進(jìn)入中國(guó)南海的黑潮脫落中尺度渦的特征
——基于OFES模式數(shù)據(jù)

王鼎琦,方國(guó)洪,徐騰飛,邱 婷

(1.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋與大氣學(xué)院,山東 青島266100;2.自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島266061;3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 區(qū)域海洋動(dòng)力學(xué)與數(shù)值模擬功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島266061;4.國(guó)家海洋局 東海預(yù)報(bào)中心,上海200136)

中尺度渦以持續(xù)性封閉環(huán)流為主要特征,其水平空間尺度和時(shí)間尺度通常為50～500 km、幾天到上百天,垂向影響深度可達(dá)水深上千米,并對(duì)海洋的物質(zhì)和能量起著輸運(yùn)作用[1]。呂宋海峽是中國(guó)南海與西北太平洋相互作用的唯一深水通道,平均每年有4.2～5.0 Sv凈輸運(yùn)從西北太平洋穿過呂宋海峽進(jìn)入南海[2-3]。黑潮是北太平洋的強(qiáng)西邊界流之一,起源于菲律賓群島東側(cè)的北赤道流,具有高溫、高鹽、流速強(qiáng)、流量大、流幅狹窄等特性[2,4]。在呂宋海峽附近,黑潮由于沒有西側(cè)陸地的支撐或與太平洋西傳波/渦碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生擺動(dòng)或形變,脫落形成的氣旋式渦(冷渦)或反氣旋式渦(暖渦)是黑潮入侵南海的主要形態(tài)之一,對(duì)于南海-西北太平洋水體交換具有重要影響[5-10]。

1994年南海北部秋季海洋調(diào)查中李立等[11]在東沙島附近觀測(cè)到一個(gè)水平尺度約150 km、垂向影響深度達(dá)1 000 m的暖渦,具有次表層高鹽核、中層低鹽核的海水特性,說明該渦旋可能脫落自黑潮。李燕初等[12]利用Topex/Posedient(T/P)衛(wèi)星高度計(jì)資料繪制出1996年10月—1997年1月臺(tái)灣島西南海域的位勢(shì)高度變化過程,分析了一個(gè)反氣旋式渦旋從黑潮流套路徑中脫落、發(fā)展和消亡的過程。后來Jia等[13]結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)資料和POCM模式(Parallel Ocean Climate Model)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)季風(fēng)盛行期間黑潮在119°30′～120°00′E的海域常常脫落暖渦。Yuan等[14]分析衛(wèi)星遙感水色、海表溫度和高度計(jì)資料發(fā)現(xiàn)黑潮一年四季都能以脫落暖渦的形式進(jìn)入南海。曾麗麗等[15]利用WOCE-OUT的溫度資料、T/P-ERS衛(wèi)星高度計(jì)資料和POCM模式結(jié)果等,分析了4個(gè)暖渦脫落時(shí)對(duì)南海北部的海溫影響,發(fā)現(xiàn)其垂向影響深度為130～180 m。Wang等[16]利用多衛(wèi)星遙感資料、衛(wèi)星跟蹤漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)和2004年冬季實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)等,在南海北部觀測(cè)到1個(gè)黑潮脫落暖渦,并且該暖渦以10.5 cm/s的平均速度向西南傳播。Liu等[17]結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)資料,通過三架水下滑翔機(jī)追蹤一個(gè)由臺(tái)灣西南側(cè)黑潮流套形成并隨后向西南方向遷移的暖渦,從而獲得了該暖渦和周圍水體的高分辨率溫鹽垂向結(jié)構(gòu),認(rèn)為出現(xiàn)于水深50～175 m處的高鹽度核在一定程度上限制了垂直混合,從而有利于該暖渦保持黑潮水的特性。王鼎琦等[18]結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)等多種海洋數(shù)據(jù)集,研究了黑潮脫落并由呂宋海峽進(jìn)入中國(guó)南海的中尺度渦(簡(jiǎn)稱脫落渦旋)的空間分布、季節(jié)變化及半徑、振幅、生命時(shí)長(zhǎng)、遷移距離和遷移速度等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征。針對(duì)黑潮脫落渦旋的特征研究多集中于個(gè)例分析,未見對(duì)脫落渦旋三維結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)研究。

