北赤道洋流與黑潮上游之流況研究
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(2) 誌謝 七百多天的日子，說長不長說短不短，不過卻讓我在這期間學到 蠻多以前從未學到的，或許這也是我當初會想念研究所的原因，畢竟 接觸不同的人、事、物，不僅可以增加自己的生活經驗，也可以增加 自己的知識。 在這些日子裡，首先要感謝我的指導教授-吳朝榮老師，他總是 在我最需要幫忙的時候，適時的伸出援手，讓我的研究生活得以一帆 風順。此外還要感謝郭南榮老師，黃金維老師，范光龍老師，張瓊文 老師對於本論文的指導與建議，讓學生的論文得以更加完善，也讓我 從中學取更多的知識。 物理海洋研究室的夥伴，宜家學長、阿嚕學長、瑋真學姐、紫綾 學姐、育綾學姐、幼淳、柏宇、雅晶、儷樵、書憶，謝謝你們寶貴的 經驗分享以及謝謝你們兩年來的相伴。大學的眾多同伴們，大俠、嚕 嚕咪、阿毛、大白、魔人、嘿嘿、輝哥、勳哥、忠彥、小百合、小麥， 謝謝你們陪我一起歡笑，一起玩樂，讓我的碩士班生涯增添不少色彩。 最後要謝謝我的家人，總是在我的背後默默的支持我，鼓勵我， 讓我得以完成這篇論文。. 1.
(3) 摘要 北赤道洋流（North Equatorial Current）為一支由東向西流動的海 流，到了菲律賓東邊以後，分成兩支，一支往北形成黑潮（Kuroshio） ， 一支往南形成民答那峨海流（Mindanao Current） ，而海流分開的地 方一般就稱為分支點（Bifurcation Point） 。黑潮會將高溫高鹽水由 低緯度往高緯度輸送，對於所經過區域如呂宋海峽、台灣、東海及日 本的氣候變化，漁場分布等，都會產生很大的影響。所以對於黑潮上 游及其源頭-北赤道洋流的變化，就值得探討。本研究是利用一個已 經建構完成且有良好模擬結果的數值模式，來探討北赤道洋流與黑潮 上游的流況。 透過模式的結果，我們瞭解到分支點會隨著時間的不同而有所改 變。一般來說當它移動到較低緯度時，是在六月，移動到較高緯度時， 是在十二月。另外北赤道洋流以及黑潮的傳輸量（Volume Transport） 一樣也會隨著時間而有所改變，不過兩者都是呈現春夏較強，秋冬較 弱的情形。而當聖嬰發生時，北赤道洋流的傳輸量會變多，分支點會 往北移動，黑潮傳輸量會變少；當反聖嬰時，北赤道洋流傳輸量會變 少，分支點往南移動，黑潮傳輸量變多。 黑潮上游的傳輸量，一直以來幾乎都是以 18°N 作為代表，對於 18°N 以南的黑潮流況，並不是很清楚，所以利用模式來對 18°N 以南. 2.
(4) 的黑潮流況做一個探討。得到當緯度越來越接近 18°N 時，黑潮的傳 輸量也就越來越多，而這主要是因為迴流（Recirculation）所導致的。 北赤道洋流與赤道反流兩者的主軸在聖嬰時會相距較遠，由動力 高度圖來看可以發現北赤道洋流主軸兩側的高度差異較大；反聖嬰 時，則是剛好相反，兩者主軸則是靠得比較近，北赤道洋流主軸兩側 高度差異較小。透過動力高度圖，當海表面高度差異越大，海流流速 就會越快，當差異越小，海流流速就會變小。. 3.
(5) 目錄 誌謝.............................................................................................................0 摘要.............................................................................................................2 目錄.............................................................................................................4 表目錄.........................................................................................................7 圖目錄.........................................................................................................8 第一章 緒論.............................................................................................10 1.1 前言 .................................................................................................10 1.2 地理位置 .........................................................................................11 1.3 文獻探討 .........................................................................................12 1.4 研究目的 .........................................................................................16 第二章 研究資料及方法 ........................................................................17 2.1 模式簡介 .........................................................................................17 2.1.1 普林斯頓海洋數值模式(POM) ...............................................17 2.1.2 北太平洋模式(NPO)................................................................17 2.2 衛星動力高度 ................................................................................19 2.3 模式驗證 .........................................................................................20 2.3.1 分支點驗證...............................................................................20 4.
(6) 2.3.2 垂直剖面驗證...........................................................................21 2.3.3 NEC 傳輸量驗證......................................................................22 2.4 方法介紹 .........................................................................................23 2.4.1 傳輸量計算...............................................................................24 2.4.2 分支點.......................................................................................24 第三章 研究結果與討論 ........................................................................26 3.1 傳輸量及分支點的月變化 .............................................................26 3.1.1 北赤道洋流傳輸量...................................................................26 3.1.2 北赤道洋流分支點...................................................................26 3.1.3 黑潮傳輸量...............................................................................27 3.2 傳輸量及分支點在聖嬰及反聖嬰時的變化.................................28 3.2.1 北赤道洋流傳輸量...................................................................28 3.2.2 北赤道洋流分支點...................................................................29 3.2.3 黑潮傳輸量...............................................................................30 3.3 黑潮上游流況 .................................................................................31 3.3.1 月變化.......................................................................................32 3.3.2 聖嬰及反聖嬰...........................................................................33 3.4 北赤道洋流及北赤道反流 .............................................................34 第四章結論與未來工作 ..........................................................................37 5.
(7) 4.1 結論 .................................................................................................37 4.2 未來工作 .........................................................................................38 參考文獻...................................................................................................69. 6.
(8) 表目錄 表一 各篇文章利用不同資料所得出的北赤道洋流分支點位置 ........39 表二 各篇文獻所得到的傳輸量數據（單位：Sv） ............................40 表三 Qu et al.(1998)與模式傳輸量驗證 ................................................42. 7.
(9) 圖目錄 圖 1.1 西太平洋海底地形圖，顏色越深，代表深度越深 ...................43 圖 1.2 菲律賓東邊海流的確切示意圖(Nitani, 1972).............................44 圖 2.1 模式範圍 .......................................................................................45 圖 2.2 Arakawa C 格點位置分布（二維水平格點配置圖） ................46 圖 2.3 Arakawa C 格點位置分布（三維水平格點配置圖） ................46 圖 2.4 σ 格點分布示意圖 ........................................................................47 圖 2.5 利用 Argo 浮球資料所繪出的菲律賓東邊平均流場圖 .............48 圖 2.6 模式水平流場圖 ..........................................................................48 圖 2.7 Qu et al.(1998)文中，實測 130°E 剖面.......................................49 圖 2.8 NPO 模式 130°E 剖面 ..................................................................49 圖 2.9 Qu et al.(1998)文中，實測 18°N 剖面 ........................................50 圖 2.10 NPO 模式 18°N 剖面..................................................................50 圖 2.11 Qu et al.(1998)文中，實測 8°N 剖面.........................................51 圖 2.12 NPO 模式 8°N 剖面....................................................................51 圖 2.13a Nino 3.4 位置..........................................................................52 圖 2.13b Nino 3.4 海表面溫度距平值 .................................................52 圖 2.14 北赤道洋流與黑潮測線位置示意圖 ........................................53 圖 3.1 北赤道洋流傳輸量月份分布圖 ..................................................54. 8.
