台湾以东中尺度涡的时空特征及其对黑潮流量与分支结构的影响

Intensive eddy-Kuroshio interactions occur east of Taiwan, leading to large variabilities in the eddy structure as well as the volume transport and flow structure of the Kuroshio. Previous studies have indicated that both the volume transport and the branch pattern of the Kuroshio east of Taiwan are closely related not only to the rotation direction but also to the other features (e.g. position, intensity and etc.) of the eddies. However, some issues on the temporal and spatial characteristics of the mesoscale eddies in this region remain unclear. Also there is still a lack of quantitative statistical analyses and systematical mechanisms on how different mesoscale eddies affect the Kuroshio volume transport and branch structure. Therefore, in this project, a new altimetric transport index for the Kuroshio inflow northeast of Taiwan island will be used in combination with other in-situ and reanalysis data and MITgcm numerical simulation to comprehensively investigate the temporal and spatial variation of the characteristics and three-dimensional structures of the eddies and Kuroshio branches. The impacts of mesoscale eddies with different features on the volume transport and branch structure of the Kuroshio as well as the associated mechanisms will also be examined and explored. These studies are helpful in understanding the dynamical processes of eddy-flow interactions within a deep-sea western boundary region and in improving the prediction of the ocean current system in the study area.

台湾以东海区中尺度涡与黑潮相互作用频繁，一方面引起中尺度涡的结构演变，另一方面影响黑潮的流量与流态结构。已有研究表明台湾以东黑潮的流量与分支流态不仅与中尺度涡的旋转方向有关，而且与中尺度涡的其它结构特征（如位置、强度等）密切相关。但是，目前对该海区中尺度涡的时空特征方面仍有一些问题不太清楚，对于不同的中尺度涡如何影响黑潮流量及其分支结构也缺乏定量的统计分析与系统的机制解释。本项目将综合利用申请人最新由卫星高度计数据构建的台湾东北黑潮入流的最优流量指数与其它观测资料和再分析资料及MITgcm数值模拟，全面分析台湾以东中尺度涡的结构特征及其时空变化，分析黑潮分支的三维结构及其在季节与年际时间尺度上的变化规律，定量统计具备不同结构特征的中尺度涡对黑潮流量和分支结构的影响并系统揭示其中的物理机制。该研究对于深入理解中尺度涡与西边界流相互作用的动力过程，提高对研究海区环流系统的预测能力具有重要意义。

北太平洋副热带逆流海区的中尺度涡源源不断地西传并撞击黑潮，在台湾以东海区，中尺度涡与黑潮相互作用强烈，其中的特征规律及机制都是重要的科学问题。本项目基于观测资料、再分析资料和模式输出资料，以台湾以东中尺度涡的时空分布特征及其对黑潮流量和分支结构的影响为核心展开了一系列研究，取得如下研究成果：通过定量的统计分析发现气旋涡和反气旋涡都能引起台湾东北黑潮入流流量的增强和减弱，而这主要由涡旋引起的上下游的质量辐合与辐散的相对强弱决定的；中尺度涡的极性和经向位置是影响黑潮流量和黑潮分支结构的关键因素；在年际尺度上，影响黑潮流量变化的因素是125°E以西的反气旋涡与气旋涡的相对数目，而非涡旋的相对强度；此外，利用OFES模式数据，拓展分析了黑潮-琉球海流流域涡流相互作用的能量特征。以上研究成果加深了对于中尺度涡与西边界流相互作用过程的理解，促进了对研究海区环流系统变异规律及机制的认知。