第 36 卷第 7 期海洋学报 Vol.36,No 年 7 月 ACTA OCEANOLOGICASINICA July2014 杨龙奇, 许东峰, 徐鸣泉, 等. 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系 [J]. 海洋学报,2014, 36(7):17 2

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1 第 36 卷第 7 期海洋学报 Vol.36,No 年 7 月 ACTA OCEANOLOGICASINICA July2014 杨龙奇, 许东峰, 徐鸣泉, 等. 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系 [J]. 海洋学报,2014, 36(7):17 26,doi: /j.issn YangLongqi,XuDongfeng,XuMingquan,etal. AstudyofcorelationbetweenPacificDecadalOscilationandElNi o SouthernOs cilationandthestrengthofkuroshiointrusionintothesouthchinasea[j]. ActaOceanologicaSinica(inChinese),2014,36(7):17 26,doi: /j.issn 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系杨龙奇 1,2, 许东峰 1, 徐鸣泉 1, 隋丹丹 3, 吴品煌 2 (1. 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江杭州 ;2. 福州市海洋与渔业技术中心, 福建福州 ;3. 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室, 广东广州 ) 摘要 : 在黑潮入侵南海强弱的问题上, 到底是太平洋年代际变化 (PacificDecadalOscilation,PDO) 还是厄尔尼诺南方涛动 (ElNi o SouthernOscilation,ENSO) 现象在起关键作用, 目前还存在着较大争议本文先以高盐水作为黑潮入侵强弱的示踪物, 用 120 E 断面的高盐水数据和北赤道流分叉点 (NorthEquatorCurentBifurcation,NEC Y) 的南北变动进行相关分析, 接着, 进一步用学者所用的黑潮入侵指数 (KI 指数,Kuroshiointrusionindex 和 NEC 指数,NorthEquatorialCurentindex) 与北赤道流分叉点南北变动进行相关分析最后, 用 EMD(EmpiricalModeDecomposition) 方法和相关关系分析法分别分析了 PDO 指数 Ni o3.4 指数与北赤道流分叉点南北变动的关系并用 NECP 风场数据探讨其影响机制结果表明 :(1) 通过对 120 E 断面的高盐水的 KI 指数 NEC 指数与 NEC Y 的相关分析, 表明了北赤道流分叉点的南北变动能够很好地指代黑潮入侵南海的强弱 ;(2) 通过 PDO 指数和 Ni o3.4 指数与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析, 发现 PDO 指数 Ni o3.4 指数与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性, 都在 0.5 水平这些良好的相关性表明了 PDO 和 ENSO 