(10) 圖 3.2 北赤道洋流分支點月份分布圖 ..................................................55 圖 3.3 黑潮上游傳輸量月份分布圖 .....................................................56 圖 3.4 北赤道洋流傳輸量在平常，聖嬰，反聖嬰時的分布 ...............57 圖 3.5 北赤道洋流分支點在平常，聖嬰，反聖嬰時的分布 ..............58 圖 3.6 黑潮上游傳輸量在平常，聖嬰，反聖嬰時的分布 ..................59 圖 3.7 Qu et al.(1998)文中黑潮的傳輸量序列圖...................................59 圖 3.8 計算海流速度示意圖 ..................................................................60 圖 3.9 黑潮上游分割區塊示意圖 ..........................................................61 圖 3.10 6 月時，黑潮上游各緯度傳輸量分布 ...................................62 圖 3.11. 12 月時，黑潮上游各緯度傳輸量分布 .................................63. 圖 3.12 平常時，黑潮上游各緯度傳輸量分布 ....................................64 圖 3.13 聖嬰時，黑潮上游各緯度傳輸量分布 ...................................65 圖 3.14 反聖嬰時，黑潮上游各緯度傳輸量分布 ................................66 圖 3.15 在聖嬰情況時，北赤道洋流與北赤道反流之間的距離（模式） ............................................................................................................67 圖 3.16 在反聖嬰情況時，北赤道洋流與北赤道反流之間的距離（模 式）....................................................................................................67 圖 3.17 聖嬰狀況時，AVISO 的絕對動力高度圖與地轉流流場 .......68 圖 3.18 反聖嬰狀況時，AVISO 的絕對動力高度圖與地轉流流場 ...68. 9.
(11) 第一章 緒論 1.1 前言 海洋，一個龐大的水體，它涵蓋了地球表面積的 70％，所以也 有人把地球稱為藍色星球。舉凡地球上的天氣變化、食物來源、各種 能源礦產…等，人們的生活與海洋有著息息相關的關係。隨著時間的 增加以及經驗的累積，人們對於海洋的認識與瞭解也慢慢的增加。從 最早的雙眼目測到用一些簡單工具測量，再從簡單工具測量到航海時 代的觀測，人們在航向新大陸的同時，也對這片大海有了更多的認識。 、雷達（RADAR） 19 世紀末，科技大幅的進步，聲納（SONAR） 的出現取代了目測，觀測也變得越來越容易。另外電子儀器的製作越 來越精密，使得數據的可信度及精確度大大的提昇。隨著衛星發射升 空，資料取得的限制也變得更少，海洋衛星遙測也成為研究海洋的重 要技術之一。經由前人出海所得到的資料以及經驗的累積，科學家們 得以歸納出海水的運動方程式（Momentum Equations） ，再藉由運動 方程式，與數值方法兩者做結合，就產生了所謂的數值模式 （Numerical Model），數值模式提供我們除了實測以外，另一種新的 探討海洋知識方法。本篇研究就是使用一個海洋數值模式，來探討黑 潮（Kuroshio）、北赤道洋流（North Equatorial Current）的傳輸量 （Volume Transport）變化以及分支點（Bifurcation Point）的變化。. 10.
(12) 1.2 地理位置 研究區域如圖 1.1 紅色矩形內所示，範圍從 120°E～140°E，0～ 25°N，位於西太平洋赤道地區，包涵整個菲律賓海（Philippine Sea）。 菲律賓海的西北邊為東海（East China Sea）、西南邊為南海（South China Sea）、東邊則緊鄰太平洋。它主要由三個海盆所組成，分別為 北邊的四國海盆（Shikoku Basin），東邊的西馬里亞納海盆（West Mariana Basin）以及西南邊的菲律賓海盆（Philippine Basin） 。研究區 塊主要位於菲律賓海盆上，平均深度約六千多公尺，菲律賓海盆的東 邊是九州帛琉隆起（Kyushu Palau Ridge） ，北邊是琉球島弧（Ryukyu Island Arc ）， 西 南 邊 有 全 世 界 最 深 的 海 溝 - 馬 尼 拉 海 溝 （ Manila Through） ，馬尼拉海溝的深度超過一萬公尺（Kaneko et al., 2001）。 位於菲律賓海盆西邊的就是菲律賓，菲律賓主要分成兩個大島，分別 是北邊的呂宋島（Luzon Island） ，以及南邊的民答那峨島（Mindanao Island）。北邊的呂宋島與台灣（Taiwan）之間隔著呂宋海峽（Luzon Strait） ，呂宋海峽因為其深度較深，且間隔較寬（南北寬約 200 公里， 深度可超過 2000 公尺） ，所以呂宋海峽在南海與太平洋兩者的水團交 換扮演著非常重要的角色（Nitani, 1972） 。. 11.
(13) 1.3 文獻探討 對於北赤道洋流，前人做過許多研究。北赤道洋流是一支由東向 西流動的海流，到了西太平洋赤道地區後，因為碰到菲律賓海岸，受 到地形影響，分成兩支，一支往北流，一支往南流。往北的稱為黑潮， 黑潮會繼續沿著呂宋島的東岸繼續往北移動，經過呂宋海峽、台灣東 岸，繼續往東海陸棚邊緣及日本外海移動（Wyrtki, 1961；Nitani, 1972；Qu et al., 1998；Centurioni et al., 2004）。而往南的稱為民答那 峨海流（Mindanao Current） ，顧名思義，它就是沿著民答那峨島的岸 邊繼續流動，民答那峨海流往南流後，部份會成為赤道反流 （Equatorial Countercurrent）的主要來源之一（Fei, 2002） ，另一部分 則是流進西里貝斯海（Celebes Sea）。有學者提出透過西里貝斯海， 民答那峨海流提供了太平洋及印度洋穿越流的水量（Lukas et al., 1991）。而北赤道洋流分支成黑潮及民答那峨海流的地點，學者們 （Nitani, 1972；Qu and Lukas, 2003；Centurioni et al., 2004）就稱為分 支點（Bifurcation Point） 。 西太平洋低緯度地區的海流對於熱量、鹽量及水量傳輸到中緯度 地區而言，扮演著非常重要的角色，不僅如此，他們對於全球的氣候 系統也有著舉足輕重的影響（Yaremchuk and Qu, 2004；Lukas et al., 1991）。有學者提出，由北赤道洋流、黑潮、民答那峨海流這三條海. 12.
(14) 流所構成的海流系統，對於西太平洋暖池地區的熱通量變化影響很大 （Qu et al., 1998）；也因為如此，分支點的位置就顯得格外重要。根 據研究數據顯示，分支點並不是永遠就單純的停在那不動，相反地， 當季節和年份有所不同時，它就會在菲律賓岸邊往南或往北移動。分 支點的移動範圍大約介於 11°N～17°N 之間（Wyrtki, 1961；Toole et al., 1990；Qiu and Lukas, 1996；Yaremchuk and Qu, 2004；Kim et al., 2004； Centurioni et al., 2004；Wang and Hu, 2006） 。 Nitani（1972）使用海表面高度場來推估分支點的位置，其使用 的資料時間從 1934 年到 1968 年，總共 9 個航次的資料，其中有 7 個 航次的資料顯示分支點位於 12°-13°N 之間。而 Qiu and Lukas（1996） ， 利 用 Sverdrup 的 理 論 以 及 高 解 析 度 非 線 性 減 低 重 力 模 式 （High-resolution nonlinear reduced-gravity model）來模擬菲律賓東岸 的流況，他們得到 2 月時，分支點移動到最南（13.9°N） ，最北在 10 月（16.6°N） 。Qu and Lukas（2003）採用多年的歷史溫鹽場資料，利 用資料平均，得到分支點移動到最南是在 7 月，位置在 14.8°N，最北 是在 12 月，位置則在 17.2°N。他們也提出：隨著深度的加深，北赤 道洋流的分支點會往高緯度移動，呈現出一個由南往北向下傾斜的情 況。當東北季風盛行的時候（11 月～1 月） ，在海面下 700 公尺深的 地方，分支點會移動到北緯 22°N，而在西南季風盛行時（6 月～8 月） ，. 13.
