船載式 ADCP 資料

從海科中心提供 1997-2013 海研船 OR-1、OR-2 和 OR-3 的船載式 ADCP 資料整理分析後上層 20m全年平均流場分佈圖(如 圖 4-7)可以呈 現出在 台灣西南 海 域長 期 有反氣 旋渦 流的存在，中心 位 置大約在 120^oE, 22^oN。同時圖中明顯可看出自西側台灣淺灘而來的海水東流靠 近嘉南沿岸海域後，可看出海流多轉朝北向 PHC 流去，但也有部分 海水沿著高屏海岸線朝東南流去，甚至在台灣南端有觀測出窄且明顯 的東流出巴士海峽進入黑潮，這黑潮水一進一出過程形成了套流 (LOOP)。

若將時間分為夏冬時期分別說明觀測結果(如 圖 4-8)，依序從夏 季(6,7,8 月)說明起，在東北季風作用轉弱消失，西南季風逐漸加強到

最強之際，北南海水沿著地形從台灣淺灘南側明顯湧進PHC 北上，結 合海峽東側沿大陸海岸北上的海水，使得海峽北部的海水都朝東北到 北方向流。但有部分海水沿著高屏海岸線南下，形成反氣旋渦流，直 到台灣南端轉向東流進入黑潮主軸。而黑潮主軸流經 LS 時，蜿蜒但 不轉西流入海峽東側，明顯黑潮主軸沿著台灣東部海岸往北流。當進 入冬季(11,12,1,2 月)時(如 圖 4-9)，因強勁的東北季風作用下，黑潮分 支西向動作強化後，直到東沙島與台灣淺灘之間，部分黑潮水開始沿 地形反氣旋轉向台灣西南海岸，再經台灣南端東流出巴士海峽，而此 種因風力強化造成黑潮分支前進到南海北部再反轉回去的套流現象，

情況如同前述章節的觀測結果。

曾有研究學者 Jan et al., (2011)指出台灣東北角的冷渦大約位於 122.125ºE, 25.625ºN，直徑約為 100 公里(圖 4-10)，此冷渦對於海洋生 態與漁業有相當的重要性，但是它出現的季節則尚未有定論。我們分 析歷史浮球資料，將所有偵測到台灣東北角冷渦的浮球資訊綜合整理 成表 4-1，總計有 14 個 case，其中冬季有 8 個，夏季 4 個，秋季 2 個，

夏季時出現的冷渦有較冬季更往東偏移外海的趨勢，這應該是和黑潮 主軸位置的季節性擺盪有密切的相關，而可能因為當冬季季風強盛時，

被推擠上東海陸棚的黑潮水團因風力作用下，且極有可能更接近台灣 北部海域；相對在夏季西南季風興盛時，黑潮主軸偏移外海造成觀測 冷渦次數減少。

4.2 2017年 SVP 浮球觀測海峽流況

本研究於2017 年上半年，曾經佈放了 12 個 SVP 浮球，其中 8 個 浮球是於2017 年 2 月 3 日和 2 月 15 日利用台馬之星佈放於 TS 北部，

