行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
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※ 黑潮上游海區動力學實驗－子計畫二： ※
※ 黑潮在巴士海峽支流場與渦漩分離現象觀測 ※
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計畫類別：□個別型計畫 ■整合型計畫
計畫編號：NSC89－2611－M－002－023－OP2
執行期間：88 年 08 月 01 日至 89 年 12 月 31 日
計畫主持人：莊文思
共同主持人：唐存勇
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
執行單位：國立台灣大學海洋研究所
中 華 民 國九十年六月十五日
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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
黑潮上游海區動力學實驗－子計畫二：
黑潮在巴士海峽支流場與渦漩分離現象觀測
計畫編號：NSC89－2611－M－002－023－OP2
執行期限：88 年 08 月 01 日至 89 年 12 月 31 日
主持人：莊文思 國立台灣大學海洋研究所
共同主持人：唐存勇 國立台灣大學海洋研究所
計畫參與人員：梁文德 國立台灣大學海洋研究所
一、中文摘要 在海洋與大氣合作之南海季風實驗（South China Sea Monsoon EXperiment, SCSMEX）中，首 次實際開始巴士海峽之測流工作。我們在 1996 年 底於北緯 20 度 50 分、20 度 20 分、19 度 50 分（各 組間距約 50 公里，分別命名為 Luzon 1、2、3） 各放置了一組 ADCP 錨碇（所有錨碇觀測整理如 下表）。自 1996 年底至 1998 年中四次較長期之 觀測，我們大致可以瞭解黑潮分支徇 Luzon-1 與 Luzon-2 進入南海之低頻變化情形。1999 年起，在 黑潮上游海區海洋動力學實驗（Kuroshio UpstreamDynamics Experiment, KUDEX）中，我們繼續監測
巴士海峽內之上層流場與溫度場之變化，但因受 限於儀器故障與錨碇漂失，所以只有在 2000 年 4 月有較完整之資料（流場：30~240 m，溫度場： 90 m 與 200 m），但因有密集之觀測（每分鐘一 筆資料），故能了解高頻之變化情形。此次成果 報告中，我們將整理觀測結果，並由流場與溫度 場之相關變化推算黑潮鋒面之移動情形。 關鍵詞：黑潮、巴士海峽、南海 Abstr act
Since late 1996 till mid-1998, we have deployed three ADCP moorings, coverning the deepest part of the Bashi Channel, as part of the SCSMEX program. The three moorings are located at the latitude of 20O50', 20O20' and 19O50', separated by about 50km, and named as Luzon-1, 2, and 3, respectively. The data we collected over 1½ -year
clearly showed a branch of Kuroshio exists in the Channel without significant seasonal fluctuations.
From 1999, in the KUDEX project, we continued monitoring the upper layer variations of current and water temperature in the Bashi Channel. Due to the equipment malfunction and lost of moorings, only the April 2000 data are complete for analysis (current measurements between 30~240 m, and temperature at 90 and 200 m). Because of the dense sampling rate, we are able to analysis the high frequency variations in the Bashi Channel.
Keywords：Kuroshio, Bashi Channel, South China Sea 二、緣由與目的 黑潮是西太平洋地區最重要之一股海流，其 源頭固然可以追溯到穩定之北赤道洋流，但當其 在呂宋島東側形成較強競之北上流後，此邊界流 場即遭遇到寬且深之巴士海峽，海峽右側地形起 伏，並與水團特性頗有差異之南海海水相接觸， 加以受到隨季節轉變方向之大範圍季風風場影 響。地形、風場、開放邊界、密度差異均有可能 造成黑潮在巴士海峽附近之複雜動力機制，而其 產生之變化，一方面西傳進入南海，從而影響南 海北部之流場，另一方面向下遊傳播，從而影響 台灣籍通海東側之黑潮流況。此一「黑潮上游海 區海洋動力學實驗」整合型計畫，即欲藉我國海 洋學界與國外學者之整合力量，儘可能完整調查 黑潮在巴士海峽左右之流況，以為數值模擬之參
