大陆坡折对黑潮路径的影响

一个数值计算模式用以模拟黑潮受南东海大陆坡折阻挡时的路径变化，参照台湾东北部实际地形，本文设计了一个理想化的计算区域。来自菲律宾东部的黑潮进入计算区域，来流与左侧固体边界（模拟台湾岛）平行而与大陆坡折正交。数值求解二维正压原始方程采用ADI差分方法。计算结果表明：一部分黑潮水受阻于坡折而直接右拐，另一部分爬坡侵入陆架，而后回到坡折，与前一部分汇合一起几乎沿着坡折前进。这些结果至少与实测黑潮层水运动状态一致。通过数值分析，我们得到，在台湾东部及东北部附近，非线性效应不可忽略，而在其他海区，地转平衡是一种很好的近似。惯性效应是黑潮源地涡漩的主要形成机制。东海南部的反气旋涡及琉球群岛以南的暖涡是位涡守恒的体现，台湾东南海区的气旋涡则是陆架波沿台湾东海岸向南传播与黑潮来流相互作用的结果。黑潮在陆架坡折附近的流型是以定态地形Rossby波表现出来的。通过量级分析，我们导出了一个地形Rossby定常波的波长表达式。波长与基本流的流速、涡度及涡度的侧向剪切有关。另外波长分布不但与地形坡度，而且也与水深有关。在坡折附近，随着水深变浅，其波长逐渐变短。我们的数值模拟结果也显示出这种性质，黑潮左侧（浅水区）等水位线呈现波状弯曲，而右侧（深水区）等水位线比较平滑。这与实测资料中的陆架坡折附近水温等值线的弯曲形态是一致的。