(15) 此處的分支點則會變得無法辨識，模糊不清。 近代衛星的發射升空，大範圍長時間的資料更易取得，所以也有 學者利用衛星資料來做相關研究，例如 Wang and Hu（2006）利用 Topex/Poseidon、Jason-1、ERS-1/2、Envisat 這幾顆衛星的海表面高 度距平值，來分析北赤道洋流分支點的變化。所得到的結果呈現分支 點移動到最南是在 6 月（12.9°N），最北是在 12 月（14.1°N）。表一 列出以往對分支點的研究，從表中的觀測資料來看，分支點移動到最 南是在 6 月或 7 月時，移動到最北邊是在 12 月，透過各篇文獻顯示 的結果，得到分支點移動範圍介於 11°N~17°N。 許多學者做過北赤道洋流體積傳輸量的相關研究（表二）。所謂 的體積傳輸量即水流的流速乘以通過的截面積大小，也就是單位時間 內通過的體積估計值，傳輸量的單位定義為Sverdrup (Sv)，一般海洋 學上定義 1 Sv ＝ 106 m3/s。最早提出北赤道洋流傳輸量的人為 Sverdrup（1942） ，他提出北赤道洋流的傳輸量約為 45 Sv，後來到達 西太平洋後分成幾支：一支在民答那峨島外海流動，約為 10 Sv；一 支在呂宋島東邊流動，約為 20 Sv；剩下的一支就直接往台灣東邊流 動，約為 15 Sv。Wyrtki（1961）提出北赤道洋流的傳輸量，經過平 均後約為 39 Sv，民答那峨海流約為 10 Sv，而福爾摩沙海流（後來通 稱為黑潮）約為 29 Sv。日本人因其生活受黑潮影響極大，所以其相. 14.
(16) 關研究也很早就展開了，Nitani（1972）提出了菲律賓東邊海流的確 切示意圖（圖 1.2） ，同時他也利用西元 1965 年到西元 1968 年的 7 個 航次算出北赤道洋流的傳輸量，在 129°E到 133°E之間為 70 Sv，而 137°E則是 53 Sv。之後更有許多學者提出關於北赤道洋流及其週邊海 流的相關傳輸量數據，隨著數據的累積，北赤道洋流的傳輸量變化也 越來越明朗（Toole et al., 1990；Qiu and Joyce, 1992；Qu et al., 1998； Wang et al., 2002)。Qiu and Joyce（1992）採用 22 年的實測資料分析 赤道洋流系統的傳輸量變化，資料以 1 月作為冬季代表，7 月作為夏 季代表，在夏季時傳輸量達 67.2 Sv，冬季時傳輸量為 58.5 Sv。Wang et al.（2002）利用經過資料同化的數值模式，分析在季節上，北赤道 洋流傳輸量的變化，結果為春天時最強（58.5 Sv） ，秋天時最弱（47 Sv） 。 至於北赤道洋流，黑潮及民答那峨海流三者之間傳輸量及分支點 的關聯性，Kim et al.（2004）認為北赤道洋流的傳輸量多寡和黑潮及 民答那峨海流的傳輸量多寡有相當高的關係，但北赤道洋流分支點的 位置，就只和黑潮的傳輸量有關，和民答那峨海流的傳輸量則是無 關。另外對於黑潮傳輸量及民答那峨海流傳輸量兩者的變化， Yaremchuk and Qu（2004）提出在 2～7 月時黑潮的傳輸量會比民答 那峨海流的傳輸量多 12％～15％，到了 10 月時會相反過來，民答那. 15.
(17) 峨海流的傳輸量會比黑潮多 25％。 1.4 研究目的 本研究對象為北赤道洋流與黑潮。北赤道洋流為黑潮的上游，其 高溫高鹽的水會先轉送給黑潮，再經由黑潮將高溫高鹽水由低緯度往 高緯度輸送，黑潮由低緯度往高緯度移動時，會影響呂宋海峽、台灣、 東海、日本其周圍區域的氣候、水團、漁場等，所以對於北赤道洋流 及黑潮上游的變化，非常值得去探討。 過去研究主要是利用水文資料來探討菲律賓東岸的流況，因為氣 候及資金問題，資料數量不易累積及連續，本研究目的在於利用一個 已經建構好的海洋數值模式來探討北赤道洋流及黑潮上游流況。另外 對於北赤道洋流與赤道反流主軸變化情形也有討論。 本論文第一章是緒論，主要介紹研究區域、歷史文獻回顧及研究 目的；第二章是研究資料及方法，介紹所使用的數值模式及對模式所 做的驗證，還有介紹 AVISO 衛星資料；第三章是研究結果與討論， 主要展示菲律賓東岸各個海流的流況以及北赤道洋流及赤道反流的 主軸變化；第四章是結論與未來工作。. 16.
(18) 第二章 研究資料及方法 2.1 模式簡介 本研究所使用的模式為北太平洋模式（North Pacific Ocean Model, NPO） ，這個模式是以普林斯頓海洋數值模式（Princeton Ocean Model, POM）為基礎所發展而來的，模式已經建構完成且有良好的模擬結 果。先使用模式輸出的結果與前人文獻使用實測資料所得出的結果做 驗證，再利用模式資料，分析西太平洋赤道地區各個洋流傳輸量及北 赤道洋流分支點的變化。. 2.1.1 普林斯頓海洋數值模式(POM) POM 是一個三維原始方程數值模式，由美國普林斯頓大學的 George Mellor 教授首先發展而來的（Mellor, 2003） ，現今已被廣泛的 運用在海洋研究上，目前已有超過 70 個國家，約 3500 位的使用者。 他們分別把 POM 運用在各個海洋相關研究領域上，例如洋流、潮汐、 河口、波浪…等，可說為目前最普遍的海洋數值模式之一。而其開放 的程式碼，完整的動力機制，淺顯易懂的詳細解說，為主要受歡迎的 原因。. 2.1.2 北太平洋模式(NPO) 北太平洋模式 (NPO) 是以 POM 為基礎架構所建立而成的海洋. 17.
(19) 數值模式。它所涵蓋的範圍為整個太平洋的北部及一部份的南太平 洋，如圖 2.1 所示，範圍從 16°S 到 60°N，99°E 到 77°W，採用 Arakawa C 格點分布（圖 2.2，圖 2.3）。水平方向上為非均勻格點，從赤道地 區每 40 公里為一格，到北邊界的每 20 公里為一格。垂直分層上採用 σ 座標（圖 2.4） ，共分成 26 層。所謂的 σ 座標，就是說每個水平面 上格點的垂直分層分布位置，會依照該點分布的水深不同而有所不 同，然而，每個水平格點卻都有相同的垂直分層數。舉例來說，A 點 的位置共有 10 層，B 點的位置也有 10 層，但 A 點的第 5 層深度可能 是 100 公尺，而 B 點第 5 層的深度卻是 500 公尺，這種 σ 格點分布 使得每個等 σ 面具有與海底地形變化一致的特性，所以 σ 格點分布又 稱為「順應地形式」。 NPO 模式的海底地形主要混合使用國際地球物理資料中心 (National Geophysical Data Center, NGDC) 的ETOPO5（. 1 1 ° × ° ）地 12 12. 形資料，以及台灣國家海洋科學研究中心（National Center of Ocean Research, NCOR）所提供的TaiDBMv5（The digital bathymetry version-5 model）高解析度地形資料。 模式的初始條件則是採用 National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research（NCEP/NCAR）的 海表面溫度及鹽度資料，資料的時間解析度為每六小時一筆，空間解. 18.