黑潮入侵南海的重要方式之一就是脫落渦旋,分析黑潮脫落渦旋的統(tǒng)計(jì)特征及其三維結(jié)構(gòu),有利于深入研究呂宋海峽的水交換和動(dòng)力學(xué)作用。與衛(wèi)星高度計(jì)資料相比,模式資料除了給出海面高度,還包含了流場(chǎng)和溫鹽場(chǎng)數(shù)據(jù),有利于更深入了解渦旋的結(jié)構(gòu)。我們對(duì)比OFES(OGCM for the Earth Simulator)模式數(shù)據(jù)產(chǎn)品和衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果,分析1993—2013年黑潮脫落并由呂宋海峽進(jìn)入中國(guó)南海的中尺度渦的統(tǒng)計(jì)特征,并研究其流場(chǎng)、溫度和鹽度的三維結(jié)構(gòu)及水團(tuán)特性等。

1 數(shù)據(jù)和方法

OFES(OGCM for the Earth Simulator)模式數(shù)據(jù)產(chǎn)品是日本地球模擬器計(jì)算得到的一種長(zhǎng)時(shí)間序列的高分辨率海洋模式資料。水平方向上范圍為75°S～75°N,分辨率為0.1°×0.1°,基本上覆蓋了除南北極之外的全部海域。垂直方向上將深度2.5～5 900 m分為54層,參考真實(shí)海洋中溫躍層厚度的垂向變化,每層間隔隨著水深的增加而逐漸增大,從表層的約5 m到最底層的近330 m水深間隔[19]。Masumoto等[20]通過對(duì)比高度計(jì)資料,發(fā)現(xiàn)該模式數(shù)據(jù)適用于研究大尺度環(huán)流的特征及中小尺度現(xiàn)象。我們?yōu)榱搜芯亢诔泵撀錅u旋的統(tǒng)計(jì)特征和三維結(jié)構(gòu),選用夏威夷大學(xué)的亞太數(shù)據(jù)研究中心(Asia-Pacific Data Research Center)提供的1993—2013年OFES的海表面高度(SSH,Sea Surface Height)、經(jīng)向和緯向流速剖面以及溫鹽剖面資料,時(shí)間分辨率為3 d[21]。

Chaigneau等[22]提出的變型Winding-Angle(WA)自動(dòng)識(shí)別算法,用SSH等值線代替了流線,計(jì)算速度較快且在西北太平洋海域應(yīng)用較廣[18,23]。我們首先尋找在一個(gè)0.5°×0.5°經(jīng)緯度移動(dòng)窗口內(nèi)SSH極值來確定中尺度渦的中心位置。再從每個(gè)可能的冷渦(暖渦)中心出發(fā),以1 cm的增幅(減幅)向外尋找閉合的SSH等值線,最外圍的等值線即是渦旋的邊界。最后挑選出振幅超過3 cm,包含網(wǎng)格點(diǎn)不少于12個(gè)但不超過2 000個(gè)的單核中尺度渦。

再通過距離法[24]利用連續(xù)時(shí)間的SSH場(chǎng)分析渦旋的遷移路徑,對(duì)識(shí)別的渦旋進(jìn)行追蹤,即尋找下一時(shí)刻距離最近且極性相同(同為冷渦或暖渦)的渦旋。由于渦旋的平均遷移速度小于0.1 m/s(圖3),而OFES提供的SSH數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為3 d,那么3 d遷移的平均距離小于30 km,故采用本方法能夠較為準(zhǔn)確地追蹤各個(gè)渦旋并判定其路徑。

根據(jù)SSH數(shù)據(jù)繪制出每3天的等值線圖(圖略),識(shí)別與追蹤黑潮脫落的渦旋,得到黑潮脫落并由呂宋海峽進(jìn)入中國(guó)南海的中尺度渦(簡(jiǎn)稱脫落渦旋)的中心位置等參數(shù),再結(jié)合流速、溫度和鹽度的剖面數(shù)據(jù),分析黑潮在脫落渦旋時(shí)的水文要素的三維結(jié)構(gòu)。