对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响 ;(3) 当处于厄尔尼诺年 ( 拉尼娜 ) 时, 赤道太平洋发生西 ( 东 ) 风异常, 使得北赤道流分叉点偏北 ( 南 ), 使吕宋岛东侧的黑潮流速减弱 ( 加强 ), 黑潮入侵南海增强 ( 减弱 ); 当 PDO 处于暖 ( 冷 ) 阶段时, 会加强热带太平洋的西 ( 东 ) 风异常, 使得黑潮入侵南海增强 ( 减弱 ) 关键词 : 黑潮入侵 ; 北赤道流分叉点 ; 太平洋年代际变化 ; 厄尔尼诺 - 南方涛动中图分类号 :P732 文献标志码 :A 文章编号 : (2014) 引言太平洋中的北赤道流 (NorthEquatorialCurent, NEC) 位于 10 ~20 N 范围内, 是一支稳定的由信风引起的风生漂流, 它自东向西流动, 是由风和浮力通量驱动的浅层环流, 在其到达菲律宾沿岸后, 由于受收稿日期 : ; 修订日期 : 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划资助项目 (2011CB403503,2014CB441501); 我国近海海洋综合调查与评价项目 (908-ZC-I-13,908-ZC- Ⅱ-05); 国家海洋局第二海洋研究所基本科研业务专项资金资助项目 (JT1206,JG1211) 作者简介 : 杨龙奇 (1987 ), 男, 福建省惠安县人, 助理工程师, 主要从事物理海洋学研究 E mail:yanglq0822@126.com 通信作者 : 许东峰, 研究员, 主要从事物理海洋学研究 E mail:xudongfengyh@yahoo.com

2 18 海洋学报 36 卷地形阻隔,NEC 发生了分叉并形成两支经向西边界流 : 向北流动的黑潮 (KuroshioCurent,KC) 和向南流动的棉兰老流 (MindanaoCurent,MC) [1] 前人研究指出黑潮对南海入侵的强弱与北赤道流在菲律 [2-3] 宾沿岸的分叉位置存在着一定的联系当北赤道流的分叉点向南时, 在吕宋海峡东边的黑潮流量大, 不利于黑潮入侵南海 ; 当北赤道流的分叉点向北时, 在吕宋海峡东边的黑潮流量小, 有利于黑潮入侵 [4-6] 南海关于北赤道流分叉点位置的变化, 学者根据历史水文数据, 模式同化结果和卫星高度计测量结果, 得到北赤道流的分叉点在 11 月或 12 月到达它的 [5,7-10] 最北端, 在 5 月或 6 月到达它的最南端厄尔尼诺南方涛动 (ElNi o Southern Oscila tion,enso) 现象是发生在热带太平洋地区中年际气候变化中的最强信号, 它以 2~7a 的周期不断循环, 并在暖位相和冷位相分别表现为厄尔尼诺和拉尼娜事件它可以认为是海洋和大气系统的自由振 [11] 荡过去 20 年里, 几乎所有的研究都把北赤道流分叉点的年际变动归因为 ENSO 事件的影 [8-9,12-13] 响 : 在厄尔尼诺年, 北赤道流的分叉点向北, 黑潮的流量减小, 这样有利于黑潮入侵南海, 使得南海北部盐度增大 ; 在拉尼娜年, 北赤道流的分叉点向南, 黑潮的流量增大, 这样不利于黑潮入侵南海, 使得南海北部盐度减小然而, 也有学者的研究认为 ENSO 事件跟北赤道流分叉点的关系不大 Qi 和 Chen [3] 分析了长时间系列的北赤道流分叉点的南北变动注意到,Ni o3.4 指数只能够解释 25% 的北赤道流的变化 Mantua [14] 等研究注意到 ENSO 事件和全球气候的年际关系并不是不变的, 而是可以被太平洋年代际变化 (Pacific DecadalOscilation,PDO) 所调节 Wu [6] 的研究发现, 最近几年来, 