(20) 析度為 2.5°×2.5°，時間從西元 1948 至 1981 年。至於外力部份，風場 也是採用 NCEP/NCAR 的資料來驅動，首先用 NCEP/NCAR reanalysis version 1 的風，作用時間從西元 1948 年至西元 1978 年，接著換用 NCEP/NCAR reanalysis version 2 的風，作用時間從西元 1979 年至西 元 2005 年。而速度部份則是從零開始積分，輸出資料的時間為西元 1982 年 1 月 1 日至西元 2005 年 12 月 31 日，每天輸出一組資料，資 料輸出的格式為 NetCDF（Network Common Data Format） ，對於 NPO 的進一步說明可以參照 Hsin et al. (2008）。. 2.2 衛星動力高度 衛星動力高度資料本研究採用 AVISO 的資料。AVISO 是一個由 多 顆 衛 星 所 組 成 的 龐 大 資 料 庫 ， 是 法 文 Archivage,validation et interprétation des données des satellites océanographiques 縮寫而來的。 它由 Geosat、ERS-1、ERS-2、TOPEX/Poseidon、Jason-1、Jason-2 等 衛星所組成，這些衛星主要觀測海表面高度，而 AVISO 就收集並統 整這些觀測資料，再將這些衛星資料相互比對校正，如此所得到的資 料就會變得更完整準確。這種作法讓資料的準確性遠比只有單一衛星 所測得的資料還要更可信。本研究主要使用 AVISO 的動力高度資料 與換算後所得到的地轉流流速資料。資料的空間範圍選定為 120°E～ 160°E，0°～25°N。 19.
(21) 2.3 模式驗證 一個好的模式，都要先經過模式驗證，證明這個模式模擬出來的 結果與實際觀測資料符合，這樣接下來做出來的結果才具有真實性與 說服力。本模式驗證，採用歷史文獻中實測的現場資料所繪出的圖與 資料數據，進行驗證。本研究主要在於探討分支點及傳輸量的變化， 故以下驗證也以這兩部份為主要驗證對象。. 2.3.1 分支點驗證 Centurioni et al. (2004)使用 ARGO 的浮球資料，資料時間範圍從 西元 1986 年 11 月至西元 2002 年 5 月，水平範圍從 120°E～135°E， 10°N～25°N，以 0.56°×0.49°為一間隔區域，從 92634 筆資料裡面挑 出 12734 筆資料來使用，將其間隔內有的資料做一個平均，這樣就得 出間隔內的流向及流速大小，最後再將所有的資料繪成平均流場圖。 圖 2-5 是西太平洋赤道地區的流場狀況。圖中顯示北赤道洋流的分支 點位於 12.1°N～12.7°N。本研究使用 NPO 模式並採用相同的時間及 範圍，繪出平均流場圖來做比較，圖 2-6 的底圖是渦度場，藍色代表 是負渦度（順時鐘旋轉） ；紅色代表是正渦度（反時鐘旋轉） 。利用正 渦度與負渦度的交界處，就可找出分支點位置。另外，再覆蓋上流場 圖，透過渦度圖及流場圖的結合，可以更容易找出分支點位於 12°N ～12.7°N 之間。經由以上驗證，可以知道兩者的分支點位置是相似的。 20.
(22) 2.3.2 垂直剖面驗證 Qu et al.（1998）使用 World Ocean Circulation Experiment (WOCE) 以及 Tropical Ocean and Global Atmosphere (TOGA)的船測資料來分 析菲律賓東邊各個海流的狀況。作者利用西元 1986 年到西元 1991 年 之間，總共 14 個由中美共同提供的航次資料，分別以 130°E、18°N、 8°N，這三個垂直剖面的平均速度圖，代表北赤道洋流、黑潮及民答 那峨海流的流況。模式也採用相同時間範圍，從西元 1986 年到西元 1991 年，空間範圍也以 130°E、18°N、8°N 的垂直剖面平均速度場， 作為北赤道洋流、黑潮及民答那峨海流的代表。 從 130°E 的平均速度圖來看，不管是實測圖（圖 2.7）還是模式 圖（圖 2.8） ，都呈現上層均為西向流，下層為東向流的情況，且東向 流及西向流之間呈現一個由南往北傾斜的交界面。實測圖上方的西向 流中心最大流速約為 0.3 m/s，且呈現有兩個主要流軸的情況；至於 模式圖上方的西向流最大流速約為 0.35～0.4 m/s，主要流軸只有一 支。至於下方的東向流部份，不論是實測圖或模式圖，都顯示流速最 大為 0.05 m/s。 而從 18°N 的平均速度圖來看，黑潮的主軸在實測及模式圖上都 位於圖的左上方位置，不同的是觀測圖（圖 2.9）上，黑潮的深度約 有 500 公尺深，而模式所模擬出來的圖（圖 2.10）顯示，黑潮的深度. 21.
(23) 達到 700 公尺深，此外對於黑潮的中心流速大小，兩者也有所差異。 觀測圖顯示黑潮主軸最大流速約為 0.5 m/s，而模式圖則顯示最大流 速為 0.9 m/s。 至於 8°N（Mindanao Current）的平均速度圖顯示，實測（圖 2.11） 及模式圖（圖 2.12）的最大南向流速中心均位於整張圖的左上方，靠 近民答那峨島，實測中心最大流速約為 1～1.5 m/s，而模式中心最大 流速則為 1.2 m/s。 從上述三個洋流的比較，大致上相符，至於會有部份差異產生， 這是因為觀測及模式資料雖然都是西元 1986～1991 年的資料平均， 但是觀測資料僅利用 14 個航次且時間上不連續的資料，平均後作為 6 年平均代表，而模式則是將 6 年連續時間的資料全部平均，所以模 式及觀測圖才會產生這些差異。. 2.3.3 NEC 傳輸量驗證 傳輸量驗證的資料部份也是採用 Qu et al.（1998）文中的船測資 料來做驗證。資料的時間範圍從西元 1986 年到西元 1991 年之間，總 共有 14 個航次的資料。定義北赤道洋流傳輸量代表是以通過 130°E 這條測線，且南北範圍介於 8°N～18°N 之間，流通過這個測線的流 量作為北赤道洋流的傳輸量，深度則是到 1500 公尺，經過計算，所 得的 NEC 的傳輸量平均約為 41 Sv。而 NPO 模式則是以每天一筆的 22.
(24) 資料，取西元 1986 年到西元 1991 年，共六年的平均資料，空間上採 用相同範圍：130°E，8°N～18°N，0～1500 m，另外本模式採用公尺 （m）為深度單位，實測則採用壓力（db）為單位，模式所得到的結 果約為 42 Sv，這個結果與實際觀測結果極為相近（表三）。. 2.4 方法介紹 研究主題有三，分別為北赤道洋流的傳輸量，北赤道洋流分支點 以及黑潮的傳輸量。並分別探討這三者的平均月變化及在聖嬰與反聖 嬰年期間的變化情形。首先，月變化就是將西元 1982 年 1 月 1 日至 西元 2005 年 12 月 31 日，模式共 24 年的資料做月平均。舉例來說， 1 月分支點的變化就是將 24 年 1 月分支點的位置作一個平均後，所 得到的結果作為 1 月份分支點的代表位置。傳輸量部份也是採用相同 的方法，分別得到北赤道洋流及黑潮上游傳輸量的平均月變化。再者 主要探討的是平常年、聖嬰年及反聖嬰年時，三者之間的變化。我們 以 Nino 3.4（5°N～5°S，120°W～170°W）的海表面溫度距平值（圖 2.13）作為定義，來訂出平常、聖嬰年及反聖嬰年。以西元 1997 年 來看，聖嬰最為成熟及強盛時是在 11 月，溫度距平值可達 2.8°C 所 以把西元 1997 年 11 月作為聖嬰情況代表，再以 1998 年來看，反聖 嬰最為成熟時為 11～12 月，溫度距平值可達 -1.3～-1.69°C，為了配 合聖嬰情況，所以把西元 1998 年 11 月定義為反聖嬰情況，作為對照 23.
