齐继峰;尹宝树;杨德周;徐振华
【摘 要】本文基于日本气象厅1956-2005年间在东海PN断面获得的观测资料,结合NCEP风场资料,研究了东海黑潮流量的年际和年代际变化特征,并探讨了西北太平洋风场和太平洋年代际振荡(PDO)对黑潮流量年际和年代际变化的影响.结果表明,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24.30 Sv(1 Sv=106m3/s);季平均、冬、夏季黑潮流量都存在着显著的年际和年代际变化.东海黑潮流量输送具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. 【期刊名称】《海洋与湖沼》
【年(卷),期】二郎山隧道2014(045)006
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【总页数】7页(P1141-1147)
【关键词】东海;黑潮;经向风;年际变化;年代际变化
【作 者】齐继峰;尹宝树;杨德周;徐振华
【作者单位】pka中国科学院海洋研究所 青岛266071;中国科学院海洋环流与波动重点实验室 青岛266071;中国科学院大学 北京100049;中国科学院海洋研究所 青岛266071;中国科学院海洋环流与波动重点实验室 青岛266071;中国科学院海洋研究所 青岛266071;中国科学院海洋环流与波动重点实验室 青岛266071;中国科学院海洋研究所 青岛266071;中国科学院海洋环流与波动重点实验室 青岛266071
【正文语种】中 文
【中图分类】P731
黑潮是北太平洋的西边界流, 也是世界著名的洋流之一。它起源于菲律宾以东海域, 沿台湾以东流向东北进入东海, 然后穿越吐噶喇海峡流出东海, 最终经日本以南海域汇入北太平洋。黑潮具有流速强、流量大、高温、高盐等特性, 将低纬度海域的高温、高盐水输送到中纬度区域, 从而成为影响北太平洋海洋环境和气候变化的重要因素。通常, 将流经冲绳海槽
区段的黑潮称之为东海黑潮。东海黑潮的存在与变异, 不仅直接影响整个东海及其邻近海域的环流系统和水文状况, 而且对我国东南沿海地区的海洋生态环境、渔业资源等均有显著影响。此外, 东海黑潮流量的年际变化直接影响我国夏季的大气环流和降水(黄荣辉, 1996)。因此, 深入开展黑潮变异机制研究既有重要的学术意义, 又有明显的现实意义。
自20世纪80年代以来, 国内外学者对东海黑潮流量的基本特征和变化规律进行了许多研究, 取得了许多有益的研究成果。管秉贤(1982)基于1955—1979年间的调查资料, 发现东海黑潮流量具有春夏季大、秋冬季小的特征, 而Yuan等(1994)根据1986—1992年的中日黑潮联合调查资料得出, 东海黑潮流量夏季最大, 秋季最小。Ichikawa等(1993)也认为黑潮流量夏季最大。不仅如此, 黑潮流量的季节变化还存在年际差异。刘勇刚等(1998, 1999, 2000)认为, 在1992—1994年间, 东海黑潮流量夏季最大, 秋季最小, 但在1995年却变为春季最大, 夏季最小。此外, 东海黑潮流量还存在明显的年际变化。但由于所用的资料不同, 得到的结果存在较大差异。例如, 张兴法(1981)认为, 东海黑潮流量的主要周期为3a和8—9a, 而Saiki(1982)却认为, 黑潮流量的主周期为8a和5.5a。后来, 汤毓祥等(1994)用稍多一些的资料得出, 东海黑潮流量的主周期为1.8a和8a。由于黑潮热输送变异对我国夏季降水有重要影响(翁学传等,1996; 张启龙等, 1999), 因此东海黑潮热输送的基本特征和变化规律也已引
起了人们的重视。张启龙等(2008)和Zhang等(2012)认为, 东海黑潮热输送存在显著的年际和年代际变化, 并在1976年前后经历了一次气候跃变。
受资料的限制, 以往的研究大都集中在黑潮的季节和年际变化方面, 而对黑潮年代际和长期变化的研究却极少。在年际和年代际尺度上, 黑潮流量的季节差异如何？其驱动机制是什么？这些科学问题迄今尚不清楚, 值得深入研究。显然, 利用更长时间序列的观测资料分析东海黑潮流量的长期变化规律,对预报黑潮变异并研究其对我国近海海洋环境和气候的影响具有重要的科学意义。本文拟利用东海PN断面的长期观测资料和NCEP风场数据, 系统研究东海黑潮流量的年际和年代际变化特征以及长期变化趋势, 并探讨风场和PDO对黑潮流量的影响, 以期为研究西北太平洋变异对我国近海海洋环境的影响提供科学依据。