黑潮入侵南海强弱的相关性上,PDO 会比 ENSO 更为相关特别是在 PDO 的暖阶段时段, 一个反气旋的风场异常出现在菲律宾海南风异常会导致北赤道流分叉点向北移动, 从而加强了黑潮入侵南海而 ENSO 对西北太平洋的影响并不是固定的, 而是依赖于 PDO 的阶段在 PDO 的暖阶段,ENSO 和冬季季风的关系不明显然而, 在 PDO 的冷阶段,ENSO 对冬季季风会有强烈的影响, 可以用 Ni o3.4 指数来指示北赤道流分叉点的纬度变动不管是持 ENSO 的观点还是持 PDO 的观点, 两种观点都一致认为 : 两者通过影响北赤道流分叉点的南北变动从而影响黑潮入侵南海的强弱, 因此, 探索 ENSO 和 PDO 与北赤道流分叉点的南北变动的关系对研究黑潮入侵南海强弱的影响因素具有重要意义 2 资料来源和方法本文中所用 CTD 资料, 卫星高度资料来源以及处理方法同参考文献 [15] CTD 资料 :120 E 断面上不同年月的 CTD 数据 ( 共 16 个 ) 数据有两个来源 :(1)WOD09 数据 (WorldOceanDatabase2009, 时间点为 1994 年 8 月 1995 年 3 月 1995 年 9 月 1997 年 8 月 1997 年 9 月 1998 年 4 月 1998 年 5 月, 1999 年 8 月 ;(2) 中国科学院南海海洋研究所开放航次年夏季 (2010 年为春季 ) 期间的 CTD 数据这 16 个不同年月航次调查所用仪器均为 SBE (Sea-Bird, 自带一套数据质量控制软件, 测量误差在以内 ),CTD 的垂直分辨率均为 2 m 本文 [16] CTD 的数据质量控制方法采用极值控制方法卫星高度计资料海表面高度异常数据来自法国图卢兹空间海洋部门的 CLS(ColocteLocalisation Satelites) 实验室这个数据融合了 (TOPEX)/Posei don European RemoteSensingSatelite 1(ERS 1) ERS 2 GeosatFolow On Jason 1 和 Jason 2 的等表 [17-18] 面高度数据测量结果它的分辨率为(1/4) (1/4), 时间尺度从 1992 年 10 月到 2012 年 2 月, 时间分辨率为 1 周本研究将周平均数据处理成月平均数据为了得到海表面高度, 还需要平均海表面高 [19] 度场资料, 在本研究中采用 Rio 等的融合平均动力地形产品它结合了 GRACE 大地水准面表面漂流速度剖面浮标以及温盐数据, 分辨率为 (1/3) (1/ 3), 本研究中将其进行二维插值成 (1/4) (1/4) 的分辨率然后将平均海表面高度场加上海表面高度异常, 得到海表面高度然后, 采用 Qiu 和 Chen [3] 的研究方法, 从海表面高度数据算出年每个月北赤道流沿菲律宾沿岸的分叉点位置风场数据 : 风场来自 NECP(NationalCentersEn vironmentalprediction) 再分析月平均表层风场数据时间从 1979 年 1 月到 2012 年 12 月, 空间分辨率为本研究用到的一个分析方法是经验模态分解法 (EmpiricalModeDecomposition,EMD) 经验模态分解法可以将复杂信号分解为有限个本征模函数 (In trinsicmodefunction,imf), 所分解出来的各 IMF

7 期杨龙奇等 : 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系 19 分量包含了原信号在不同时间尺度上的局部特 [20-22] 征 EMD 的方法在海表面数据分析的应用上 [6,23-24] 相对较多本研究采用 EMD 对北赤道流分叉点的南北变动进行分解 3 结果 3 1 黑潮入侵南海强弱的指代分析本研究,

