,相关系数为-0.42。其结果表明ENSO事件确实会对台湾西南部海域风应力旋度偶极子的强度产生影响,厄尔尼诺事件的发生将导致1个月之后台湾西南部海域风应力旋度偶极子强度的减弱,进而导致3个月之后黑潮入侵台湾海峡程度的加强;而拉尼娜事件的发生则会导致1个月之后台湾西南部海域风应力旋度偶极子强度的减弱,进而导致3个月之后黑潮入侵台湾海峡程度的减弱。对KII和WSCI的小波分析显示,二者有相同的频段,且有较好的时间对应关系,说明WSCI确实会对KII的年际变化产生影响。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：国家海洋局第三海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P731.27

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本文编号：2407353