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鍵，具有重要的科學意義和現(xiàn)實意義。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上，以對馬暖流為硼究主線，通過資料分析、理論推導結合數(shù)值模擬結果分析，重點研究了黑潮對日本海邊界環(huán)流的影響機制；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動力；提出繞島積分約束、位渦收支積分約束和質量守恒約束是形成和維持日本海北上東、西邊界流的主導動力學機制的猜想。 利用POM模式，建立

3、了西北太平洋環(huán)流場。在模式驗證合理的基礎上，基于繞島積分約束和位渦收支積分約束以及質量守恒約束，解釋了對馬暖流進入日本海后分東、西兩支邊界流的機制問題。研究認為，進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定了壓力差，該壓力差為對馬暖流的主要驅動力。 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，維持了對馬暖流東分支。而關于日本海內(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。進入日本海的位渦通量包括地形β效應和行星β效應兩部分，計算結果顯示進入日本海的凈位渦通量為負值。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--只有一支強的順時針北上的西邊界環(huán)流才能做到這一點。 在

5、機制研究的基礎上，本文進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模型HYCOM，成功模擬了黑潮的10年際逐月變化情況。在此基礎上，基于繞島積分約束和質量守恒約束，研究了黑潮在存在大彎曲和不存在大彎曲的情況下，對對馬暖流進入日本海內(nèi)的東邊界流(日本海近岸分支流)的影響機制，結果表明：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關系。當黑潮不存在大彎曲時，日本海近岸分支流強；當黑潮存在大彎曲時

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預報模式，對對馬海峽溫鹽場以及環(huán)流場進行高分辨率的數(shù)值模擬。 模擬結果顯示：對馬暖流遇對馬島阻隔，分為東西兩支進入日本海，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?shù)乩渌畧F相互作用產(chǎn)生對馬海峽處的海洋鋒。海洋鋒存在于濟州島和對馬島之間，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，設計數(shù)值實驗論證臺灣暖流和對馬暖流的動力關系。研究結果進一步驗證了“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