西北太平洋的中尺度涡活跃,这些中尺度涡源源不断地向西传播,撞击吕宋-台湾岛以东的西边界强流黑潮,显著影响着黑潮流速和路径的同时,涡旋自身的三维结构也逐渐演变并最终消亡。目前对台湾岛以东中尺度涡在与黑潮相互作用时的演变过程已有较多研究,但对吕宋岛以东中尺度涡的演变过程及其与前者的异同尚不清楚。本文基于1993~2019年的卫星高度计数据和1/10°×1/10°分辨率的OFES(ocean general circulation model for the earth simulator)模式数据,对源自太平洋内区的中尺度涡西传撞击吕宋岛和台湾岛以东黑潮时的涡旋三维结构的演变过程进行了对比分析。结果表明,台湾岛和吕宋岛以东的中尺度涡都存在接触、变形、拉伸、耗散4个阶段。平均来讲,台湾岛以东的中尺度涡强度较强,与黑潮相互作用的时间也较长。台湾岛(吕宋岛)以东的气旋涡和反气旋涡与黑潮相互作用的时间分别为39(33)和54(24)d,即气旋涡(反气旋涡)衰减较快。在水平方向上,中尺度涡撞击台湾岛以东黑潮后逐渐变成东北-西南方向倾斜的椭圆,而在撞击吕宋岛以东黑潮后,中尺度涡椭圆主要在南北方向上拉伸。在垂直方向上,台湾岛以东的气旋涡(反气旋涡)中心随深度向西南(西北)方向倾斜,且倾斜程度随时间逐渐减小,而吕宋岛以东中尺度涡的垂向倾斜不明显。此外,在这两个研究海区,气旋涡(反气旋涡)均会导致黑潮流速的减弱(增强),并且由于黑潮急流的阻挡作用,中尺度涡都会引起黑潮两侧的海表面高度和次表层温度呈现跷跷板式的变化。
黑潮是北太平洋副热带环流系统的一支重要的西边界流。前人对不同流段黑潮的季节和年际变化进行了诸多研究,然而基于不同数据所得结论仍存在差异,尤其是不同模式计算所得流量差别很大,而且以往研究往往着眼于某一流段,对不同流段黑潮变化之间的异同及其原因涉及较少。本文基于卫星高度计数据,评估了OFES(Ocean generalcir culation model For the Earth Simulator)和HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)两个模式对吕宋岛和台湾岛以东黑潮季节与年际变化的模拟能力,进而对两个海域黑潮变化的异同及其物理机制进行了分析。结果表明:HYCOM模式对黑潮季节变化的模拟较好,而OFES模式对黑潮年际变化的模拟较好。吕宋岛以东黑潮和台湾岛以东黑潮在季节与年际尺度上的变化规律均不相同,且受不同动力过程控制。吕宋岛以东黑潮呈现冬春季强而秋季弱的变化规律,主要受北赤道流分叉南北移动的影响;而台湾岛以东黑潮呈现夏季强冬季弱的变化特点,主要受该海区反气旋涡与气旋涡相对数目的季节变化影响。在年际尺度上,吕宋岛以东黑潮与北赤道流分叉及风应力旋度呈负相关,当风应力旋度超前于流量4个月时相关系数达到了-0.56;而台湾岛以东黑潮的流量变化则受制于副热带逆流区涡动能的变化,且滞后于涡动能9个月时达到最大正相关,相关系数为0.44。本研究对于深入理解不同流段黑潮的多尺度变异规律及其对邻近海区环流与气候的影响具有重要意义,同时对于黑潮研究的数值模式选取具有重要参考价值。