(25) 的 1996 年的 11 月（溫度距平值為 -0.32°C）則為平常情況代表。 2.4.1 傳輸量計算 主要計算北赤道洋流及黑潮上游的體積傳輸量（圖 2.14）。北赤 道洋流為一橫跨整個太平洋的洋流，其傳輸量會因地點的不同而有所 改變。本研究主要著重在西太平洋地區，所以定義通過 130°E，且其 介於 8°N～18°N 之間的西向海流為北赤道洋流的代表。而會以 8°N ～18°N 作為範圍，這是因為北赤道洋流的南北移動範圍就介於 8°N ～18°N 之間，所以取一個比較大的範圍來計算北赤道洋流的傳輸 量。而黑潮上游部份一般是指呂宋東邊的黑潮，定義通過 18°N 這條 測線，且介於 122°E～124°E 之間的北向流做為黑潮上游傳輸量的代 表，兩者的深度都是計算到 1500 m。. 2.4.2 分支點 先畫出渦度場圖，再覆蓋上流場圖。渦度場是利用τ =. ∂v ∂u − ∂x ∂y. 計算所得到的，τ是代表渦度，v 是代表在 Y 方向上的速度，u 是代 表在 X 方向上的速度，x 是代表在 x 方向上的移動距離，y 是代表在 Y 方向上的移動距離。我們可以想像當北赤道洋流到了岸邊往北形成 黑潮以後，北赤道洋流及黑潮連線會產生一個順時鐘旋轉的情形，順 時鐘旋轉就代表為負渦度。而北赤道洋流與民答那峨海流連線形成一. 24.
(26) 個反時鐘旋轉的狀況，反時鐘旋轉就代表是正渦度。透過正、負渦度 的交界就可以找出中間呈現幅散的地方，也就是分支點的所在，再配 合覆蓋上去的流場圖，分支點的位置便可以更清楚地呈現出來。. 25.
(27) 第三章 研究結果與討論 3.1 傳輸量及分支點的月變化 3.1.1 北赤道洋流傳輸量 圖 3.1 是北赤道洋流傳輸量的平均月變化圖，從一月的 50 Sv 慢 慢的增加，到了 2 月時傳輸量達到一個最大值，約 53 Sv，達到最大 值以後傳輸量就開始往下減少，到了 9 月減少到最小，北赤道洋流的 傳輸量只剩 39 Sv，之後才又再開始慢慢的增加傳輸量。所以從月份 來看，北赤道洋流的傳輸量在 2 月時最大（53 Sv） ，在 9 月時最小（39 Sv）而趨勢上主要呈現前半年傳輸量是比較多的形式，後半年傳輸量 比較少。我們將這個結果對照前人的研究，Yaremchuk and Qu（2004） 使用與浮球、衛星、氣候及水文資料做資料同化的模式來研究菲律賓 東岸海流的流況，作者提出在 2-7 月時，北赤道洋流的傳輸量比較多， 約 58±3 Sv，而在 10 月時北赤道洋流的傳輸量最少，約 51±2 Sv。所 以本研究與 Yaremchuk and Qu（2004）的結果是相似的。. 3.1.2 北赤道洋流分支點 經過 24 年資料平均後，顯示北赤道洋流移動到最南是在 6 月， 而移動到最北是在 12 月（圖 3.2） 。Qu and Lukas（2003）利用多年資 料計算海表面高度場來定義出分支點位置，結果顯示分支點移動到最 南是在 7 月，而移動到最北是在 12 月。Wang and Hu（2006）也是一 26.
(28) 樣利用海表面高度場，最後得到北赤道洋流分支點移動到最南是在 6 月，移動到最北是在 12 月，這也顯示結果也與前人結果相符。. 3.1.3 黑潮傳輸量 圖 3.3 是黑潮傳輸量的平均月變化圖，一月時，傳輸量慢慢的增 加，到了 5～6 月時傳輸量達到一個最大值，約 28 Sv，之後就開始下 降，到了 9 月時，減少到最小，只剩 23.5 Sv，之後才又慢慢的增加。 Yaremchuk and Qu（2004）提出在 2-7 月時，黑潮的傳輸量比民答那 峨海流的傳輸量多 12％～15％，而 10 月時剛好反過來，民答那峨海 流比黑潮的傳輸量多 25％；以月份平均來看，剛好也是呈現 2-7 月時 黑潮傳輸量比較多，10 月時黑潮傳輸量比較少的情形。 以平均月變化來看，北赤道洋流的分支點在模式上顯示，移動到 最南是在 6 月，最北是 12 月。黑潮傳輸量則是在春夏時強，秋冬時 弱。所以也可以說當分支點往南移時，黑潮的傳輸量也就會增多，反 之，當分支點往北移時，黑潮的傳輸量就變少。這個結果與 Kim et al. （2004）所提出的結論一樣，他也認為北赤道洋流的分支點與黑潮的 傳輸量兩者有相關。當北赤道洋流分支點往北，黑潮就減弱；反之則 增強，因此可以知道分支點的移動會影響黑潮的傳輸量。至於是何種 因素導致北赤道洋流分支點的移動？ Qu and Lukas（2003）提出，分 支點的移動會受到風應力旋度（Wind Stress Curl）的影響。在大氣裡， 27.
(29) 風會因為其旋轉方向不同分成順時鐘旋轉（負渦度）及反時鐘旋轉（正 渦度），位於正負渦度之間的區域，也就是風應力旋度為零的區域。 而在海洋裡，水流方向的不同也會造成順時鐘旋轉（負渦度）及反時 鐘旋轉（正渦度） ，在正負渦度之間顯示的就是分支點的位置。在大 氣裡，風是順時鐘旋轉，在海洋裡也會呈現順時鐘旋轉的渦度；如果 風是反時鐘旋轉，那麼大氣與海洋也會一致。所以在大氣裡風應力旋 度為零的區域，就會是北赤道洋流分支點的位置所在。綜觀來說，大 氣中的風應力旋度的改變影響了北赤道洋流分支點的位置，進而也影 響到黑潮的傳輸量。 除了北赤道洋流分支點的變化會影響黑潮傳輸量以外，Qu et al. （1998）提出黑潮傳輸量的變化與北赤道洋流的傳輸量變化一致，透 過模式結果顯示春夏之際北赤道洋流的傳輸量是較多的，而黑潮的傳 輸量在此時也是呈現較多趨勢，另外在秋冬時，北赤道洋流的傳輸量 是較少的，黑潮的傳輸量也是呈現較少，所以這也再次說明黑潮的傳 輸量與北赤道洋流的傳輸量有關。隨著北赤道洋流的傳輸量增加，黑 潮的傳輸量也跟著增加，相反地當北赤道洋流傳輸量減少，黑潮的傳 輸量也會隨著減少。. 3.2 傳輸量及分支點在聖嬰及反聖嬰時的變化 3.2.1 北赤道洋流傳輸量 28.