8 個浮球當中只有 4 個有正常運作並且持續傳回訊號，其他 4 個則在 佈放後不久就被大陸漁船撿走。另外於 2017 年 6 月 13 日和 6 月 19 日

利用海研三號研究船在 TS 南部與 LS 佈放 4 個浮球。表 4-2 包含這 12 個浮球的 ID、佈放時間、地點、取樣間隔、何時停止運作等資訊。

圖 4-11 是佈放於 TS 北部且正常運作的 4 個 SVP 浮球(ID:16680, 15670, 25430, 25980)之整體漂流軌跡圖，大致而言，這四個浮球的漂 流軌跡均相當類似，只有在細部的路徑變化與出現的時間先後有所差 異。圖4-12a 是浮球 15670 從 2 月 3 日下放到 4 月 23 日之間的漂流軌 跡、流矢(圖 4-12b)和表水溫 SST(圖 4-12c)的時序變化，圖 4-13 是 NCEP/ NCAR 重分析風場位於 TS 北部(26ºN, 121ºE)的 2017 年 2月和 3 月的風矢圖，從風矢圖可知2 月和 3 月基本上都是盛行東北季風，風速 最大值約為15m/s，中間偶有短暫的東北季風減弱時期，例如 2 月 3 日 到4 日，2 月 15 日到 16 日以及 3 月 15 日到 16 日，事實上也是因為風 速減弱、海況轉好才使得台馬之星得以開航，本實驗室團隊人員也把 握機會上船執行佈放浮球的任務。從 圖 4-12a 可知從 2 月 3 日到 13 日 之間 15670 浮球。往南漂移一小段距離，然後隨著東北季風的減弱，

此浮球轉而朝北漂移，從 2 月 23 日起大約持續一個月，此浮球幾乎 都在台灣北部近海處徘徊，淨移動距離雖然很小，但是潮流往復運動 卻很明顯(圖 4-12b)。這個現象應該就是無潮點(amphidromic or no tide point)的特徵，Lee and Liu (2013)利用三維海洋環流模式加入潮流的作 用以探討對於長江沖淡水的效應，在他們的模式中也指出台灣北部近 海有出現一個半日潮 M2 的無潮點，如 圖 14 所示，其位置與 圖 4-12a 的無潮點相當一致，因此本研究所佈放的浮球提供了一個很寶貴 的測量資料來證實此一潮汐特徵的存在。

16680 浮球的漂流軌跡圖如 圖 4-15 所示，此浮球於 2 月 15 日佈 放，下放後隨即往北漂移，並在台灣東北角外海以逆時針方向繞行一 圈後再繼續隨著黑潮主軸向東北方向前行，從 2 月 15 日到 3 月 15 日期

間浮球被捲入氣旋渦當中，此一氣旋冷渦是位於棉花海底峽谷，過去 研究無論是利用船載式 ADCP(Tang et al., 1999)、水文資料(Jan et al., 2011)、漂流浮球(Tseng and Shen, 2003)、衛星遙測(Chang et al., 2013) 或 是數值模式(Gopalakrishnan et al., 2013)都有觀測到此一冷渦的存在，

但是其出現的季節和產生的機制仍然未有定論，本研究在後續的章節 中會針對此一議題做進一步的討論。由兩個浮球的表水溫時間分佈圖 (圖 4-12c 和 圖 4-15c)都可以發現表水溫有將近 6-7 ºC 的突然增溫現 象發生，發生的地點都是位於台灣東北角外海，判斷應該是由於浮球 從台灣海峽北端的冷水區域漂移到入侵的溫暖黑潮水，在冷暖水鋒面 所量測到的顯著溫差。分析原因可能是浮球先於 0224 以後因強烈東 北季風作用下，表面海流由東北轉朝南流使得觀測水溫上升，到了 0228 時進入由沿 TS 北部海域向東北流出的冷水團，當越過富貴角後 轉向東南流向鼻頭角期間水溫持續探低直到 0307 凌晨。從 2017 年 0307-0308 這 2 日浮球 416680 有 3 次的水溫躍升，每次相隔時間類似 半日潮時間但較短，分別是 10 小時與 9 小時，越往東方外海時間越 短。比對附近的福隆與龍洞 2 處的氣象局潮位站高低水位時間資料發 現，在前述同一時段內，浮球於接近東北角海岸時，3 次浮球的水溫 躍升時間點與岸邊潮位站低水位時間點雖不完全一致，有提早有延滯，

但相隔時間在 1-2 小時之內，都是落在低水位時間前後。有趣現象是 前2 次水溫跳升時浮球流向是立即地轉向，方位約是東南南>西北北>

東南南，而水溫表現是急升在急降回，而在降回時，水溫比前發生轉 向前稍高，顯示浮球仍在相類似水團內。特別是第 3 次水溫躍升完成 後，水溫便明顯比躍升前高許多且浮球軌跡明顯逆時針繞走約半圓圈，

