東沙海流的空間分佈統計

爲了探討東沙海流在局部區域上 Lagrangian 時間尺度與空間尺度所

顯現的強烈變化，參考 Salas(2001)研究中對阿爾及利亞海流的空間分佈

分析方法，假設東沙海流是ㄧ致性與穩定的海流，運用先前 Lagrangian

統計東沙海流的方法來分析其東沙海流個別的區塊，將東沙海流流域劃分

為十個 2°×2°方塊，其地理相對位置表示在圖 5-15 的方塊，而其統計結果

歸納在表 5-1 中，在網格內的浮標日在 1000 日到 7000 日的範圍內。利用

圖 5-15 東沙海流 Eulerian 法的平均流向量圖可以明顯的表示出其局部區

域(方塊)海流的平均流速和流向等主要特徵。方塊 1 在呂宋海峽的西北

側，而黑潮支流主要由呂宋海峽的北側入侵南海(梁文德，2002；

Centurioini et al.,2004)，所以其路徑會經過方塊 1，方塊 2 為菲律賓

西北側向北沿岸流的路徑，方塊 3 位於東沙環礁的東北面，為延續黑潮向

在 20 cm/s 以下。方塊 5 位於東沙環礁的西北面，其南面有平均流速大於

20 cm/s 的東沙海流經過。方塊 7 和方塊 8 的中間有逐漸轉向西南方且平

均流速大於 20 cm/s 的海流。方塊 7 和方塊 8 在海南島的東側，此時的東

沙海流流速明顯變強，並且以 20 cm/s 以上的流速向西南方流去。

東沙海流速度變化量橢圓圖(圖 5-16)則印證了東沙海流平均流向量

圖(圖 5-15)的趨勢，速度變化量橢圓的主要軸平行於沿岸方向或是東沙海

流的流向。藉由分析東沙海流空間分佈的統計特性(表 5-1)，可以觀察到

其東西向的時間尺度由呂宋海峽向西逐漸增加，南北向的時間尺度則不停

變化。方塊 1 由於其東西和南北向時間尺度與空間尺度的相近，說明了東

沙海流在此有很好的等向性(isotropic)，可由圖 5-16 中方塊 1 中的呈現

不極端且等向性的速度變化量橢圓獲得證明。東沙海流在方塊 3 到方塊 8

之間，其東西方向的擴散率一直大於南北方向，在圖 5-16 的速度變化量橢

圓東西向速度變化量亦大於南北向，同時由東向西方向，其渦動動能也是

逐漸變小，顯示離呂宋海峽越近，其渦動動能越大，證明 Su(2004)所述入

侵南海的黑潮支流會增強東沙海流的紊流強度(渦動動能)，圖 5-16 以

Eulerian 法所表示的東沙海流速度變化量橢圓亦支持上述論點，其速度變

化量明顯地向東越接近呂宋海峽越大。在方塊 7、8、9、10 內的海流呈現

向西南方的ㄧ致性，代表浮標軌跡間有很好的相關性。同時由東向西方向，

海流在 113-121°E 之間的渦動動能均大於平均流動能，顯示此區域的中尺

度運動發達。

同時探討東沙海流的擴散率與速度變化量的關係時，以表 5-1 中

Lagrangian 空間尺度、時間尺度和質點直接計算的擴散率分別對速度變化

量作圖，以探討其相互間的關係，其結果表示在圖 5-17 中，速度變化量以

2°×2°的方塊計算，每ㄧ點代表ㄧ個東沙海流的局部區域，圖 5-17(a)和(b)

