黑潮對日本海邊界環(huán)流的影響.pdf

1、黑潮是北太平洋上一支最強(qiáng)的西邊界流，具有高溫、高鹽、流幅窄、流速快、流量大的特征。黑潮的季節(jié)和年際變化會對氣候產(chǎn)生重大影響，對東亞陸架海域的能量、動量和熱量的變化，大中尺度過程的相互作用等都有重要的作用。研究黑潮對東亞陸架海域的作用問題，是深入了解大洋環(huán)流變化對陸架海影響的關(guān)鍵，具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。日本海是西北太平洋上的重要海域。該海域作為一個邊緣海與中俄朝韓日五國陸地領(lǐng)土接臨，周邊有諸多重要軍事港口，其戰(zhàn)略地位的重要性不言而

2、喻。本文在回顧前人研究的基礎(chǔ)上，以對馬暖流為硼究主線，通過資料分析、理論推導(dǎo)結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果分析，重點(diǎn)研究了黑潮對日本海邊界環(huán)流的影響機(jī)制；黑潮在年際變化尺度上對日本海環(huán)流的影響等。 日本海存在北向流動的東、西兩支邊界流。本文提出：黑潮北上流動所造成的南北方向的壓力差為這兩支邊界流的主要驅(qū)動力；提出繞島積分約束、位渦收支積分約束和質(zhì)量守恒約束是形成和維持日本海北上東、西邊界流的主導(dǎo)動力學(xué)機(jī)制的猜想。 利用POM模式，建立

3、了西北太平洋環(huán)流場。在模式驗(yàn)證合理的基礎(chǔ)上，基于繞島積分約束和位渦收支積分約束以及質(zhì)量守恒約束，解釋了對馬暖流進(jìn)入日本海后分東、西兩支邊界流的機(jī)制問題。研究認(rèn)為，進(jìn)入日本海的對馬暖流的流量及其季節(jié)變化主要受制于大洋過程，而非日本海局地效應(yīng)造成。自對馬海峽流入日本海的水體，經(jīng)津輕和宗谷海峽流出日本海，滿足質(zhì)量守恒約束。由于黑潮沿日本島東岸北上流動，在對馬海峽和津輕海峽之間設(shè)定了壓力差，該壓力差為對馬暖流的主要驅(qū)動力。 根據(jù)繞島積分

4、約束，在日本島的西岸同樣感受到此壓力差異，加之沿岸地形效應(yīng)，維持了對馬暖流東分支。而關(guān)于日本海內(nèi)的西邊界流(通常稱之為東韓暖流)，我們用位渦收支積分約束來解釋。進(jìn)入日本海的位渦通量包括地形β效應(yīng)和行星β效應(yīng)兩部分，計算結(jié)果顯示進(jìn)入日本海的凈位渦通量為負(fù)值。沿島嶼邊界位勢渦度積分需要正的位勢渦度來平衡流入日本海的負(fù)位勢渦度，這就需要沿朝鮮半島東岸的邊界摩擦力提供正的位勢渦度--只有一支強(qiáng)的順時針北上的西邊界環(huán)流才能做到這一點(diǎn)。 在

5、機(jī)制研究的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步研究了在黑潮年際變化情況下，對于日本海環(huán)流的影響。利用適合大洋的混合坐標(biāo)模型HYCOM，成功模擬了黑潮的10年際逐月變化情況。在此基礎(chǔ)上，基于繞島積分約束和質(zhì)量守恒約束，研究了黑潮在存在大彎曲和不存在大彎曲的情況下，對對馬暖流進(jìn)入日本海內(nèi)的東邊界流(日本海近岸分支流)的影響機(jī)制，結(jié)果表明：日本以南黑潮流量與日本海近岸分支流的流量存在良好的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)黑潮不存在大彎曲時，日本海近岸分支流強(qiáng)；當(dāng)黑潮存在大彎曲時

6、，日本海近岸分支明顯減弱。 對馬暖流作為日本海的唯一入流，對日本海的環(huán)流、溫鹽度分布等海洋物理過程具有重要影響。通過改進(jìn)的POM模式，嵌套了西北太平洋的HAMSOM模式，建立日本海對馬海峽海域斜壓準(zhǔn)預(yù)報模式，對對馬海峽溫鹽場以及環(huán)流場進(jìn)行高分辨率的數(shù)值模擬。 模擬結(jié)果顯示：對馬暖流遇對馬島阻隔，分為東西兩支進(jìn)入日本海，兩支海流均存在流核。對馬暖流季節(jié)變化明顯，隨著對馬暖流的季節(jié)變化，流核的位置和強(qiáng)弱均發(fā)生變化。對馬暖流在

7、東水道流速比西水道流速大。對馬暖流攜帶的高溫高鹽水從對馬海峽流入日本海，與當(dāng)?shù)乩渌畧F(tuán)相互作用產(chǎn)生對馬海峽處的海洋鋒。海洋鋒存在于濟(jì)州島和對馬島之間，四季皆存在，而且有明顯的季節(jié)變化特征。春夏季鋒面強(qiáng)于秋冬季。 對馬暖流的來源一直眾說紛紜，未有定論。是否存在臺灣.對馬暖流系統(tǒng)?基于POM模式，設(shè)計數(shù)值實(shí)驗(yàn)論證臺灣暖流和對馬暖流的動力關(guān)系。研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了“臺灣-對馬暖流系統(tǒng)”的存在。 初步解釋了臺灣暖流水流向何處以及對