(30) 根據圖 3.4 所示，一般情況時，北赤道洋流的傳輸量為 46 Sv， 聖嬰時，傳輸量為 60 Sv，到了反聖嬰時，傳輸量為 35 Sv。所以說聖 嬰時，北赤道洋流的傳輸量會比平常還要多，到了反聖嬰時，剛好相 反，北赤道洋流的傳輸量會比一般情況還要少的情形，而聖嬰以及反 聖嬰兩者之間的傳輸量差異就多達 25 Sv，所以聖嬰與反聖嬰狀況 時，北赤道洋流在聖嬰時，傳輸量增多，到了反聖嬰年時，傳輸量減 少。Qiu and Joyce（1992）利用多年的航次資料，計算北赤道洋流傳 輸量變化，他們也提到在聖嬰時，北赤道洋流的傳輸量是呈現增多的 趨勢，可達到 70 Sv，到了反聖嬰則減少到 57 Sv，一般則是 62 Sv， 也因此證明我們的研究與觀測一致。. 3.2.2 北赤道洋流分支點 圖 3.5 描述北赤道洋流分支點移動的情形。在一般情況，北赤道 洋流的分支點位於 13.25°N，到了聖嬰時，分支點移動到 14°N，而到 了反聖嬰時，分支點移動到 13°N。也就是說，在聖嬰時，北赤道洋 流的分支點是會往北移動的，移動到比平常狀況時還要高的緯度，到 了反聖嬰時，分支點會往南移動，移動到比一般還低的緯度。Wang and Hu（2006）利用衛星海表面測高的資料來分析分支點所在，並將分 支點位置與南方震盪係數（SOI）值做相關分析。所謂的 SOI 值就是 大溪地（Tahiti）與達爾文（Darwin）兩地的氣壓變化量，因其變化 29.
(31) 與聖嬰有很大的關連，故在氣候與海洋學門上常以其作為指標。得到 結果為當聖嬰時，北赤道洋流的分支點會往北移動，到了反聖嬰時， 北赤道洋流會呈現往南移動的情形。. 3.2.3 黑潮傳輸量 圖 3.6 描述黑潮傳輸量的變化。在一般情況下黑潮的傳輸量約 25.5 Sv，在聖嬰情況時，傳輸量為 24 Sv，到了反聖嬰，傳輸量為 28 Sv。換句話說，在聖嬰時，黑潮的傳輸量會比平常還要少，到了反聖 嬰時，黑潮的傳輸量會呈現增多的情形。Qu et al.（1998）利用西元 1986 至西元 1991 年的資料繪出黑潮傳輸量的時間序列圖（圖 3.7）， 顯示在西元 1987 年黑潮的傳輸量是減少，西元 1988 年，黑潮的傳輸 量是呈現增加的趨勢。對照兩者，結果也是相符的 在聖嬰時，東風減弱，但北赤道洋流的傳輸量卻是增強，對於這 個部份的變化，值得探討。Wyrtki（1974）提出北赤道洋流的強弱， 與其海表面高度有關。所以換採用動力高度資料來觀測。發現在聖嬰 狀況，130°E的北赤道洋流主軸兩側的高度跟平常比起來，南北兩側 邊界的動力高度差較大，利用動力高度差，可以估算海流的流速。在 海洋裡，當一地轉流達到平衡時，其壓力梯度力會等於科氏力，所以 假設海流速度u，科氏力常數為f，A點高度為hA，B點高度為hB，AB B. 兩點距離為L（如圖 3.8） ，可得到： 30.
(32) mg tan θ = mfu. u=. g tan θ …........................................................................................（1） f. 兩點之間的夾角，又可表示為. tan θ =. hB − hA ………...………….……………………………………（2） L. 將第（1）式帶入第（2）式得到. u=. g ⎛ hB − hA ⎞ ⎜ ⎟ ……………………........……………………………..（3） f⎝ L ⎠. 透過第（3）式，當g、f、L皆為固定值，如果hB-hA越大，則海流的 B. 流速就越快。所以當動力高度差較大時，所產生的海流流速就會更 快，流速越快，通過固定的面積，代表傳輸量會越大，說明了在聖嬰 時，因為動力高低差較大，導致北赤道洋流傳輸量會增多的情形。 在聖嬰時，北赤道洋流的分支點往北移動，黑潮的傳輸量減少； 在反聖嬰時，北赤道洋流的分支點往南移動，黑潮的傳輸量增多。這 個結果與月變化時一致，這也再次說明分支點的南北移動，影響了黑 潮的傳輸量多寡。. 3.3 黑潮上游流況 前人研究黑潮上游流況，幾乎都是在 18°N 設置測線，對於稍低 的緯度上，黑潮又會是個怎樣的情形亦是感興趣之處，因此本研究總 共假設了五條測線（圖 3.9） ，緯度上分別是 16°N，17°N，18°N 三條. 31.
(33) 測線，經度上則是 124°E 上，16°N～17°N 及 17°N～18°N 共兩測線， 以便觀察黑潮在呂宋島東邊的傳輸量。. 3.3.1 月變化 因黑潮的傳輸量變化與北赤道洋流分支點位置有關，分支點移動 到最南最北分別為 6 月及 12 月，所以黑潮上游流況變化，也以這兩 月做比較。 在 6 月時（圖 3.10） ，16°N 時傳輸量是 21 Sv，17°N 時是 25 Sv，. 18°N 時是 28 Sv，隨著緯度越高傳輸量就越多。至於水從哪裡來？在 124°E 這條經線上設兩條垂直的測線，觀察東側水流入的情形，在 16°N～17°N 之間約有 4 Sv 流入，在 17°N～18°N 之間約有 3 Sv 流入。 受到東側水流影響，傳輸量呈現增加情形。 在 12 月（圖 3.11）時，16°N 時傳輸量是 20 Sv，17°N 時是 22 Sv，. 18°N 時是 25 Sv，東側 16°N～17°N 之間有 2 Sv，17°N～18°N 之間 有 3 Sv，同樣受到東側水流的影響，所以傳輸量也呈現增多的趨勢。 以平均月變化來看，受到分支點 6 月移動到最南，12 月移動到 最北的影響，黑潮上游傳輸量不管在 16°N、17°N、18°N 上都呈現，. 6 月傳輸量比 12 月傳輸量還多的情況。且各緯度上的傳輸量都呈現 遞增，而這是因為受到東側水流入的影響。. 32.
(34) 3.3.2 聖嬰及反聖嬰 根據模式的結果顯示，在一般狀況時（圖 3.12） ，16°N 時傳輸量 是 21 Sv，17°N 時是 24 Sv，18°N 時是 26 Sv，黑潮上游的傳輸量會 隨著緯度的增加而遞增。在 16°N～17°N 之間約有 3 Sv 流入，在 17°N ～18°N 之間約有 2 Sv 流入，說明了黑潮越往北，因為東側水的匯入， 所以傳輸量會有所增加。 在聖嬰情況時（圖 3.13） ，16°N 的傳輸量是 15 Sv，17°N 是 21 Sv，. 18°N 是 24 Sv，傳輸量也是隨著緯度的增加而增加。在 16°N～17°N 之間約有 6 Sv 流入，在 17°N～18°N 之間約有 3 Sv 流入，隨著緯度 的增加，東邊水流匯入，所以傳輸量越來越多；不過跟平常比起來， 最開始的 16°N 傳輸量比平常還少，也就是說，在聖嬰時，黑潮在更 低緯度上 16°N，傳輸量就已經顯示出聖嬰時傳輸量比平常還少。 而在反聖嬰時（圖 3.14） ，16°N 的傳輸量是 25 Sv，17°N 是 27 Sv，. 18°N 是 28 Sv，在 16°N～17°N 之間有 2 Sv 流入，在 17°N～18°N 之 間有 1 Sv 流入，跟前面兩種情況一樣，呈現緯度越高，傳輸量越多 的趨勢，不過反聖嬰跟平常比較起來，在 16°N 時，黑潮的傳輸量是 增多的，也就是說在反聖嬰時，黑潮的傳輸量是增多。所以當聖嬰時， 黑潮的傳輸是減少的，而在反聖嬰時，黑潮的傳輸量是增多的。 位於呂宋東邊的黑潮是一支由南往北流的洋流，如果沒有任何外. 33.