顯示空間尺度、時間尺度對速度變化量較無明顯的關係，而圖 5-17(c)則

顯示出擴散率與速度變化量有近似於正比的正相關存在，符合 Poulain and

Niiler(1989)的對擴散率與速度變化量關係的分析。

圖 5-1. 南海北部浮標軌跡的四季分佈圖

圖 5-2. 秋季水深 15m 平均流速分佈圖(1982-2006)，網格點為 0.5°×0.5°

圖 5-3. 春季水深 15m 平均流速分佈圖(1982-2006)，網格點為 0.5°×0.5°

圖 5-4. 水深 15m 四季渦漩動能(Eddy Kinetic Energy)圖(1982-2006)，網格點

圖 5-5. 冬季水深 15m 平均流向量與平均流動能(Mean flow and MKE)圖

圖 5-6. 冬季水深 15mn 速度變化量橢圓與平均渦動動能(Velocity variance and

圖 5-7. 冬季水深 15m EKE/MKE 圖(1982-2006)，網格點為 0.5°×0.5°

圖 5-8. 夏季水深 15m 平均流向量與平均流動能(Mean flow and MKE)圖

圖 5-9. 夏季水深 15mn 速度變化量橢圓與平均渦動動能(Velocity variance

圖 5-10. 夏季水深 15m EKE/MKE 圖(1982-2006)，網格點為 0.5°×0.5

圖 5-11. 朝南流的越南海流向南流速統計圖(11.8°N 到 14°N 的海岸線)。浮標流 速以離越南海岸線每 8 km 作一個網格平均，顯示歷年來冬春二季個別

圖 5-12. 南海北部(簡稱 NSCS)四季浮標單質點位移量的吐煙圖，左半部為東西

圖 5-13. 東沙海流(簡稱 DC)四季浮標單質點位移量的吐煙圖，左半部為東西方

圖 5-14. 越南海流(簡稱 VC)全年與冬季浮標位移量的吐煙圖，左半部為東西方

圖 5-15. 東沙海流水深 15m 平均流速向量圖(1982-2006)，網格點為 0.5°×0.5°，

圖 5-16. 水深 15m 平均流向量與速度變化量橢圓圖(1982-2006)，網格點為 0.5

圖 5-17. 東沙海流的 Lagrangian 空間尺度(a)、時間尺度(b)與擴散率(c)對速

表 4-4. 東沙海流浮標 Lagrangian 統計的空間變化摘要，分析區域為北緯 18°

到 22°，東經 111°到 121°，分為十格，每格為 2°×2°，取漂流時間大於 20 天的浮標軌跡來作分析，T 是 Lagrangian 的時間尺度，L 是 Lagrangian 的空間尺度，下標 u 是東西方向，下標 v 是南北方向，<>是平均，rms 是 剩餘速度方均根，K 是由質點擴散直接計算的擴散率

Box 1 2 3 4 5

Buoy days 6923 3790 5901 4180 5422

<U> cm/s -6.33 -2.23 -5.9 -2.75 -5.22

<V> cm/s 3.48 6.28 0.58 -1.64 2.04 Urms cm/s 32.28 22.49 27.27 20.1 18.36

Vrms cm/s 28.9 21.16 22.45 19.03 14.88 U_variance

cm²/s²

1043 505.9 744.1 404 337.1

V_variance

cm²/s²

835.66 448.09 504.24 362.33 221.55

Tu days 0.42 0.4 0.57 0.74 1.21 Tv days 0.48 1.37 0.7 0.59 065

Lu km 12.17 7.09 14.14 12.34 18.47 Lv km 12.85 21.47 14.18 10.71 6.56 Ku cm²/s 1.05 E+07 3.85 E+06 1.09 E+07 6.26 E+06 8.52 E+06 Kv cm²/s 1.00 E+07 9.97 E+06 8.66 E+06 6.10 E+06 2.15 E+07

EKE cm²/s² 872.56 773.42 629.36 588.36 420.04 MKE cm²/s² 411.98 345.17 150.95 142.75 158.12

Box 6 7 8 9 10

Buoy days 4085 3848 5424 1332 3870

<U> cm/s -4.08 -0.53 -5.06 -6.82 -7.51

<V> cm/s -1.47 2.37 -1.13 0.33 -0.76 Urms cm/s 16.87 20.57 21.2 16.45 18.32

Vrms cm/s 15.09 17.31 17.53 9.82 13.04 U_variance

Cm²/s²

284.7 423.3 449.7 270.7 335.8

V_variance

Cm²/s²

227.88 299.74 307.34 96.57 170.12

Tu days 1.07 0.95 1.05 1.57 1.29 Tv days 1.24 0.46 1.07 0.91 0.99 Lu km 15.14 16.37 21.08 21.61 20.31 Lv km 15.14 6.81 17.41 7.78 11.31 Ku cm²/s 6.71 E+06 8.22 E+06 1.25 E+07 8.68 E+06 9.71 E+06 Kv cm²/s 5.92 E+06 3.11 E+06 8.51 E+06 1.92 E+06 3.77 E+06 EKE cm²/s² 468.92 360.96 453.74 312.95 340.75 MKE cm²/s² 151.01 156.76 140.04 379.78 353.03