东海水团特征及黑潮与东海陆架水交换研究

发布时间：2019-09-13 05:02

【摘要】：东海水团的消长过程、台湾暖流水的季节变化、东海黑潮流量的变异以及东海陆架水交换过程，这些都是影响东海海洋环境状况、物质和能量输运的关键过程。因此，对这些关键海洋现象及其机制进行系统的研究具有重要的科学意义。本文基于大量的历史观测资料和数模结果，对东海相关海洋现象的演变机制进行了系统研究；利用实测温、盐资料研究了东海水团的季节变化特征，并从动力学和热力学的角度分析其变化机制，并在水团分析的基础上，结合数模结果，探讨了台湾暖流水的体积及其来源的季节变化特征；利用日本气象厅近50年来PN断面的观测资料，研究了东海黑潮流量的年际和年代际变化特征，并讨论了它与太平洋年代际振荡（PDO）和经向风异常的关系；利用高分辨率的数值模式ROMS模拟了东海气候态的环流系统，并分析了东海各主要水道的水量、热量和盐量输运的季节变化特征。得到的主要结论如下：（1）给出了东海水团的四季分布情况，并揭示其消长变化规律及其主要的影响因素。结果表明，在东海600m以浅海域，夏季主要存在陆架沿岸水、东海表层水、东海深层水、黑潮表层水、黑潮次表层水、黑潮中层水、黄海表层水和黄海底层水8个水团；而冬季，由于偏北风的增强和垂向混合的加强，黑潮次表层水、东海深层水和黄海底层水随之消失，只存在黑潮表层水、黑潮中层水、东海表层水、陆架沿岸水和黄海表层水5个水团。黑潮次表层水、东海深层水和黄海底层水是季节性水团，只存在于4月至9月间。陆架沿岸水、东海表层水和黑潮表层水的温度和盐度具有十分显著的季节变化特征。风是影响东海水团范围季节变化的最主要因素，它控制着闽浙沿岸流、台湾海峡流的强度，同时还控制着黑潮及其分支的入侵强度。总而言之，风、黑潮及其分支是影响东海主要水团变化的动力学因素，而海表热通量和淡水通量则是影响水团温盐特性变化的重要热力学因素。（2）系统地研究了台湾暖流水体积的季节变化特征，并阐述了其来源组成。结果表明，台湾暖流水是东海陆架海域最重要的水团，它的体积具有冬季最大（13746立方公里），秋季最小(11397立方公里)，夏季(13165立方公里)、春季（12553立方公里）次之的特点。在秋、冬季，台湾暖流水主要来源于台湾东北部黑潮水的入侵；而在春、夏季，台湾暖流水分为台湾暖流表层水和台湾暖流深层水，其表层水是由来自台湾海峡的暖流水和台湾东北部入侵的黑潮表层水混合而成的，而其深层水则来源于台湾东北部的黑潮次表层水。暖半年期间（4月9月），台湾海峡北上的暖流水是台湾暖流水的主要来源。在49月间，台湾海峡表层暖流水的输送量分别为0.62Sv、0.83Sv、1.05Sv、1.67Sv、1.27Sv和1.04Sv（1Sv=106m3/s）。显然，台湾海峡暖水对台湾暖流水的贡献在7月达到最大，为1.67Sv，占28N断面台湾暖流表层水的56.5%。（3）揭示了东海黑潮流量的年际和年代际变化特征。东海黑潮流量基本服从正态分布，主要集中在19-33Sv范围内，其多年平均值为24.30Sv；流量的季节变化主要表现为夏强（25.91Sv）秋弱（24.27Sv）。最大熵谱分析表明,东海黑潮年平均流量的主周期依次为5.3a、24.9a和3.6a。显然，黑潮流量不仅存在着3-5a的年际变化，而且还具有约25a的年代际变化。季平均和冬、夏季东海黑潮流量均有长期的线性增强趋势，在1956-2005年间它们分别增加了8.73Sv、9.86Sv和9.38Sv。相关与合成分析结果表明，黑潮源区和东海黑潮流域上空的经向风异常是黑潮流量年际变化的重要影响因素，而PDO则对黑潮流量的年代际变化有重要作用。（4）构架了比较完整的东海环流系统。利用模拟结果，分析了东海及邻近海域各主要水道的水量输运、热量输运和盐量输运的变化特征。结果表明：东海的水交换过程具有明显的季节变化特征。从流量的角度来看，台湾海峡、台湾西表岛之间水道和西表岛冲绳岛水道是海流流入东海的三个主要水道，而冲绳岛奄美大岛、吐噶喇海峡、大隅海峡、济州岛东部和济州海峡是流出东海的水道；它们的年平均流量分别为1.06Sv、20.49Sv、3.2Sv、-0.67Sv、-20.59Sv、-0.30Sv、-2.37Sv、-0.67Sv和-3.05Sv（向内为正）。对比发现，东海与相邻海域各主要水道的水量输运、热量输运和盐量输运均具有相似的季节变化趋势，其最大值往往都出现在夏季（7月或8月），最小值一般都出现在冬季（1月或2月）。通过对热量输运的分析，发现东海是一个热源（0.172PW，1PW=1015W），它在全球大气海洋系统热输运和平衡过程中起着不可忽视的作用。
【图文】：

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海的地，等深线分为两最大宽度陆架的窄和北我国海60 m 水深三角洲东南边海大陆图 1地形与我国大线基本呈 S两个区域：西度达到 640东北部与朝缓、南陡的海岸线平行，深为界，又洲覆盖，水下边缘处有一些陆架的外缘便.1 东海地形大陆的地形W-NE 向分布西部大陆架浅km，大陆架朝鲜海峡相的特点。等深其平均水深又把东海大陆下地形复杂些水下高地便是东海大形示意图(摘自形有些相似，布，，平均水浅水区和东架面积约为相连，而其西深线分布，深为 72 m，陆陆架分为东杂，坡度稍陡地、岛屿和岩大陆坡，其范自中国海洋大即为西北深约为 370东部大陆架深52.99 万西南部则与在长江口外陆架外缘坡东、西两部分陡；东部为岩礁。范围为南起宽 40 50 k大学)高、东南低0 m。根据海深水区。东km2,占东海南海大陆架外以弧状向坡折处水深为分：西部为为外陆架，地台湾东北端低，由西海底地形东海大陆海面积的架相连，向海突出为 140 为内陆架地势平端，向东

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东海的盐度高于黄海和渤海，年平均值约为 33.00，在 34.00 以上，而长江口附近的盐度则最低，一般分布取决于高盐的黑潮水及低盐的沿岸水的消长运动向。东海东北部为对马暖流及其分支的高盐水所占据：一支由济州岛西南侧向西深入黄海；另一支伸向朝西北部为苏北沿岸低盐水的南下扩散区，也呈舌状向高盐的黑潮水所控制，其高盐水舌清晰可见。东海西岸南下，在浙闽沿岸区域形成带状低盐区。台湾暖流间，其高盐水舌由南向北延伸，其前锋可到达长江口下层。由此可见，东海陆架海域的水系结构比较复杂，往往是几种海水交汇的区域。台湾以东海域终年为盐度的年平均值约为 34.5 。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P731.16;P731.2

【参考文献】