(35) 力的影響，黑潮的傳輸量應該不會有太大的變化。不過模式在緯度. 16°N、17°N、18°N 的傳輸量卻顯示，當緯度越高，傳輸量也就越多， 這代表可能有別的外力影響了黑潮的傳輸量。透過在 124°E 上所設的 測線顯示，有水流從 124°E 的東側流入西側，間接說明了黑潮受到外 來水的影響，導致黑潮傳輸量隨著緯度增加有增多的趨勢，對於這些 外來的水，本研究認為這是迴流（Re-circulation）所帶來的。透過迴 流所帶來的水，增加了黑潮的傳輸量，所以模式才會顯示呂宋東邊的 黑潮，隨著緯度的增加，傳輸量也會跟著增加。 研究呂宋東岸的黑潮多半是以 18°N 作為代表，透過前人研究， 瞭解到 18°N 的黑潮傳輸量，在聖嬰時，傳輸量是減少的；在反聖嬰 時，傳輸量是增多的。透過模式結果可以發現模式也是同樣情況。除 了觀測 18°N 以外，也利用模式觀察更低緯度時黑潮的狀況，發現在. 16°N 的時候，就已經呈現與 18°N 相同情況。以 16°N 的傳輸量來看， 在一般狀況時，傳輸量為 21 Sv，在聖嬰時傳輸量為 15 Sv，在反聖嬰 時傳輸量為 25 Sv。所以呂宋東邊黑潮的傳輸量在更低緯度時，就已 經呈現聖嬰時傳輸量減弱，反聖嬰時增強的情況。這也說明了黑潮的 傳輸量的變化從更靠近源頭的地方就開始產生變化了。. 3.4 北赤道洋流及北赤道反流 根據 Ekman 的理論，在北半球移動的物體會向其移動方向的右 34.
(36) 手邊偏轉，北赤道洋流由東向西流動，海水會向它的右手邊也就是北 邊堆積，赤道反流由西向東流動，海水向右手邊移動，也就是向南堆 積，兩個海流主軸中間的海水分別向南向北移動，造成此區的海水就 呈現幅散狀況。本研究想要探討在聖嬰狀況及反聖嬰狀況時，北赤道 洋流與赤道反流中間的區域又會呈現怎樣的變化。 首先來看模式所畫出的流場圖，為了區分出海流的主要流軸，把 流速大於 0.2 m/s 用紅色箭頭標示；在聖嬰狀況時（圖 3.15） ，可以發 現北赤道洋流的主軸約在 14°N 左右，赤道反流的主軸約在 4°N，兩 者中間差了 10 度。反聖嬰時（圖 3.16） ，北赤道洋流的主軸平均在. 12°N 左右，赤道反流的主軸在 6°N，兩者中間差了 6 度。以模式的 結果來看，在聖嬰時，北赤道洋流往北移動，赤道反流往南移動，兩 者之間的間隔變得比較大；反聖嬰時剛好相反，北赤道洋流往南移 動，赤道反流往北移動，兩者之間的間隔距離就變得比較近。 接著以衛星的絕對動力高度資料（Absolute Dynamic Topographic,. ADT）及換算後所得到的地轉流流場資料來觀察這個區域的狀況。在 聖嬰狀況時（圖 3.17） ，北赤道洋流與赤道反流中間區域的動力高度 比較低，平均都是低於 200 cm，範圍從 4°N～12°N 之間，共橫跨了. 8 度。從地轉流流場圖來看，北赤道洋流主軸在 14°N，赤道反流主軸 在 4°N 以南，兩個主軸也相差很遠。而在反聖嬰狀況時（圖 3.18），. 35.
(37) 北赤道洋流與赤道反流中間較低部份則是約 220 cm，範圍大概從 6°N ～10°N。北赤道洋流主軸在 10°N～12°N 之間，赤道反流在 6°N～8°N 之間，兩者就較為接近。透過 AVISO 的資料，可以發現在聖嬰狀況 時，北赤道洋流與赤道反流相差較遠，中間區域的動力高度比較低且 範圍比較大；在反聖嬰狀況時，北赤道洋流與赤道反流比較靠近，中 間區域的動力高度就比較高且範圍比較小。 透過模式及衛星資料，發現在聖嬰時，北赤道洋流往北移動，赤 道反流往南移動，兩者的主軸距離較遠；在反聖嬰時，北赤道洋流往 南移動，赤道反流往北移動，兩者主軸距離比較近。另外以動力高度 圖來看，聖嬰狀況時北赤道洋流主軸的兩側高度差異比較大，假設以 8°N 及 18°N 作為北赤道洋流主軸兩側北邊邊界及南邊邊界的代表， 可以發現兩側的高度差異約 80 cm；而在反聖嬰時，南北兩側的高度 差異就變得比較小，約為 40 cm。而兩側的動力高度差異，就會影響 流速的快慢，在聖嬰狀況，高度差異較大，所以北赤道洋流的速度就 比較快；在反聖嬰時，高度差異不大，所以北赤道洋流的速度就變得 比較慢。而這樣的結果也再次說明北赤道洋流在聖嬰時，因為流速的 增加所以導致傳輸量會變大，在反聖嬰時，流速的減低，造成傳輸量 會變小的原因。. 36.
(38) 第四章結論與未來工作. 4.1 結論 透過數值模式結果我們發現，北赤道洋流的分支點會隨著時間的 不同而有所改變。以月份來看，北赤道洋流的分支點在 6 月的時候， 會移動到最南邊，在 12 月的時候會移動到最北邊；北赤道洋流與黑 潮的傳輸量，則在春夏時呈現較強的趨勢，在秋冬時則比較弱。在年 際上，當聖嬰最成熟時，北赤道洋流的傳輸量變多，分支點往北移動， 黑潮的傳輸量變少；在反聖嬰最為強盛時，北赤道洋流傳輸量變少， 分支點往南移動，黑潮的傳輸量則變多。此外，對於黑潮上游區域的 流況，本研究設置了五條測線來觀測，發現黑潮隨著緯度的增加，傳 輸量也會增多，而增多的原因是因為東側水流匯入的影響，我們認為 這是透過迴流所導致的。 在聖嬰年的時候，北赤道洋流與赤道反流之間間隔的距離較大， 觀測兩個海流中間的動力高度就較低；在反聖嬰時，北赤道洋流與北 赤道反流兩者中間間隔距離較小，觀測到的動力高度則較高。另外透 過動力高度圖也解釋了北赤道洋流在聖嬰時，因為海流南北兩側的高 度差異較大，所以流速較快，傳輸量較大；在反聖嬰時，因為海流南 北兩側的高度差異較小，所以流速較慢，傳輸量較小。. 37.
(39) 4.2 未來工作 透過本研究瞭解到呂宋東邊海流的變化情形，並以對其做相關探 討。對於洋流主軸移動原因，推測為大氣所影響，所以未來想要建立 一個海氣耦合模式，探討各種會影響北赤道洋流及赤道反流主軸移動 的因素。並討論當主軸移動時會對赤道洋流系統甚至整個大氣產生何 種影響。. 38.
