背景與目的:
 
 
在撰寫計劃至執行計劃期間, 主持人將不斷地尋求更多PALACE的資訊及與美方合作的機會, 任何進展或變動時刊於下列網頁:
http://140.112.68.31/seddy/seddy.htm KUDEX是探討黑潮在上游區變動的成因及現象, 本子計劃的研究目的包括     1.黑潮在呂宋海峽 (Luzon Strait) 流況受西呂宋海流影響的成份。
    2.黑潮在呂宋海峽形成之套流 (Loop Current), 在其脫離黑潮後, 改以渦流 (eddy)型態進入南海北部的      演變過程 (evolution)。 由於我國海洋學者命名的不統一, 希望以下的譯名較易閱讀此子計劃:
1.渦流 (eddy)
2.套流 (Loop Current) 
3.南海套流黑潮在呂宋海峽 (台灣與呂宋島之間)轉向處產生的套流 (Loop Current), 此套流以渦流 (eddy)型態進入南海, 成為南海眾多渦流當中最特別的一個渦流。
此命名法對等於 Gulf of Mexico Loop Current (墨西哥灣套流
Gulf Stream (灣流) Yucatan Channel (Florida Yucatan 半島之間) 的轉向處形成墨西哥灣套流. 其相對位置如下 當黑潮彎曲愈大時, 其向西進入呂宋海峽的流量與距離愈大, 不論是因entrainment或是自行產生的西呂宋海流 (West Luzon Current, WLC) 會因而增強。

由於以前的水文或衛星海面溫資料皆未顯示黑潮能達到WLS錨碇站, 而且衛星測高儀資料在此處不適用(陸地海洋散佈此區, 且地形複雜, 衛星軌道的稍許不同, Geoid水平梯度大, 就會產生相當大的誤差, 此由測高儀資料SSH所推算出的異常值SSH', 其標準偏差值σ遠大於深海平緩區的SSH'的σ。所以, 要評估黑潮在呂宋海峽內的變化機制與南海套流的形成, 應該在呂宋島的西方或北方設置ADCP錨碇, 量測此西呂宋海流

南海套流形成後,他會向西飄移,對於南海海水的更新速率影響甚鉅, 每一個南海套流, 攜帶了直徑約200km300km的黑潮純淨熱鹹水進入鹽度較低的南海, 它對南海的水質與生態環境衝一定不小。南海套流的傳遞在主持人的1997-1999 黑潮與南海暖流的實驗資料看得很清楚。


(圖一)ADCP與RCM錨碇位置圖

在黑潮與南海暖流的實驗,我們施放ADCP錨碇(117o50'E, 21o40'N),一組RCM錨碇(114o50'E, 16o50'N)(圖一)以及其他相關的作業。ADCP錨碇施放於南海北部,RCM錨碇則近南海內部,目的在於(1)量測與驗證南海逆時環流(黑潮南海分支)與南海暖流的存在及其在時序上的演變特性與南海季風的關係;(2)與南海中部的ATLAS Buoy及巴士海峽的ADCP錨碇等觀測站相互配合,以期對南海內部的環流能有一較全面的觀測與瞭解。其中東沙島東北方的ADCP錨碇提供了 1997/12~1998/7期間的流速資料。

源自北赤道洋流的黑潮自菲律賓東方流向台灣的途中,在經過南海東北部的呂宋海峽此一模糊地帶後,越過台灣東部的宜蘭海脊,沿東海大陸棚朝日本方向流去(Nitani, 1972)。關於黑潮流經呂宋海峽時與南海水之間的交互作用,以及對南海內部環流的影響,到目前為止仍難有一定論。早期的水文探測均指出黑潮於隆冬時節有較明顯的入侵南海現象,於夏季入侵的現象不明確或者反而是南海水由呂宋海峽流出南海(Chu, 1972; Nitani, 1972)。近期的水文探測及數值模式同樣的獲得類似的結論(王與陳, 1987; Shaw, 1989, 1991; Shaw and Chao, 1994; Chen, 1996)。南海北部的水團擁有黑潮水的特徵是無庸置疑的,但對於黑潮入侵的途徑與過程以及其入侵後的發展則是眾說紛紜。季風是本區最顯著的大氣現象,同時也是南海環流最主要的驅動力。Shaw1991)認為黑潮於冬季時自台灣南端沿南海北部的大陸棚進入南海,夏季時則無入侵而僅有蜿蜒的現象。同樣的在冬季, Farris and Wimbush1996)認為當東北季風的風應力大小超過某一數值時,黑潮在呂宋海峽會發展出所謂的套流(Loop Current),亦即黑潮在呂宋海峽打個彎後自台灣南端流出,並不進入南海,同樣的套流現象在李與伍(1989)及劉等(1996)的文章中多所論述。至於在南海內部,Shaw and Chao1994)依據模式的結果,發現在東北季風開始時,東南亞大陸沿岸有一明顯的南向流,其範圍可一直延伸至越南沿岸,此南向流的現象在海面浮子與衛星測高儀等資料中亦可略見一二(Soong et al., 1995)。在夏季時,此沿岸南向流則轉為北向流,但並未一直沿著大陸沿岸北上,而是在北緯1114度左右離開大陸沿岸,轉向東北進入南海內部。此一經由呂宋海峽入侵南海北部的黑潮,或可稱為「黑潮南海分支」。