3 7 期杨龙奇等 : 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系 19 分量包含了原信号在不同时间尺度上的局部特 [20-22] 征 EMD 的方法在海表面数据分析的应用上 [6,23-24] 相对较多本研究采用 EMD 对北赤道流分叉点的南北变动进行分解 3 结果 3 1 黑潮入侵南海强弱的指代分析本研究, 首先对北赤道流分叉点的南北变动用来指代黑潮入侵南海强弱的可行性进行多次检验首先用现场观测数据进行检验, 然后用学者们的一些研究指数进行对比检验由于黑潮具有高盐的特征, 因此, 本研究中以 120 E 断面上的高盐水作为黑潮入侵南海 [15] 强弱的一个判断图 1 为 120 E 断面的盐度极大值与北赤道流分叉点的所在纬度位置的散点图 120 E 断面的盐度极大值定义为 120 E 经线上 21.5 N 21.0 N 20.5 N,20.0 N4 个站点 (4 个站点的位置可参见图 2) 的盐度平均后再提取次表层的盐度极大值如图 1 所示, 可以看到盐度极大值跟北赤道流分叉点所原理 : 在海表面高度的观测中, 每个月的平均海表高度相对于长期的平均 ( 几十年的平均 ) 的海表高度都有一个不同的值, 这个值主要是赤道纬向环流引起的, 因此, 这个值的大小 ( 单位 :cm) 可以用来反映赤道流的强度 ( 详见参考文献 [25]) 图 2 为 KI 指数和西太平洋各个位置的海表面高度 ( 法国的高度计资料, 见资料来源部分 ) 的相关关系 ( 时间 1992 年 10 月至 2012 年 12 月 ) 从图 2 可以看到菲律宾东部沿岸的位置的相关性到达了 0.7 以上, 有的地方甚至达到了 0.8, 这与 Wu [6] 用美国的高度计资料的结果高度一致另外, 这些位置刚好是北赤道流分叉点南北变动的位置, 这也说明了黑潮入侵与北赤道流分叉点的南北变动的密切相关在的纬度位置相对聚集, 两者的相关系数达到了 0.60 ( 图 1 中的犚, 犘 =0.014), 表明了这两者有较大的相关性, 即偏北的北赤道分叉位置对应着较强的入侵图 2 黑潮入侵指数与西太平洋区域的海表面高度的相关系数分布 Fig.2 Thedistributionofcorelationcoeficientsof Kuroshiointrusionindexandtheseasurfaceheightof 图 E 断面盐度极大值与北赤道流分叉点散点图 Fig.1 Thescaterofsalinity maximumatthe120 E sectionandthenorthequatorialcurentbifurcation thewesternpacificregion 红色矩形区域内的海表面高度用于计算黑潮入侵指数, 采用 Wu [6] 的方法用法国的高度计资料重画 TheredrectangularareaistocalculatetheKuroshio intrusionindexwiththemethodofwu [6] 为了进一步说明北赤道流分叉点的南北变动跟黑潮入侵南海的密切联系本研究采取 Wu [6] 的黑潮入侵指数 (KI 指数 ) 和 Wyrtki [25] 的北赤道流指数 (NEC 指数, 数据来源于 htp://ilikai.so est.hawai.edu/uhslc/islp.html) 分别与北赤道流分叉点的南北变动进行对比分析根据 Wu [6] 的研究, 将区域 (15 ~20 N,115 ~120 E) 的海表面高度值定义为 KI 指数 ( 单位 :cm), 