2 統(tǒng)計(jì)結(jié)果

利用OFES的SSH數(shù)據(jù)識(shí)別和追蹤呂宋海峽附近海域的中尺度渦,可以發(fā)現(xiàn)1993—2013年黑潮由呂宋海峽進(jìn)入中國(guó)南海的中尺度冷渦和暖渦分別有10個(gè)和29個(gè)。暖渦個(gè)數(shù)遠(yuǎn)大于冷渦個(gè)數(shù),這與之前的衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果[18]一致。但渦旋個(gè)數(shù)均明顯減少,特別是暖渦數(shù)量比衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果少一半以上,這可能是由于OFES模式對(duì)于黑潮不穩(wěn)定現(xiàn)象的模擬和衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果還存在一定差異。其中冷渦只有2個(gè)在黑潮控制區(qū)(包括黑潮流套區(qū))生成,其余8個(gè)則是在黑潮西側(cè)邊緣生成;大部分暖渦均在黑潮控制區(qū)生成,僅6個(gè)暖渦是在黑潮西側(cè)邊緣生成。渦旋脫落的空間位置和遷移軌跡如圖1所示,圖中藍(lán)色(紅色)圓圈分別代表冷渦(暖渦)的脫落位置。渦旋的脫落均發(fā)生在118°～121°E,19°～22°N海域,位置較為集中,且更偏向于海峽的北部。遷移軌跡顯示,模式得到的脫落渦旋以自東向西遷移為主,在西行過程中具有明顯的向南偏移的趨勢(shì)。與衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果不同的是,模式識(shí)別的渦旋遷移路徑更長(zhǎng),這可能是由于模式的分辨率較高,可以較好地反映中尺度渦的活動(dòng)過程。

圖1 黑潮脫落冷渦、暖渦的空間分布及其遷移軌跡Fig.1 Spatial distribution and migration tracks of the cold and warm eddies shed from the Kuroshio

渦旋特征主要參數(shù)有渦旋的半徑、振幅、生存時(shí)長(zhǎng)和遷移距離等,這些參數(shù)的定義及計(jì)算方法詳見文獻(xiàn)[18]。我們分別取10 km,1 cm,10 d和50 km為間隔,統(tǒng)計(jì)了脫落冷渦、脫落暖渦這些參數(shù)的出現(xiàn)頻率(即出現(xiàn)次數(shù)除以總數(shù))分布,繪制成圖2。

圖2 黑潮脫落渦旋的半徑、振幅、生存時(shí)長(zhǎng)和遷移距離的出現(xiàn)頻率分布Fig.2 Occurrence frequency of the radius,amplitude,lifetime and migration distance of the eddies shed from the Kuroshio

脫落渦旋半徑主要分布在40～140 km,冷渦和暖渦的平均半徑分別為74.9 km和89.1 km;振幅均分布在3～20 cm,冷渦和暖渦的平均振幅分別為11.4 cm和10.5 cm;生存時(shí)長(zhǎng)則主要分布在0～220 d,冷渦和暖渦的平均生存時(shí)長(zhǎng)分別為101.4 d和122.0 d;遷移距離在0～1 500 km的渦旋較多,個(gè)別暖渦最遠(yuǎn)可以遷移1 700 km以上,冷渦和暖渦的平均遷移距離分別為672.7 km和854.4 km。與衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果[18]對(duì)比,基于模式數(shù)據(jù)得到的脫落渦旋平均半徑和平均振幅基本一致,但是生存時(shí)長(zhǎng)和遷移距離則明顯較大,尤其是冷渦,其平均生存時(shí)長(zhǎng)和平均遷移距離差不多大了5倍。

圖3 黑潮脫落渦旋遷移速度的出現(xiàn)頻率分布Fig.3 Occurrence frequency of the migration speed of the eddies shed from the Kuroshio

我們依據(jù)各個(gè)脫落渦旋在遷移過程中每個(gè)時(shí)刻渦旋中心所在的地理位置,計(jì)算相應(yīng)的遷移速度。同樣取2 cm/s作為間隔,統(tǒng)計(jì)出遷移速度的出現(xiàn)頻率(圖3)。脫落冷渦、脫落暖渦遷移速度在0～10 cm/s分別為80.3%和82.6%,速度大于20 cm/s的分別為1.0%和1.6%。統(tǒng)計(jì)得到的脫落冷渦和暖渦的平均遷移速度分別為7.4 cm/s和7.9 cm/s,略小于衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果(分別為8.4和8.3 cm/s)。

