吕宋海峡黑潮形变的时空分布特征和形成机制

【摘要】：吕宋海峡深度约2500m,宽度跨越3 个纬度,是黑潮沿太平洋西边界北上途中遇到的一个明显的边界豁口,在这里黑潮失去陆坡支持而发生一系列动力学和运动学性质的改变,我们称其为黑潮的形变。对该形变的研究是对海洋西边界流理论的有益的补充和完善。吕宋海峡又是南海与大洋相互作用的主渠道,作为太平洋最强的一支西边界流的黑潮在流经吕宋海峡时形变的程度和规律,对南海北部环流及其变异有十分重要的影响。研究吕宋海峡处黑潮形变的时空变化特征,揭示黑潮在吕宋海峡处形变的动力机制,不仅会补充和发展目前海洋环流的西边界流理论,也会为进一步确定南海海洋环流及其在东亚季风的变化中所起的作用研究奠定基础。 目前国内外对该问题的研究有三种不同的观点:1)黑潮以分支的形式深入南海;2)黑潮以流套的形式进入南海,并有涡旋从黑潮主体中分离后进入南海;3)在吕宋海峡处黑潮锋向南海弯曲,但没有明显的黑潮分支进入南海。目前国内外对这三种不同的观点都没给出合理的物理机制。本文在前人工作的基础上,利用了最新的卫星遥感资料和海洋调查资料,通过数值模式的数值实验,得到了以下前人没有得到的创新成果:发现在吕宋海峡处黑潮的形变随时间变化,并伴有反气旋涡周期性地从黑潮主体中脱落;提出并证明了吕宋海峡黑潮锋附近的锋面不稳定是反气旋涡从黑潮弯曲中脱落的主要机制;确定了对黑潮弯曲周期性变化以及反气旋涡脱落有重要影响的物理因素是黑潮流量的大小及冬季南海局地环流。 根据美国的POCM 模式结果和客观分析资料(SODA)的气候平均海平面高度场,发现在气候平均状态下,在吕宋海峡处存在黑潮向南海的弯曲,黑潮弯曲的影响范围可达到118°E 附近。并对长达7 年的TOPEX/ POSEDIENT-ERS(T/P-ERS)卫星高度计资料进行了分析,发现在吕宋海峡处黑潮弯曲程度随时间变化,并伴有反气旋涡周期性地从黑潮主体中脱落;黑潮的形变过程大致可分为以下三个阶段:在第一阶段,黑潮向南海有一定的弯曲,但弯曲程度不大,