2018/02/23 [榮譽] 賀本院海洋所張明輝老師解析黑潮蛇行機制獲傑出期刊Deep-Sea Research選為封面

海洋所張明輝老師解析黑潮蛇行機制獲傑出期刊Deep-Sea Research選為封面

海洋所張明輝老師(見照片)以連續兩年寶貴的實測海流資料,揭露臺灣東方黑潮蛇行與流量變化背後的物理機制,受國際海洋學界重視並獲傑出期刊Deep-Sea Research選為2018年1月131卷封面(附圖1),張老師的研究除了學理上的突破,現場觀測所獲得的成果對我國開發海洋能源之黑潮發電、東部海域漁業資源管理、氣候與颱風變化的研究等至關重要。
黑潮(Kuroshio)是北太平洋副熱帶環流(Subtropical Gyre)靠近東亞大陸邊界的一支由南往北之強勁海流,由菲律賓東方開始,經過臺灣東部海域,直到日本東南方,挾帶並輸送巨量的水體、熱能、鹽份、懸浮質等物質到中緯度海洋,深深影響沿途的海域環境、漁業資源、天氣、氣候及全球變遷等等,因此研究黑潮、了解黑潮變動的物理機制進而提升數值預報準確度,自有其多層面應用的重要性。
相關黑潮的調查,國際知名合作計畫「世界海洋環流實驗」(World Ocean Circulation Experiment)中的PCM-1海洋儀陣列(1994/9-1996/5) 開啟近代黑潮的高解析度時間序列觀測,該觀測成果至今仍為黑潮研究的重要基石。時隔約20年後,張明輝老師在科技部2012至2015年間支助的「黑潮流量與變異觀測計畫」(Observations for the Kuroshio Transport and Variability,OKTV計畫),帶領海洋所助理及錨碇技術團隊於PCM-1陣列南方約50公里處之KTV1測線(沿著花蓮外海耶雅瑪海脊之上),佈放三組都普勒式海流剖面觀測儀(75-kHz ADCP)進行長達兩年的觀測(2012/11-2014/10),整合PCM-1及KTV1兩個陣列觀測結果及印證近期國際間黑潮研究進展,解析出黑潮蛇行及流量變動的動力機制,對未來大洋西方邊界流及全球變遷的研究深具影響力。其重要的科學新發現包括:

  1. 位於不同觀測期的兩陣列所測得的平均黑潮流量相差達到4 Sv (1 Sv=百萬立方公尺/秒),為年際變化所造成,此年際變化又與西北太平洋海洋渦旋覆蓋率相關;
  2. 相對於PCM-1位處宜蘭海脊上的水道,受琉球群島保護限制,KTV1測線東側直受到渦旋衝擊影響,黑潮流軸擺動遠比其流量變動造成的流速變異量更為顯著;
  3. 渦旋造成的黑潮流量的變化與主軸擺動均與是否為單一渦旋衝擊或者為雙渦旋系統有關(附圖2)。在單渦旋衝擊情況下,干擾橫跨黑潮東西方向海面高度差異跟地球旋轉效應之平衡,以及海水等密度面傾斜和流速剪切之平衡,兩者合併控制流量的增減;但在雙渦旋系統作用之下,渦流造成上游的海流聚合或分散衝擊黑潮流速變得較重要。無論是為單一渦旋或者為雙渦旋系統,作用過程中,上游的海流聚合或分散導引均導致KTV1測線上黑潮最大流速軸位置偏向靠岸/離岸。

論文資訊:Chang, M.-H., S. Jan, V. Mensah, M. Andres, L. Rainville, Y. J. Yang, Y.-H. Cheng (2018), Zonal migration and transport variations of the Kuroshio east of Taiwan induced by eddy impingements, Deep-Sea Research I, https://doi.org/10.1016/j.dsr.2017.11.006. 全文見鏈結:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967063717301565.

照片: 張明輝老師(左)在研究船「海研三號」上監督施放海洋觀測儀(右方橘色浮球內)
 
圖1 海洋傑出期刊Deep-Sea Research I 2018年1月131卷封面
 

圖2 黑潮受海洋單一渦旋及雙渦旋系統衝擊之後產生的蜿蜒蛇行與流量高低變化示意圖。

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