(40) 表一 各篇文章利用不同資料所得出的北赤道洋流分支點位置. Data Nitani(1972). 觀測. Southermost Northermost. Average. -. -. 12°N～13°N. -. -. 13°N. February. October. (13.9°N). (16.6°N). July. December. (14.8°N). (17.2°N). -. -. May. September. (13.2°N). (15.1°N). -. -. (1934-1968) Toole et al.(1990) Qiu and Lukas (1996) Qu and Lukas (2003) Yaremchuk and Qu(2004) Kim et al (2004) Centurioni et al.(2004) Wang and Hu (2006). 觀測. (1987-1988) 模式. (1961-1992) 觀測. (climatology) 模式. -. -. 13.6°N～15°N. (climatology) 模式. (1982-1998) 觀測. (1989-2002) 觀測. (1992-2004). 12.1°N～12.7° N. June. December. (12.9°N). (14.1°N). 39. -.
(41) 表二 各篇文獻所得到的傳輸量數據（單位：Sv） 北赤道 各篇文章. 資料來源. 時間. 民答那峨 黑潮. 洋流. 海流. Sverdrup et al. (1942). 估算. -. 45. 20. 10. Wyrtki (1961). 估算. -. 39. 29. 10. 1965-1968. 55. 30. 25. 1987-1988. 46. 36. 10. 1988. -. -. 13～33. 1967-1988. 62.3. 33. -. 夏（7 月）. 67.2. 34. -. 冬（1 月）. 58.5. 32.1. -. 1961-1992. 56.8. 25.4. 31.4. 1986-1991. 41. 14. 27. 1980-1995. 54. 16.5. 19.4. 觀測. Nitani (1972) （1200 db）. Toole et al. (1990). Lukas et al. (1991). Qiu and Joyce (1992) Qiu and Lukas (1996). 觀測 （1000 db） 觀測 （0～300 m） 觀測 （1000 db） 模式 觀測. Qu et al. (1998) （1500 db）. Fei et al. (2002). 模式. 40.
(42) 黑潮比民答那峨. 2-7 月 Yaremchuk and Qu (2004). 58±3 海流多 12％-15％. 模式 民答那峨海流比. 10 月. 51±2 黑潮多 25％. 41.
(43) 表三 Qu et al. (1998)與模式傳輸量驗證. Qu et al. (1998). NPO. 時間. 1986-1991. 1986-1991. 測線範圍. 130°E 8°N~18°N 1500d bar. 130°E 8°N~18°N 1500 m. NEC 傳輸量. 41 Sv. 42 Sv. 42.
(44) 圖 1.1 西太平洋海底地形圖，顏色越深，代表深度越深 紅色區域為本研究範圍. 43.
(45) 圖 1.2 菲律賓東邊海流的確切示意圖 (取自Nitani, 1972). 44.
(46) 圖 2.1 模式範圍 （99°E～77°W，16°S～60°N，水平方向上採用非均勻格點分布，從赤道地區每 40 公里為一格到北邊界的每 20 公里為一格）. 45.
(47) 圖 2.2 Arakawa C 格點位置分布（二維水平格點配置圖）. 圖 2.3 Arakawa C 格點位置分布（三維水平格點配置圖） 上圖為xy平面下圖為xσ平面（取自 Mellor, 2003）. 46.
(48) 圖 2.4 σ 格點分布示意圖 實線為 σ 面，虛線 z＝0 代表海平面為水平狀態時的情形，η 代表海水表面到海 平面基準的高度。圖中 σ 面共有四層，水深部份與水淺部份相同層數，所以其厚 度大小就不一樣。. 47.
(49) 圖 2.5 利用 Argo 浮球資料所繪出的菲律賓東邊平均流場圖 （取自 Centurioni et al.，2003）. 圖 2.6 模式水平流場圖（底圖是渦度圖， 紅色為正，意指反時鐘旋轉，藍色為負，意指順時鐘旋轉，單位：10-6）. 48.
(50) 圖 2.7 Qu et al. (1998)文中，實測 130°E 剖面（m/s）. 圖 2.8 NPO 模式 130°E 剖面（m/s）. 49.
(51) 圖 2.9 Qu et al. (1998)文中，實測 18°N 剖面（m/s）. 圖 2.10 NPO 模式 18°N 剖面（m/s）. 50.
(52) 圖 2.11 Qu et al. (1998)文中，實測 8°N 剖面（m/s）. 圖 2.12 NPO 模式 8°N 剖面（m/s）. 51.
(53) Nino 3.4 (5N-5S, 120W-170W) 圖 2.13a. Nino 3.4 位置 取自. http://www.cpc.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/nino_regions.shtml. 圖 2.13b. Nino 3.4 海表面溫度距平值. 52.
(54) Kuroshio 122°E~124°E 18°N NEC 130°E 8°N～18°N. 圖 2.14 北赤道洋流與黑潮測線位置示意圖. 53.
(55) 55 53 51 49 47 45 43 41 39 37 35 J. F. M. A. M. J. J. A. S. 圖 3.1 北赤道洋流傳輸量月份分布圖. 54. O. N. D.
(56) (°N). 13 12.9 12.8 12.7 12.6 12.5 12.4 12.3 12.2 J. F. M. A. M. J. J. A. 圖 3.2 北赤道洋流分支點月份分布圖. 55. S. O. N. D.
(57) (Sv) 29 28 27 26 25 24 23 22 21 J. F. M. A. M. J. J. A. S. 圖 3.3 黑潮上游傳輸量月份分布圖. 56. O. N. D.
(58) (Sv) 65 60 55 50 45 40 35 30. 平常. 聖嬰. 反聖嬰. 圖 3.4 北赤道洋流傳輸量在平常，聖嬰，反聖嬰時的分布. 57.
(59) (°N) 14.2 14 13.8 13.6 13.4 13.2 13 12.8. 平常. 聖嬰. 反聖嬰. 圖 3.5 北赤道洋流分支點在平常，聖嬰，反聖嬰時的分布. 58.
(60) (Sv) 29 28 27 26 25 24 23 22. 平常. 聖嬰. 反聖嬰. 圖 3.6 黑潮上游傳輸量在平常，聖嬰，反聖嬰時的分布. 圖 3.7 Qu et al. (1998)文中黑潮的傳輸量序列圖. 59.
(61) 圖 3.8 計算地轉流速度示意圖. 60.
(62) 圖 3.9 黑潮上游分割區塊示意圖. 61.
(63) 18°N. 28 Sv 3 Sv. 17°N. 25 Sv 4 Sv. 16°N. 圖 3.10. 21Sv. 6 月時，黑潮上游各緯度傳輸量分布. 62.
(64) 18°N. 25 Sv 3 Sv. 17°N. 22 Sv 2 Sv. 16°N. 圖 3.11. 20 Sv. 12 月時，黑潮上游各緯度傳輸量分布. 63.
(65) 18°N. 26 Sv 2 Sv. 17°N. 24 Sv 3 Sv. 16°N. 21Sv. 圖 3.12 平常時，黑潮上游各緯度傳輸量分布. 64.
(66) 18°N. 24 Sv 3 Sv. 17°N. 21 Sv 6 Sv. 16°N. 15Sv. 圖 3.13 聖嬰時，黑潮上游各緯度傳輸量分布. 65.
(67) 18°N. 28 Sv 1 Sv. 17°N. 27 Sv 2 Sv. 16°N. 25Sv. 圖 3.14 反聖嬰時，黑潮上游各緯度傳輸量分布. 66.
(68) 圖 3.15 在聖嬰情況時，北赤道洋流與北赤道反流之間的距離（模式）. 圖 3.16 在反聖嬰情況時，北赤道洋流與北赤道反流之間的距離（模式）. 67.
(69) 圖 3.17 聖嬰狀況時，AVISO 的絕對動力高度圖與地轉流流場. 圖 3.18 反聖嬰狀況時，AVISO 的絕對動力高度圖與地轉流流場. 68.
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