而这个指数可以用来代表黑潮入侵的强弱北赤道流指数计算图 3 为北赤道流分叉点, 北赤道流指数 (NEC 指数 ),KI 指数的年异常变化 ( 年异常值 = 年正常值 - 年平均值 ) 图 3 中蓝线代表的是 KI 指数 ( 单位 :cm) 的年异常变化, 正异常值越大, 代表黑潮入侵南海越弱 ; 负异常值越小, 代表黑潮入侵南海越强绿线代表的是北赤道流的指数 ( 单位 :cm), 正异常越大, 反映北赤道流的分叉点越偏北 ; 反之, 分叉点越偏南红线代表的是北赤道流分叉点所在纬度的年异常变化, 正异常越大, 代表北赤道流分叉点越偏北 ; 负异常越

4 20 海洋学报 36 卷小, 代表北赤道流分叉点越偏南从图 3 中, 可以看到 NEC 指数和 NEC Y 的异常变化基本一致 : 在 1997 年年, 两者的高峰区对应 ; 在 1996 年 2000 年年, 两者的低峰区相对应但是两者在 2010 年表现得不一致, 在 2010 年北赤道流指数表现为正异常, 北赤道流分叉点位置则表现出负异常 KI 指数的变化在 1997 年年 2011 年, 呈现出低峰区 ; 年 2008 年 2012 年处于高峰区这跟北赤道流分叉点的南北变动呈现出较大的负相关除了 2010 年外,KI 指数跟 NEC 指数也表现出较大的负相关性表 1 为 KI 指数 NEC Y NEC 指数三者年异常变化的相关系数, 从表 1 中可以看到 NEC Y 与 KI 指数的相关系数高达 ( 犘 <0.001), 与 NEC 指数的相关系数达到了 0.69 ( 犘 =0.001) 从以上的分析及 NEC Y 与 KI 指数的高度相关, 这更加说明了北赤道流分叉点的南北变动可以用来指代黑潮入侵的强弱 3 2 黑潮入侵强弱的影响因素分析以上我们分析了 120 E 断面的高盐水与北赤道流分叉点南北变动的关系, 以及北赤道流分叉点的南北变动与 KI 指数,NEC 指数的关系, 得出了北赤道流分叉点的南北变动可以用来代表黑潮入侵南海的强弱以下本文将用 EMD 和相关关系分析法通过分析 PDO 和 ENSO 与北赤道流分叉点的南北变动的关系来说明 PDO 和 ENSO 在黑潮入侵南海强弱的作用本文对北赤道流分叉点所在纬度进行 EMD 分解的结果如图 4 所示从图 4 和图 5 中, 可以看到第一分量 (IMF1) 和第二分量 (IMF2) 属于高频信号, 季节变化特征较为明显, 由于 ENSO 和 PDO 的时间变化都在年际以上, 因此舍去不用 ; 第五分量 (IMF5) 和第六分量 (IMF6) 作为残余存在, 也舍去不用第三分量 (IMF3) 和第四分量 (IMF4) 年际变化特征明显, 但是第三分量相对于 ENSO 和 PDO 的频率还是偏高, 我们对第三分量与第四分量求和 (IMF3+IMF4) 后作分析, 另外, 还选取第四分量 (IMF4) 进行分析图 5 为 PDO 指数与北赤道流分叉点分量的时间变化图, 从图中可以看到,PDO 指数在年年主要表现为正异常, 在年年主要表现为负异常北赤道流分叉点在年年表现出偏北 ; 在年年年表现出偏南在年期间,PDO 指数的变化和北赤道流分叉点的南北变动表现出良好的一致性图 6 为 Ni o3.4 指数与北赤道流分叉点第四分量的时间变化图, 从图中可以看到,Ni o3.4 指数在图 3 黑潮入侵指数北赤道流指数和北赤道流分叉点的年异常变化 Fig.3 TheannualanomalyoftheKuroshiointrusion index,thenorthequatorialcurentindexandthenorth EquatorialCurentBifurcation 表 1 各指数年异常变化的两两相关系数犜犪犫 1 