琉球海流的起源及其对东海的入侵和影响

The Ryukyu Current is an important western boundary current in the North Pacific. It not only plays an important role in the global circulation of water, heat and materials, but also deeply impacts the dynamic environment in the East China Sea by directly intruding into the East China Sea. In the downstream region north of Okinawa Island, the temporal and spatial variations of the Ryukyu Current have been well studied; however, in the upstream area current variations remain unknown due to the lack of observations. To begin filling this knowledge gap, we will, with international cooperation, conduct a 2-year long mooring-array study. Simultaneously, we will also analyze data from historical investigations, ARGO data, satellite remote sensing data, and numerical simulations. In addition to quantifying the temporal and spatial variations of the Ryukyu Current in the upstream area, we will attempt to clarify its origin and formation mechanisms. Moreover, we will study the following: the temporal and spatial variation of the current's intrusion into the East China Sea through important channels along the Ryukyu Island chain (such as the Kerama Gap); the dynamic mechanisms of the intrusion; and the intrusion's influence on the environment in the East China Sea. Finally, we will evaluate the effect of the Ryuku Current's water and heat on the Kuroshio and the East China Sea. This project will significantly impact the research on the western boundary current in the Northwestern Pacific. Furthermore, our research has practical importance in terms of the ocean environment, fisheries, and naval military activities in the East China Sea.

琉球海流是西北太平洋一支重要的西边界流，不仅在全球水量、热量和物质循环中起重要作用，而且还通过入侵东海对东海的海洋动力环境产生重要影响。目前对琉球海流在冲绳岛以北的下游海区的时空变化已经基本清楚，但琉球海流上游海区还几乎是一个观测的空白区域。本项目计划通过国际合作，在琉球海流上游海区进行为期2年的锚系阵列观测，并结合历史调查资料、Argo浮标资料、卫星遥感资料和数值模式研究，分析琉球海流在其上游海区的时空变化, 了解琉球海流的形成区域和过程,力争阐明琉球海流起源的动力机制；同时分析研究琉球海流通过庆良间水道等重要通道对东海入侵的时空变化，阐明琉球海流入侵东海的动力机制；评价琉球海流的水量和热量在黑潮中所起的作用，分析琉球海流入侵对东海海洋动力环境的影响。本项目的顺利实施对北太平洋西边界流的研究具有重要的科学意义，并且，对我国东海的海洋环境、渔业及海军军事活动都有较大的现实意义。

琉球海流是北太平洋的一支重要的西边界流，弥补了日本四国以南黑潮流量和东海黑潮流量之间的差，是一只可以和黑潮相匹敌的海流。虽琉球海流流量小于黑潮，但因琉球海流的潜流结构，其营养盐输送量和黑潮相当。此外，琉球海流受中尺度涡影响强烈，其中通过涡旋与琉球海流、涡旋与黑潮的相互作用使琉球海流和黑潮发生变异，并影响东海及我国近海。因此，有关琉球海流的研究对我国近海海洋动力环境、全球气候变化及海洋物质循环具有重要的科学意义。.项目组与日本鹿儿岛大学、韩国海洋科学技术研究院（KIOST）和韩国仁荷大学于2015年至2017年间实施了3个合作航次，在宫古岛附两侧的黑潮和琉球海流断面布放和回收了CPIES、ADCP以及海流计潜标阵列，并进行走航ADCP和CTD/LADCP观测。基于以上观测资料反演得到了琉球海流的流速流量及其时空变化，发现了稳定的琉球海流次表层流核结构，确认琉球海流起源于宫古岛西南的上游海区。在此基础上，利用再分析数据、Argo和高度计数据分析了琉球海流上游海区的流速结构，给出了琉球海流起源的新科学猜想。当黑潮进入东海时，因宜兰海脊的阻碍，在次表层形成了较强的黑潮东分支，并形成了琉球海流的次表层流核。琉球海流北上时，北太平洋副热带环流不断汇入进来，表层经琉球岛链间的海峡进入东海，而次表层部分在琉球岛链阻挡下随琉球海流向北，增强次表层流核。此外，台湾以东海区单个涡旋或偶极子涡对的结构通过影响黑潮的分支形态，对琉球海流的起源产生重要影响。另外我们还通过大量的历史观测资料，分析了黑潮、琉球海流和琉球岛链两侧水交换的过程，阐明了中尺度涡旋影响岛链两侧水交换的机制。项目共发表SCI论文23篇，全面完成了项目所提出的研究目标和研究任务。.本项目揭示了琉球海流在上游海域的时空变化规律，阐明了琉球海流起源的过程和动力机制，解决了长期以来悬而未决的关键科学问题。研究结果丰富了北太平洋环流特别是西边界流的认知，具有重要的科学价值和意义。