脫落渦旋個(gè)數(shù)的季節(jié)和年際變化(圖4)顯示,冷渦和暖渦均不是每個(gè)月都脫落。按通常的季節(jié)劃分(即12月至翌年2月為冬季;3—5月為春季;6—8月為夏季;9—11月為秋季)后發(fā)現(xiàn)夏季的脫落渦旋數(shù)量較少;冷渦主要在春季脫落;暖渦脫落則是在秋季最頻繁,冬季其次。冬季風(fēng)時(shí)期脫落的暖渦、冷渦個(gè)數(shù)分別為14和7個(gè),夏季風(fēng)時(shí)期脫落的暖渦、冷渦個(gè)數(shù)分別為15和3個(gè)。因此我們認(rèn)為季風(fēng)對(duì)暖渦的脫落影響不大,但是冬季風(fēng)作用下黑潮更容易脫落冷渦。冷渦和暖渦均不是每年都有脫落,平均每年脫落0.5個(gè)冷渦和1.4個(gè)暖渦(圖4b)。

圖4 黑潮脫落渦旋個(gè)數(shù)的逐月和逐年變化Fig.4 Monthly and yearly variations of the number of eddies shed from the Kuroshio

3 脫落渦旋的三維結(jié)構(gòu)

我們利用OFES模式得出的脫落渦旋經(jīng)向和緯向速度及相應(yīng)的位勢(shì)溫度和鹽度剖面數(shù)據(jù),繪制出所有脫落渦旋相應(yīng)脫落日期的三維結(jié)構(gòu)分布進(jìn)行對(duì)比,分析表1中4個(gè)典型脫落渦旋(脫落位置見圖1)各自的流場(chǎng)、溫度、鹽度三維結(jié)構(gòu)。

表1 4個(gè)典型脫落渦旋的多種參數(shù)Table 1 Parameters of the four typical eddies shed from the Kuroshio

3.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)

4個(gè)典型脫落渦旋CE1,CE2,AE1和AE2于脫落時(shí)刻在水深2.5,100,500,1 000 m處的流場(chǎng)分布見圖5(圖中藍(lán)色、紅色曲線分別表示脫落冷渦、脫落暖渦的邊界)。由黑潮控制區(qū)脫落的冷渦區(qū)域(圖5a的藍(lán)色閉合曲線)的流場(chǎng)呈氣旋式流動(dòng),且在渦旋邊緣處的流速值較大,渦旋內(nèi)部的速度值較小。隨著深度逐漸加深,渦旋邊緣的流速值逐漸減小。水深500 m處流速高值區(qū)與低值區(qū)的差異已經(jīng)不明顯,且外圈流線開始不再閉合。因此我們認(rèn)為這個(gè)冷渦的垂向影響深度約為500 m,接近黑潮影響深度。

圖5 脫落渦旋CE1,CE2,AE1和AE2的流場(chǎng)三維分布(據(jù)脫落日期的OFES數(shù)據(jù))Fig.5 Three-dimensional structure of the geostrophic current of CE1,CE2,AE1 and AE2 when the eddies shed from the Kuroshio(based on the OFES data)

在海域上層(水深100 m及以淺),由黑潮西側(cè)邊緣海區(qū)脫落的冷渦CE2其邊緣的流速高值區(qū)分布呈不對(duì)稱,主要分布在冷渦的東北區(qū)域(圖5b)。水深100 m處渦旋CE2邊緣的流速達(dá)到最大值,這可能是因?yàn)槔錅u次表層水受到黑潮的影響更大。水深1 000 m處CE2邊緣的流速高值區(qū)已不明顯,但是其氣旋式流動(dòng)特征依舊存在。因此我們認(rèn)為這個(gè)冷渦的垂向影響深度可以達(dá)水深1 000 m以深,大于源自黑潮控制區(qū)的冷渦的垂向影響深度,可能是由于黑潮西側(cè)邊緣的脫落渦旋受黑潮影響較小。

黑潮控制區(qū)、西側(cè)邊緣海區(qū)脫落的暖渦AE1和AE2的流場(chǎng)三維結(jié)構(gòu)分布(圖5c和5d)顯示,暖渦區(qū)域的流場(chǎng)呈反氣旋式流動(dòng),除渦旋中心區(qū)域外,流速均較大,且這一特征一直維持到水深1 000 m處,因此我們認(rèn)為這2個(gè)暖渦的垂向影響深度均可達(dá)水深1 000 m以深。與脫落冷渦CE2的特征相似,源自黑潮西側(cè)邊緣的暖渦AE2的流場(chǎng)在上層海域也呈不對(duì)稱分布,AE2的南部區(qū)域流速更大。

3.2 溫度結(jié)構(gòu)

4個(gè)典型脫落渦旋脫落時(shí)刻的位勢(shì)溫度緯向-深度斷面見圖6a～6d、經(jīng)向-深度斷面見圖6e～6h。圖中紅色的經(jīng)緯度表示渦旋中心的地理位置。經(jīng)度差的正值或負(fù)值,分別表示在渦旋中心的東部或西部;緯度差的正值或負(fù)值,分別表示在渦旋中心的北部或南部,圖7同。