犆狅狉狉犾犪狋犻狅狀犮狅犳犻犮犻狀狋狊犫狋狑狀狋狑狅狅犳犪犾犻狀犱狓狊 KI 指数 NEC Y NEC 指数 KI 指数 -0.85(<0.001) -0.54(0.018) NEC Y -0.85(<0.001) 0.69(0.001) NEC 指数 -0.54(0.018) 0.69(0.001) 注 : 括号内的数值代表回归显著水平犘, 犘越小说明回归越显著 1995 上半年 1997 年下半年至 1998 年初年 2009 下半年至 2010 年初, 主要表现为正异常 ; 在 1995 下半年至 1997 上半年年上半年主要表现为负异常在年期间,Ni o3.4 指数的变化和北赤道流分叉点的南北变动表现出良好的一致性从图 5 和图 6 中, 我们还可以看到, 虽然从年期间,PDO 指数和 Ni o3.4 指数与北赤道流分叉点的分量的变化保持一致, 但在年底以及年却有表现出不一致的地方年期间,PDO 在 1994 年下半年以及 1996 年与北赤道流分叉点的第四分量表现负相位的一致 ( 见图 5) Ni o3.4 指数也仅在 1994 年下半年以及 1996 年与 IMF3+IMF4 表现的一致 ( 见图 6) 这种 PDO 指数变化与 IMF4 的变化更一致以及 Ni o3.4 指数变化与 IMF3+IMF4 的

5 ７期杨龙奇等黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系图４北赤道流分叉点的ＥＭＤ分解６个ＩＭＦ分量Ｆ４ＴＮｏＥｑｕｏＣｕＢｆｕｏＥＭＤｏｍｐｏｘｉＭｏｄＦｕｏｇ２１

6 海洋学报６卷２２变化更一致可能说明了它们各自变化频率的接近在１９９年ＰＤＯ指数和Ｎ４指数均处于正相位而北赤道流分叉点却明显偏南２０１０２０１１年期间仅在２０１０上半年ＰＤＯ指数和Ｎ４指数与ＩＭＦＩＭＦ４表现出变化的一致但在２０１１年ＰＤＯ指数和Ｎ４指数均表现为负相位北赤道流分叉点却明显偏北１９９年和２０１１年不一致的原因可能是发源于亚热带地区的中尺度涡向西传播的影响２６２９０Ｃｇ和Ｏｙ发现亚热带地区中尺度涡的活动跟北赤道流分叉点有关具体有待进一步研究表２为ＰＤＯ指数Ｎ４指数和北赤道流分叉点的南北变动两两之间的相关系数从表２中可以看到ＰＤＯ指数与ＮＥＣＹ的相关系数为０５１犘０００１Ｎ４指数与ＮＥＣＹ的相关系数为０５４犘０００１这说明了ＰＤＯ和ＥＮＳＯ与ＮＥＣＹ都有良好的相关性由于北赤道流分叉点的南北变动可以用来代表黑潮入侵南海的强弱因此可以推出图６Ｎ４指数与北赤道流分叉点的分量的时间变化图ＦｍｏｆｉＭｏｄＦｕｏｄｇ６ＴＮ４ｄｘ黑线为第四分量黑色虚线为第三分量和第四分量的和柱状图Ｎ４指数的月变化图正为红色负为蓝色红线Ｎ４指数的低通滤波ＰＤＯ和ＥＮＳＯ对黑潮入侵南海都具有重要的作用同时从表２也可以看到ＰＤＯ指数与Ｎ４指数ｕｍｏｆｄｉｍｆｄｆｏｕＩＭＦＭｏｙ的相关系数为０７犘０００１说明了ＰＤＯ与ＥＮｖｖｕｏｗＮ４ｄｘｗｐｏｖｇＳＯ之间也具有一定的联系ｄｂｕｏｏｄｂＲｄｏｗｐｆｄＴｂｋｆｏｕＩＭＦｄｂｋｄｄＮ４ｄｘ表２三个变量的两两相关系数犜犪犫２犆狅狉狉犾犪狋犻狅狀犮狅犳犳犻犮犻狀狋狊犫狑狋狀犖犈犆犢犪狀犱犘犇犗犻狀犱狓犪狀犱犖犻狅４犻狀犱狓ＰＤＯ指数Ｎ４指数ＮＥＣＹ０５１０００１０５４０００１ＰＤＯ指数０７０００１Ｎ４指数０７０００１注括号内的数值代表回归显著水平犘犘越小说明回归越显著图５ＰＤＯ指数与北赤道流分叉点的分量的时间变化图Ｆ５ＴｍｏｆｉＭｏｄＦｕｏｇｄｐｄｏｄｘ黑线为第四分量黑色虚线为第三分量和第四分量的和柱状图ＰＤＯ指数的月变化图正为红色负为蓝色红线ＰＤＯ指数的低通滤波ＴｂｋｆｏｕＩＭＦｄｂｋｄｄｕｍｏｆｄｉｍｆｄｆｏｕＩＭＦＭｏｙＰＤＯｄｘｗｐｏｖｖｖｕｏｗｄｇｂｕｏｏｄｂｄＲｄｏｗｐｆｄＰＤＯｄｘ物理机制的探讨２节中我们通过ＥＭＤ和相关关系分析法得出北赤道流分叉点的南北变动跟ＰＤＯ指数和Ｎ４指数都有良好的相关性说明了ＥＮＳＯ和ＰＤＯ对北赤道流分叉点的变动具有重要的影响从而对黑潮入侵南海的强弱有重要的影响本节中主要讨论ＥＮＳＯ和ＰＤＯ影响黑潮入侵南海的物理机制Ｗｇ等１认为厄尔尼诺年赤道太平洋西风的爆发使得北赤道流更强烈导致了北赤道流分叉点移动偏北８９１这会形成流量较强的棉兰老流以及在菲律宾东海域形成流量较弱的