1 资料与分析方法课题结题报告怎么写
本文采用藤原伊佐美(1981)和日本长崎气象台计算得出的1956—2005年春、夏、秋、冬四季通过PN断面的黑潮流量(图1), 计算零面取为700×102hPa。PN断面位于东海琉球岛的冲永良部岛西北方(图1), 呈西北、东南走向(西起30°30′N, 124°30′E, 东至27°30′N,128°15′E, 与纬度成37°交角), 横切冲绳海槽, 与黑潮主轴垂直, 是东海黑潮中观测
最系统的标准断面, 故而对研究东海黑潮流速和流量变化特征极具代表性。
图1 PN断面示意图, 等值线为水深Fig.1 The location of the PN section
本文选用了1955年1月至2005年12月间美国国家环境预报中心(NCEP)发布的全球再分析风场资料。该资料是将用不同手段获得的气象观测资料进行同化处理研制而成的全球气象资料数据库, 其中包括17层(1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250,200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10hPa)的风速、温度、相对湿度以及位势高度等大气环境参数, 网格点数为144×73, 水平分辨率为2.5°×2.5°, 资料覆盖范围为:90°N—90°S, 0°E—357.5°E。本文选用了西北太平洋(0°N—50°N, 100°E—180°E)850hPa风场资料。
本文使用了美国华盛顿大学提供的太平洋年代际振荡(PDO)指数。PDO指北太平洋20°N以北的月平均SST异常进行经验正交函数分析(EOF)所得到的第一模态的时间系数, 当北太平洋中部SST异常冷而北美西岸SST异常暖, 且北太平海平面气压(SLP)异常低时, 相应的PDO指数为正值, 称PDO暖相位,反之PDO指数则为负值, 称PDO冷位相, 该指数能较好地反映北太平洋大尺度海洋年代际变化特征。
文中还运用最大熵谱分析法分析黑潮流量的主要变化周期, 利用逐步回归分析法研究黑潮流量的长期变化趋势, 并用相关分析法探讨风场和PDO对黑潮流量的影响。
2 东海黑潮流量的基本特征与季节差异
为了便于论述黑潮流量的基本特征, 表1给出了1956—2005年间东海黑潮流量的统计结果。可以看到, 黑潮流量的多年季平均(即春、夏、秋、冬四个季节代表月的平均)值为24.30Sv(1Sv=106m3/s), 标准差为3.58Sv。但流量的季节变幅相对较小, 基本呈现为夏季大、秋季小的季节特征, 这与Yuan等(1994)的结果较为一致。而且, 从图2可以看到, 黑潮流量基本服从正态分布, 流量值主要集中在19—33Sv范围内,其中27—28Sv流量值出现的频率最高, 在178次的观测中共出现了21次。
另一方面, 从表1还可看出, 黑潮流量的季平均最大值为30.83Sv, 出现在2005年, 而最小值为16.56Sv, 见于1957年。在四个季节中, 最大流量值冬季最大, 为35.10Sv(2002年), 夏季次之, 为33.70Sv(2005年), 而春、秋季最小, 均为33.10Sv, 分别出现在1977年和2005年; 最小流量值冬季最小,为6.70Sv(1974年), 夏季次之, 为11.87Sv(1968年),而春、秋季最大, 分别为20.20Sv和18.30Sv, 分别见于1993年和1974年。这表明, 东海黑潮流量的年际变化幅度
非常大, 其中, 季平均最大变幅高达14.27Sv, 而在四个季节中, 冬季流量的变幅最大, 最大变幅高达28.40Sv, 超过了多年平均值, 其次为夏季, 为21.83Sv, 而秋季和春季均较小, 分别为14.80Sv和12.90Sv。
醋酸乙烯表1 PN断面黑潮流量(单位: Sv)Table 1 Kuroshio volume transport on the PN section (in Sv)最小值 最小值时间 最大变幅6.70 1974 28.40 20.20 1993 12.90 11.87 1968 21.83 18.30 1974 14.80 16.56 1957 14.27
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