圖6 脫落渦旋CE1,CE2,AE1和AE2的位勢(shì)溫度垂向斷面(據(jù)脫落日期的OFES數(shù)據(jù))Fig.6 Vertical structure of the potential temperature of CE1,CE2,AE1 and AE2 when the eddies shed from the Kuroshio(based on the OFES data)

脫落冷渦CE1的位勢(shì)溫度分布與東側(cè)的黑潮存在較大差異(圖6a),其結(jié)構(gòu)似倒扣的碗,東西較為對(duì)稱,且這一特征可維持到水深500 m附近,與流場(chǎng)得到的垂向影響深度相符。經(jīng)向的位勢(shì)溫度和緯向的結(jié)構(gòu)形狀相似,但是僅維持到水深200 m處。由于受到地形影響,等溫線的高峰偏向于水陸邊界(圖6e)。

脫落冷渦CE2附近的溫度結(jié)構(gòu)約水深100 m才出現(xiàn)較為對(duì)稱的倒扣碗狀,此深度與CE2邊緣流速最大值的深度對(duì)應(yīng)。該位溫特征能維持到1 000 m附近,與流場(chǎng)得到的結(jié)果一致(圖6b和6f)。AE1的位勢(shì)溫度結(jié)構(gòu)似碗狀,經(jīng)向和緯向(圖6c和6g)都較為對(duì)稱,且這一特征可維持到水深1 000 m及以深,與流場(chǎng)三維分布(圖5c)得到的垂向影響深度相符。AE2位勢(shì)溫度的東西向垂直分布(圖6d)與CE2的(圖6b)相似,在400 m以淺海域溫度呈東高西低的趨勢(shì),這是由于受到東側(cè)黑潮的影響。其位勢(shì)溫度的經(jīng)向碗狀結(jié)構(gòu)比緯向更為明顯(圖6h),且這一特征可維持達(dá)1 000 m,與流場(chǎng)得到的結(jié)果相符。

3.3 鹽度結(jié)構(gòu)

4個(gè)典型脫落渦旋脫落時(shí)刻的鹽度垂向斷面的繪制方法與位勢(shì)溫度垂直斷面相同(圖7中黑色的經(jīng)緯度表示渦旋中心的地理位置)。這些脫落渦旋的高鹽度核均位于水深50～200 m,這與Liu等的觀測(cè)結(jié)果[20]一致。在水深50 m以淺海域,CE1渦旋中心的鹽度低于渦旋邊緣的,即呈碗狀結(jié)構(gòu);水深50 m以深,其緯向分布似倒扣的碗,東西較為對(duì)稱,且這一特征可維持到水深300 m附近,略小于流場(chǎng)和位勢(shì)溫度的垂向影響深度;其經(jīng)向結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的經(jīng)向溫度結(jié)構(gòu)相似,其北部次表層水鹽度較高,使得倒扣碗狀結(jié)構(gòu)僅維持到水深150 m附近。

圖7 脫落渦旋CE1,CE2,AE1和AE2的鹽度垂向斷面(據(jù)脫落日期的OFES數(shù)據(jù))Fig.7 Vertical structure of the salinity of CE1,CE2,AE1 and AE2 when the eddies shed from the Kuroshio(based on the OFES data)

CE2的緯向和經(jīng)向鹽度斷面(圖7b和7f)表明其鹽度結(jié)構(gòu)與CE1相似,在水深100 m以淺海域,呈碗狀結(jié)構(gòu),在100 m以深海域,則呈倒扣碗狀,且維持到水深300 m附近。AE1和AE2的鹽度結(jié)構(gòu)相似,在水深50 m以淺海域,鹽度分布較為均勻,50 m以深開始呈現(xiàn)碗狀結(jié)構(gòu),分別可以維持到水深400 m和水深200 m左右。故鹽度的垂向影響深度都小于流場(chǎng)和位勢(shì)溫度的垂向影響深度。

4 脫落渦旋與黑潮的溫鹽結(jié)構(gòu)對(duì)比

為了更好地研究進(jìn)入中國(guó)南海的黑潮脫落中尺度渦與黑潮的關(guān)系,對(duì)比分析來自黑潮控制區(qū)(圖8a)和黑潮西側(cè)邊緣(圖8b)的脫落渦旋的平均溫鹽結(jié)構(gòu),并與黑潮和中國(guó)南海的平均溫鹽結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比。圖8中曲線上的點(diǎn)(自上而下)表示水深為25,50,75,100,150,200,300,400,500,600,800,1 000,1 500,2 000 m。