7 ７期杨龙奇等黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系２黑潮２当黑潮的流量减弱时位涡的经向平壶效应４这样在厄尔尼诺年时就为黑潮入侵流没有足够的力量克服 β 效应以致于边界流容易南海提供了有利的条件５１而在拉尼娜年情况转换成穿透缝隙的机制１这种效应也称为茶正好相反图７ＮＥＣＰ的年风场异常和风应力的旋度异常图Ｆ７ＴｄｂｕｏｏｆｕｗｄｏｍＮＥＣＰｄｇｙｗ目前ＰＤＯ的影响机制还未被很清楚的认识尽等６的研究认为在温带太平洋的次表层的暖异常会管已经有些学者提出了相关理论６４８Ｚｇ通过桥梁的作用传输到热带太平洋进而引起中部

8 24 海洋学报 36 卷太平洋和东部太平洋的上层海洋的增暖效应 (PDO 指数正相位 ) 这会引起海面上的西风异常, 这解释了为什么年的厄尔尼诺的强度异常强烈同时, 模式的研究也证明在 ENSO 的预测中, 考虑到热带太平洋的年代际的背景变化是非常重要 [39-40] 的而 Wu [6] [38] 和 Hung 等的研究发现在 PDO 暖阶段, 北太平洋的温带地区的海表温度低于常年, 而在中东太平洋的热带地区却高于常年这种海表面温度的变化会在菲律宾海的上方诱导一个反气旋风场因此, 在菲律宾海的南风异常会导致北赤道流分叉点的北移, 反之, 会导致北赤道流分叉点的南移图 7 为用 NCEP 的年风场异常图, 从图中可以看到,1997 年 2002 年 2004 年厄尔尼诺年, 在赤道太平洋 5 S~10 N 之间表现为西风的异常 ; 而在 1998 年 1999 年 2008 年拉尼娜年或 Ni o3.4 指数属于负相位的时间, 则表现为东风的异常这样的结果跟 [31] Wang 等,Qu 和 Lukas [8] [13] [9],Qu 等,Kim 等的研究结果一致即厄尔尼诺年赤道太平洋西风的爆发使得北赤道流更强烈, 导致了北赤道流分叉点移动偏北, 而拉尼娜年则反之在 PDO 的影响上, 我们注意到在中部太平洋上 10 ~20 N 正和负的风应力旋度异常的交替 : 在 1997 年 2002 年 2004 年中部太平洋表现为正的风应力旋度异常, 而在菲律宾东部海域表现为弱的西北风异常 ; 在 1998 年 1999 年 2008 年中部太平洋表现为负的风应力旋度异常, 而在菲律宾东部海域表现为的东南风异常 ( 见图 7) 因此, 可能存在着这样的一个影响机制 : 当 PDO 的暖阶段遇到厄尔尼诺年时, 中部太平洋的正风应力异常加强了赤道太平洋的西风异常, 就为黑潮入侵南海提供了有利的条件 ; 在 1998 年,1999 年,2008 年则反之, 中部太平洋上表现为负风应力旋度异常, 不利于黑潮入侵南海而在菲律宾海域的风场的作用处 [31] [36] 于次要作用这样的结果与 Zhang 等的研究结 [38] 论一致, 却与 Hung 等和 Wu [6] 所得的物理机制不一致同时, 从图 7 中可以看到 2011 年的菲律宾海域的上方形成了一个反气旋的风场, 而 PDO 却属于负相 [38] 位, 这更加不支持 Hung 等和 Wu [6] 的结论, 说明了菲律宾海域的反气旋 ( 气旋 ) 风场的形成有其他因素, 而 PDO 的影响可能不是主要的但是从图 8 