大陸方面的學者早在1960年代即開始對南海的中、北部做水文調查,對陸棚區的環流系統則有另一見解。就南海北部而言,無論是表層流或環流,早期認為其流向基本上與盛行季風的方向趨於一致。除了黑潮南海分支外,管秉賢(1978, 1985)同時認為在南海北部大陸棚邊緣,冬季存在一支東北流向、狹窄而呈帶狀分佈且流速強勁的逆風流,此即「南海暖流」。更有學者認為此一海流終年存在於南海西北部的大陸坡折處(仇等, 1984; 郭等, 1985; 南海海區綜合調查研究報告(二), 1985; 蘇與劉, 1992; 袁與鄧, 1996)。Ye1994)和葉(1995, 1996)利用數值模式,支持了「在南海北部陡峭的陸棚區,終年存在著兩支反平行的海流」的說法,且認為南海大部份的表層環流主要是受正壓的季風風應力所控制,而南海北部的環流卻主要是由斜壓的熱力學效應所引起的密度流。其與Shaw1991)及Shaw and Chao1994)有類似的論點,即黑潮在進入南海後沿著南海北部的大陸棚,先向西北,再轉向西南,形成所謂的黑潮南海分支,但在此黑潮南海分支的近岸側,則存在著一支流向東北的南海暖流,在冬季東北季風盛行期,此南海暖流不但逆風流動,反而變得更強。

由於黑潮在流經呂宋海峽時,常有暖水入侵南海北部,此現象尤以冬季最為常見。POCMParallel Ocean Climate Model)數值模式顯示此入侵暖水或形成套流或以渦漩的形式進入南海。錨碇於東沙島東北方的ADCP資料顯示,於觀測時間內(199711月至19988月)此地的平均流基本上為順應地形的西南流,冬季常有類似順鐘向的渦漩通過(圖二)。冬季南海北部,表層環流為一沿大陸棚邊緣向西南流動的基本流場(Shaw and Chao, 1994),若有一個向西行進的順鐘向渦漩與此基本場相互作用,則於流速與流向的時間序列上,當可見到如圖二所示的流場特徵。
 

(圖二)東沙群島東北方5天平均的ADCP流速棍棒圖。由上至下分別為水深406080100150200280公尺處的流速及流向,向上為正北。


 
圖三所示為美國海軍研究實驗室(NRLMODASModular Ocean Data Assimilation System)系統整合GFOTOPEX/POSEIDONERS-2等海面測高儀資料並予以最佳化所推算的海面高度異常。由ADCP錨碇所量測的流速資料中(圖二),可以很清楚的看出流場幾乎與渦漩相對應,顯然進入南海的渦漩對陸棚邊緣的流場有相當大的影響。對於南海暖流,雖然大陸方面的學者普遍相信其為一常年性存在的東北流,並於冬季時有增強的趨勢,但其所根據的資料主要是水文場,流速儀直接量測的資料非常欠缺,且觀測時間相當的短,絕大部份少於3天。在此我們提出南海暖流是由黑潮流域經呂宋海峽間歇性進入南海北部的渦漩所導致的說法。由於自黑潮流域入侵的渦漩為暖渦且常見於冬季,在其沿大陸棚向西南方移動的途中,陸棚區為一東北向的流場,此很可能即為所謂的南海暖流。

 


 

圖三: 多衛星測高儀整合之海面高度異常。

 

 
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