岛屿对于吕宋海峡“豁口”黑潮流态迟滞现象影响的机制研究

The Kuroshio (Western boundary current) intrudes into the South China Sea (SCS) through the Luzon Strait as a gap. Due to the β effect, there exist multi-equilibrium states and hysteresis of the western boundary current. The existing studies play more attention to consider the effect of local wind field induced by monsoon or mesoscale eddy on the hysteresis of western boundary current, but play less attention to focus on the general effects of the both factors. In addition, the effect of island or island chain on the hysteresis remains to be studied. In this project, combining the observed data from multi-source satellite remote sensing, a numerical model will be applied to study the characteristic of the interaction of mesoscale eddy and western boundary current under the effect of local wind, and to study the effect of island or island chain on the flow pattern of western boundary current. As the dynamical relation between the above physical process and the hysteresis of western boundary current being clarified, the relevant dynamic mechanism will be discussed. The work will not only play theoretical guidance role on better understanding the physical process of the Kuroshio intruding into SCS through the Luzon Strait as a gap, but also provide reference value on perfacting the dynamic mechanism of transition of the Kurochio.

黑潮（西边界流）通过吕宋海峡“豁口”入侵南海。在β效应下，西边界流存在多平衡流态，并发生迟滞现象。已有的工作大多是从季风引发的局地风场或中尺度涡出发研究其对西边界流流态迟滞效应的影响，而较少同时考虑局地风场和中尺度涡的共同影响；另外，岛屿或岛链对于西边界流流态迟滞效应的影响仍有待开展。本课题拟结合多源卫星遥感观测资料的分析，利用数值模式研究存在局地风场作用时中尺度涡—西边界流在“豁口”处相互作用的特征，以及“豁口”处理想岛屿或岛链对于西边界流流态变化的影响，并阐述上述物理过程与西边界流流态迟滞效应的动力联系，进而探讨相关的动力机制。该工作对更好地认识黑潮通过吕宋海峡“豁口”入侵南海的物理过程具有理论指导作用，并为黑潮路径变异动力机制的完善提供参考价值。

黑潮通过吕宋海峡入侵南海，并存在迟滞效应，其流径变化对于南海东北部上层海洋的温盐和环流等有重要的影响；吕宋海峡的中部和南部是巴坦群岛和巴布延群岛，其南北跨度均达到60km，超过此区域的罗斯贝变形半径，目前关于岛屿对于西边界流迟滞现象影响的研究较少。. 首先，研究了岛屿对于西边界流迟滞现象的影响。迟滞结果表明“豁口”中部岛屿有利于西边界流入侵西海盆，当无（有）岛屿时的西边界流从周期性入侵（跨越）路径向跨越（周期性入侵）路径转变时，模式中插入（移除）的中部岛屿促进了西边界流脱落中尺度涡旋（跨越“豁口”）；涡度平衡分析揭示西边界流从涡旋脱落（跨越）流态向跨越（涡旋脱落）流态的转变是由增加（减少）的经向平流引起的；此外，当总的“豁口”宽度固定时，西边界流发生Hopf分岔时的临界Re数对岛屿的位置和经向尺寸是不敏感的；而西边界流从涡旋脱落向跨越流态转变时的临界Re数随着总的“豁口”宽度或岛屿的经向长度的增加而增加，然而，当“豁口”总宽度不变且岛屿经向尺寸不断增加时，该临界Re数与南部“豁口”的宽度是成反比的。“豁口”东部岛屿对西边界流从涡旋脱落向跨越流态转变的影响是逐渐减少的，尤其是岛屿距离“豁口”的纬向距离超过Munk边界层厚度之后。. 其次，本项目研究了中尺度涡碰撞西边界流对于其流态的影响。结果表明，当无岛屿西边界流处于涡旋脱落向跨越流态转变的临界状态时，“豁口”以东的中尺度涡能够增强西边界流的经向平流，促使西边界流从涡旋脱落流态向跨越流态转变，而有岛屿西边界流在相同中尺度涡作用下没有发生流态转变；当有岛屿西边界流处于跨越流态向涡旋脱落流态转变的临界状态时，“豁口”以东的中尺度涡能够减弱西边界流的经向平流，从而促使西边界流从跨越流态向涡旋脱落流态转变，而无岛屿西边界流在相同中尺度涡作用下没有发生流态的转变。. 本项目研究对于进一步理解黑潮入侵南海路径变异的动力机制具有重要的科学意义。