中可以看到 2011 年赤道太平洋东风异常偏弱, 因此这个反气旋风场可能是造成 2011 年北赤道流分叉点偏北的原因 ( 见图 5) 此外, 从图 7 还可以看到,1996 年表现为较为明显的北风异常特征, 仅在 160 E 的中部太平洋表现出较弱的西风异常, 而从图 5 和图 6 可以看到,PDO 指数属于正相位,Ni o3.4 指数属于负相位, 这可能正好说明了 PDO 暖阶段引导的热带太平洋的西风异常和拉尼娜引导赤道太平洋东风异常的相互抵消鉴于现在 PDO 的影响机制还不是很清楚, 具体的影响机制仍然需要深入的研究 4 结论本文以北赤道流分叉点的南北变动入手, 先从 120 E 断面的高盐水与北赤道流分叉点的南北变动的关系的分析, 进一步分析 KI 指数和 NEC 指数与北赤道流分叉点变动的关系最后, 用 PDO 指数和 Ni o3.4 指数分析与北赤道流分叉点南北变动的关系并用 NECP 风场探讨其影响机制可以得到如下结论 : (1) 通过 120 E 断面的高盐水,KI 指数,NEC 指数与 NEC Y 的相关分析, 表明了北赤道流分叉点的南北变动可以用来很好指代黑潮入侵南海的强弱 (2) 通过 PDO 和 ENSO 与北赤道流分叉点的南北变动的相关性分析, 发现 PDO ENSO 与北赤道流分叉点的南北变动都具有较好的相关性, 都在 0.5 水平这些良好的相关性表明了 PDO 和 ENSO 对黑潮入侵南海的强弱都具有重要的影响 (3) 当处于厄尔尼诺年 ( 拉尼娜 ) 时, 赤道太平洋发生西 ( 东 ) 风异常, 使得北赤道流分叉点偏北 ( 南 ), 吕宋岛东侧的黑潮的流速减弱 ( 加强 ), 从而黑潮入侵南海增强 ( 减弱 ); 当 PDO 处于暖 ( 冷 ) 阶段, 热带太平洋发生西 ( 东 ) 风异常, 使得北赤道流分叉点偏北 ( 南 ), 从而黑潮入侵南海增强 ( 减弱 ) 而在菲律宾海域的风场的作用处于次要的影响参考文献 : [1] 何映晖, 蔡树群, 王盛安. 北赤道流分叉点及南海北部环流的研究进展 [J]. 海洋学研究,2009,27(3): [2] TooleJ,MilardR,WangZ,etal. ObservationsofthePacificnorthequatorialcurrentbifurcationatthePhilippinecoast[J].JournalofPhysical Oceanography,1990,20:

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BuletinofSoiland WaterConservation Vol.38,No.3 Jun.,2018 & X R( + 1, 1, < 1,=> 3 (1. E^ IFTU ^,NO ; 2.NO\ ^,NO ;3.NO B`a -

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第 36 卷第 7 期海洋学报 Vol.36,No 年 7 月 ACTA OCEANOLOGICASINICA July2014 杨龙奇, 许东峰, 徐鸣泉, 等. 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺 南方涛动现象的关系 [J]. 海洋学报,2014, 36(7):17 2

第 36 卷第 7 期海洋学报 Vol.36,No 年 7 月 ACTA OCEANOLOGICASINICA July2014 杨龙奇, 许东峰, 徐鸣泉, 等. 黑潮入侵南海的强弱与太平洋年代际变化及厄尔尼诺南方涛动现象的关系 [J]. 海洋学报,2014, 36(7):17 2