日本以东异常信号对对马暖流及日本海海面高度季节变化的影响研究

日本以东的黑潮延伸体区，存在着非常强的急流、涡旋，是一个有着强涡动能的区域。由于大洋的Rossby波或中尺度涡向西传播能量，日本东岸的海面高度可以被黑潮延伸体的异常信号所影响。研究上述近岸变化信号传播到何处以及它如何强迫该区域，是深入了解大洋环流变化对边缘海影响的最佳切入点之一。本项目将基于海洋波动传播理论，采用资料分析和数值模拟手段，研究日本以东异常信号对对马暖流及日本海海面高度季节变化的作用，定量分析外洋和局地作用对其分别所作的贡献，并探讨地形Rossby波或近岸Kelvin波在其中的动力学机制。.探讨海洋异常信号在黑潮及邻近区域的传播，有利于加深对黑潮与陆架环流之间能量传递机制的认识。本研究将为西边界流与边缘海的相互作用研究提供相关的物理框架，为进一步认识东亚边缘海环流的变化提供知识积累。

利用一个三维海洋数值模式，探讨了局地和外海强迫对于对马暖流季节变化的贡献。模式再现了所观测到的季节循环，并运行了三个敏感性试验来估算局地和外海强迫的贡献。结果显示，外海强迫和局地风强迫都对对马暖流的季节循环有贡献，并且两者的贡献是线性的，但外海强迫比局地风应力强迫更加重要。外海强迫的影响是通过黑潮与日本岛之间的摩擦作用实现的，黑潮输运夏季比冬季强，因此对马暖流也产生一致的季节变化，这可以通过绕岛积分约束来解释。另一方面，局地风应力是随东亚季风变化的，结果是冬季北风有利于对马暖流流量减少，夏季南风有助于流量增加。冬季强北风将加强朝鲜沿岸流，从而减小朝鲜半岛东南沿岸的压强，而九州西岸的海面高度几乎不变。因此，横跨对马海峡的海面高度差异将会变小，通过它的流动也会相应的减弱。而夏季南风将增加九州西岸的压强，并且增幅大于朝鲜半岛东南沿岸，所以横跨对马海峡的压强差异将在夏季大于冬季，以致海峡的流量同样是夏季大于冬季，从而产生对马暖流的季节变化。..基于AVISO卫星高度计资料，分析显示黑潮延伸体海域的海面高度变化最为显著，日本东西两岸的变化也较为明显。比较日本东西两岸海洋站的月均海面高度，发现其季节和年际变化均有很好的相关性。基于高度计资料和数值模拟结果，通过分析日本岛周围海面高度异常的时间演化，发现黑潮延伸体海域的海面高度异常信号可以沿着环绕日本岛的等深线（岸线）或等位涡线顺时针方向传播。在标准模拟下，产生了与高度计资料所得类似的异常信号传播；在黑潮延伸体海域人工释放的异常波动信号，也可以绕日本岛顺时针传入日本海；而在数值模式中封闭对马海峡后，黑潮延伸体海域的异常信号无法传入日本海转而继续向黄海传播，日本海内部与日本东岸的海面高度变化将不再一致。由此可以说明日本岛西岸的海面高度变化主要来自黑潮延伸体的遥强迫作用：黑潮延伸体激发的Rossby波传到日本东岸时形成边界Kelvin波，沿日本岸线的传播过程中影响日本西岸海面高度的变化。..本研究揭示了黑潮和局地风场等强迫对近海环流系统的控制作用，为深化认知我国东部陆架海海洋环境变化过程及其预测提出了理论基础。并基于海洋波动理论，突破传统视角来研究黑潮流动的下游对上游的影响，提出了黑潮及其延伸体对对马暖流季节变化和日本海海面高度变化的遥强迫机制，探讨了东中国海及邻近海域的能量传递过程，为研究西边界流对边缘海的影响提供了一个很好的切入点