流核位置和流量变化对东海黑潮锋面弯曲影响的研究-海洋预报.pdf

第 期 第 卷 1 海海海海 洋洋洋洋 预预预预 报报报报 2 1 V ol . 2 1, N o . 1 9999 年 月 2 0 0 4 2 MMMMAAAARRRRIIIINNNNEEEE FFFFOOOORRRREEEECCCCAAAASSSSTTTTSSSS Feb . 2 0 0 4 流核位置和流量变化对东海 黑潮锋面弯曲影响的研究 1 2 1 张绪东 ，吴德星 ，罗义勇 ( 1. 海军海洋水文气象中心，北京100073 ；2. 青岛海洋大学物理海洋研究所，山东 青岛266003) 摘 要：本文运用简化的 坐标POM 模式研究了东海黑潮锋面弯曲的产生与成长机制。主要 考察了在给定的地形下，流核位置和流量变化对锋面演变的影响。当黑潮流核远离陆架时， 因其锋区正好在陡的陆坡之上，斜压不稳定贡献减小，此时不论黑潮的流量强弱，其锋面都 不会出现如观测所示的弯曲；当黑潮流核接近陆架时，因其锋区爬上陆架，斜压不稳定加 强，小扰动能够充分发展并导致锋面弯曲，它的三维结构和观测的结果基本一致。平均波长 约为250km ，位相速度约为17km/d 。扰动成长的主要机制是斜压不稳定，锋面弯曲的主要能 源是平均有效位能。 关键词：东海黑潮；锋面弯曲；正压不稳定；斜压不稳定 中图分类号：P73 1 文献标识码：A 文章编号：1003 －0239 （2004）01 －0009 －0 11 引言 黑潮为北太平洋西边界强流，黑潮流经东海的这一段称东海黑潮。由于受地形的制 约，东海黑潮的路径和流态相对稳定，但现场观测资料揭示，其低频波动却无处不在； 大量的卫星遥感图片也显示出，黑潮锋面经常出现弯曲。锋面弯曲起源于上游陆坡并逐 渐发展，典型的水平尺度为100 ~ 200km ，主控周期为10 ~ 20d ，并且以15~ 26cm/s 的速 度向下游传播（Sugimoto 等，1988；Qiu 等，1990 ；Guo 等, 1991；Ichikawa，1993 ；James 等，1999）。 对现场观测资料的分析研究，已基本揭示了东海黑潮锋面弯曲的结构特征。关于东 海黑潮锋面弯曲的产生原因，Qiu 等（1990）猜测东海黑潮的锋面弯曲可能是局地的正压 不稳定和斜压不稳定引起的。由观测资料，Chen 等（1992）计算位涡梯度支持了Qiu 等 的猜测。James 等（1999）以解析形式给出地形、流速和密度的分布作为东海黑潮的背景 状态，然后采用谱方法解无粘线性方程形成的不可分离的二维本征值问题来研究东海黑 潮的稳定性，发现扰动成长的主要机制是斜压不稳定，最不稳定波的周期为12d ，波长 为209km ，向下游传播的位相速度为18km/d 。并认为影响锋面稳定性的主要因子是地形、 流核位置和流量。 收稿日期：2003-07-24；修订日期：2003-11-2 1 作者简介：张绪东 （ ），从事海洋预报研究工作。 1975- 61 10 海 洋 预 报 2 1 卷 尽管James 等（1999）的线性无粘理论较好地解释了东海黑潮锋面弯曲的成因，但扰 动振幅增大到一定程度，非线性和湍粘性效应不能再忽略；同时，在黑潮的背景状态改 变以前，扰动能否成长为有限振幅，即能否导致锋面弯曲，尚不得而知；另外，James 等的模式只允许时间增长波，而东海黑潮的锋面弯曲更象空间增长波，如果模式也允许 空间增长波，结果如何？ 基于James