時間長達約半天。此現象與浮球415670 稍後在同年 0321-0323 間發生 水溫大躍升且維持約半天情況相似，也都有浮球軌跡繞行半圓圈的現

象發生，而繞行圓圈中心約略都在鼻頭角外海域的陸棚。

25980 和 25430 浮球的漂流軌跡圖分別如 圖 4-16 和 4-17 所示，

25430 浮球的下放地點離台灣最近，它往東北方向漂移的速度也最快，

在 3 月 16 日便已進入黑潮，往北流速分量達到 1 m/s，並於 4 月 20 日 通 過 九 州 南 方 的 通 道 進 入 日 本 南 邊 的 黑 潮 延 伸 區 域 (Kuroshio Extension)，在四個浮球當中是走的最快的一個，但由於電量不足，

不久便停止傳送位置資訊。25980 浮球的下放位置是在 25430 浮球的 西北方約 4 公里，其漂流軌跡 圖 4-16a 和 圖 4-12a 相似，也有觀察到無 潮點和氣旋冷渦的現象，在 3 月 6 日到 15 日期間此浮球近似滯留不動，

應該是被當地漁網或礁石卡住，幸好 3 月 16 日之後又恢復正常，並逐 漸進入黑潮，時至 2017/05/02 出現在九州東方外海的渦流當中徘徊打 轉。

圖4-18 是另外四個在 TS 北端佈放的浮球(沒有正常運作)之漂 流 軌跡圖，16600 浮球自 2 月 15 日下放後便往東北漂移，但是在 2 月 20 日就因不明原因而停止傳送資訊。另外三個浮球(15650，15700，16590) 也都是在下放之後先往東北漂移，但是分別在當天或是 10 至 20 天後 就被大陸漁船撈走。

圖 4-19 是四個佈放於 TS 南端與 LS 的浮球漂流軌跡，15680 和 16660 於 6 月 14 日佈放於 LS，15710 和 16650 於 6 月 19 日佈放於 TS 南端(恆春西方)。這四個浮球都以順鐘向的趨勢往東漂移，16650 和 16660 經過台灣最南端之後進入台灣東南外海的黑潮主軸，再迅速往 北前進脫離台灣；15710 擱淺於墾丁南灣；15680 目前仍在 LS 西方 的順鐘向渦流當中打轉。

為了進一步瞭解四個佈放於台灣海峽北端的冬季浮球漂流速度

之 主 要 週 期 ， 我 們 做 了 浮 球 流 速 的 旋 轉 能 譜 分 析 (Thomson &

Emery,2014)。圖 4-20 是浮球的 v 對 u 分量 scatter plot，其中 25980 浮 球由於被卡住不動了一段時間，因此將其分成兩段時序個別做處理，

由圖可知 u 的最大速度為±150 cm/s，v 則為±100 cm/s，這應該是受到 黑潮往東北方向快速流動的影響。圖 4-21 為流速的順鐘向(S+)和逆鐘 向(S-)能譜對角頻率圖，可知這四個浮球的流動均呈現出非常顯著的 半日潮 M2 頻率，其次是慣性頻率 f，而且 M2 的能量佔了絕對主導的 地位，這也指出台灣北部沿近海域是以 M2 為主。圖 4-22 能譜對時間 以及頻率作 contour 圖，可知在浮球下放之後約 40 天內，M2 是這段 期間和海域的主要海流特性，40 天之外，也就是離開台灣東岸越遠，

M2 的能量已大幅減弱，但是仍然為當地主要的海流特性。

浮球的漂流軌跡與量測水溫可以和模式結果做比對，圖 4-23 為 ATOP 模式計算 2017 年 2 月 6 日和 16 日的 TS 北部流場，2 月 6 日東北 季風很強，2 月 16 日東北季風停歇，反映在表面流場上面就可看到明 顯的轉變，由朝南轉朝北流，與浮球的漂流軌跡也吻合。圖 4-24 是 ATOP 模式計算 2017 年 3 月 6 日和 9 日的 TS 北部表面流場與表水溫分 佈，並將浮球 16680 的漂流軌跡也重疊在圖上。此浮球於 3 月 6 日漂入 黑潮流域，通過水團鋒面，並於 3 月 9 日捲入棉花峽谷氣旋冷渦，浮球 的觀測結果大致 都和模式的計算結果相似。