由OFES模式產(chǎn)品得到的黑潮和中國(guó)南海水的平均溫鹽結(jié)構(gòu)在次表層存在明顯差異,黑潮水的溫度和鹽度均高于中國(guó)南海水的,而在水深200 m以深海域,黑潮和中國(guó)南海具有較為一致的溫鹽變化趨勢(shì)(圖8a)。從黑潮控制區(qū)脫落的暖渦,其平均溫鹽結(jié)構(gòu)與黑潮的具有高度一致性。雖然冷渦的溫鹽結(jié)構(gòu)在次表層介于黑潮的和中國(guó)南海的之間,但是其鹽度最大值與黑潮的較為相近,因此黑潮控制區(qū)脫落冷渦的溫鹽結(jié)構(gòu)也與黑潮的更為接近。從黑潮西側(cè)邊緣脫落的冷渦和暖渦的溫鹽結(jié)構(gòu)在次表層均介于黑潮的和中國(guó)南海的溫鹽結(jié)構(gòu)之間(圖8b)。但是由于脫落自黑潮的邊緣,受黑潮高溫高鹽水的影響,冷渦和暖渦的鹽度最大值均略高于中國(guó)南海水的。

圖8 OFES數(shù)據(jù)得到的黑潮控制區(qū)脫落渦旋、黑潮西側(cè)邊緣脫落渦旋的平均溫鹽Fig.8 Mean T-S diagrams of the water mass of the eddies formed in the Kuroshio-controlled areas and the western edge of the Kuroshio based on OFES data

5 結(jié) 論

利用1993—2013年OFES(OGCM for the Earth Simulator)模式數(shù)據(jù)產(chǎn)品,統(tǒng)計(jì)分析了黑潮脫落并由呂宋海峽進(jìn)入中國(guó)南海的中尺度渦(簡(jiǎn)稱脫落渦旋)的特征及其流場(chǎng)、溫度、鹽度的三維結(jié)構(gòu)和溫鹽結(jié)構(gòu),得到5點(diǎn)結(jié)論:

1)一共有39個(gè)脫落渦旋(10個(gè)冷渦和29個(gè)暖渦),其中大部分脫落冷渦在黑潮西側(cè)邊緣生成,大部分脫落暖渦則在黑潮控制區(qū)(包括黑潮流套區(qū))生成。與衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果不同的是,模式得到的脫落渦旋個(gè)數(shù)和出現(xiàn)頻率明顯偏低;渦旋的脫落位置更為集中,且更集中于海峽的北部。

2)利用OFES模式輸出的SSH(Sea Surface Height)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)分析得到脫落冷渦和脫落暖渦的平均半徑分別為74.9 km和89.1 km,平均振幅分別為11.4 cm和10.5 cm,平均生存時(shí)長(zhǎng)分別為101.4 d和122.0 d,平均遷移距離分別為672.7 km和854.4 km。前2個(gè)參數(shù)與衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果較為接近,但是后2個(gè)參數(shù)則明顯增大。

3)脫落冷渦和脫落暖渦均不是在每月或每年都有出現(xiàn),平均每年脫落0.5個(gè)冷渦和1.4個(gè)暖渦。冷渦主要在春季脫落,暖渦脫落則是在秋季最頻繁,冬季其次。

4)基于OFES模式輸出的經(jīng)向速度、緯向速度、位勢(shì)溫度和鹽度剖面數(shù)據(jù),研究脫落渦旋的三維結(jié)構(gòu)分布,發(fā)現(xiàn)黑潮控制區(qū)或西側(cè)邊緣脫落的冷渦的垂向影響深度變化較大,而脫落暖渦的垂向影響深度一般達(dá)水深1 000 m以深。溫度的垂向影響深度與脫落渦旋的垂向影響深度較為一致,鹽度的垂向影響深度則較淺。

5)對(duì)比黑潮控制區(qū)和黑潮西側(cè)邊緣脫落的中尺度渦平均溫鹽結(jié)構(gòu)和中國(guó)南海、黑潮的平均溫鹽結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)脫落渦旋的溫鹽結(jié)構(gòu)受黑潮的影響較大。