考與檢驗。 黑潮流經巴士海峽開口處之變化應非區域性 之數值模式可以完全解釋，較為完整之模式應至 少 涵 蓋 西 菲 律 賓 海 與 南 海 北 部 。 Metzger and Hurlburt（1996）利用美國海軍之全球模式（1½O, 1.5-layer）曾經做過此區域之診斷式研究，他們的 結論是黑潮必然會經由巴士海峽分流進入南海， 此為大尺度環流 northern tropical gyre 的一部份， 年平均流量大約為 4.4 Sv，而季風在南海內所造成 之 堆 積 效 應 ， 可 使 得 流 量 之 年 變 化 （ standard deviation）為 2.5 Sv，六月西南季風開始盛行時， 分流量最小（~1 Sv），十一月東北季風發展完成 時，分流量最大（~8 Sv）。由於模式之水平與垂 直解析度均很低，故只偏重在風吹流部分，而無 法分解可能產生之渦流（eddy resolving）情形。 薛亞（1999, personal communication）則使用 一較小範圍、高解析度之模式，模擬一由南方邊 界放入之地轉流場，在經過一西側開口時（東側 為固定邊界），產生之週期性西向渦流分離及流 場主軸擺動情形。此項模擬結果，固然會受到放 入地轉流場之強度、東西邊界間之寬度、以及密 度分佈之影響，而使得產生之擾動尺度不同，但 基本上就位能調適（potential vorticity adjustment） 而言，模擬結果與理論大致吻合，歷年來在南海 北部所做之水文調查，也確實指出有強度不等之 環流現象存在，而 WOCE PCM-1（台灣東部）之 黑潮流量監測，亦得到非季節性之週期變化結 果，可為佐證。 在海洋與大氣合作之南海季風實驗（South China Sea Monsoon Experiment, SCSMEX）中，首 次實際開始巴士海峽之測流工作。我們在 1996 年 底於北緯 20 度 50 分、20 度 20 分、19 度 50 分（各 組間距約 50 公里，分別命名為 Luzon 1、2、3， 如圖 1）各放置了一組 ADCP 錨碇。為了確實瞭 解流場之季節性變化情形，之後展開了一連串的 回收與施放作業，資料回收情形如表一。
4 表一、巴士海峽流速儀錨碇之資料涵蓋期間。 1st deployment (Dec/28/1996 ~ Aug/5/1997) 2nd deployment (Aug/5~ Sept/13/1997) Mooring Longitude East Latitude North Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth Luzon-1 120O55’ 20O49’ 1306 m儀器故障 500 m 690 m 1288 m 270 m 680 m Luzon-2 120O55’ 20O20’ 2057 m 135 m 340 m 540 m 2011 m 165 m 340 m 600 m Luzon-3 120O55’ 19O49’ 1645 m 180 m 360 m 1645 m 180 m 360 m 3rd deployment (Apr/22 ~ Jun/12/1998) 4th deployment (Jun/15 ~ Oct/3/1998) (Jun/15/1998~Apr/18/1999) Mooring Longitude East Latitude North Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth Luzon-1 120O55’ 20O49’ 1313 m 290 m 895 m 1319 m 328 m 352 m 964 m Luzon-2 120O55’ 20O20’ 錨碇漂流遺失 2100 m 250 m 952 m 1885m 5th deployment (Apr/19 ~ Dec/13/1999) 6th deployment (Apr/11~Apr/29/2000) Mooring Longitude East Latitude North Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth Luzon-1 120O55’ 20O49’ 1302 m 儀器故障 877 m 1081 m Luzon-2 120O55’ 20O20’ 2087 m 240 m 7th deployment (Apr/29 ~ Oct/5/2000) Mooring Longitude East Latitude North Water Depth ADCP Depth RCM Depth RCM Depth 2184 m 300 m Luzon-2 120O55’ 20O20’ 錨碇漂流遺失 三、結果與討論 本年度計畫中主要的資料來源為 2000 年 4 月 之 Luzon 2。Luzon 2 的位置大抵在巴士海峽最深處 （Balintang Channel 中間），在以往 1996 年 12 月 底至次年 9 月中長達近 300 天的連續觀測資料中， 海流均為西北或北北西走向（七、八月底有颱風經 過，有短暫轉向情形發生），50 公尺處之流速近 100cm/s，120 公尺處亦逾 50cm/s。 為了更詳細瞭解巴士海峽中是否為南海北部 進東沙處所觀測到的 Internal soliton 的激發點，此 次觀測其取樣間格設計為每一分鐘記錄一次，以便 確切證明是否有內波存在。
圖二所繪即為從 2000 年 4 月 11 日至 30 日 ADCP 所測得之 90m 處東西向流場與自錄式 CTD 所測得之 90m 處水溫之變化情形。無論水流或水溫 都明顯顯示潮汐現象，而伴隨著西向流為高溫水， 雇可確定巴士海峽卻為黑潮鋒面所在。圖上並繪出 低頻變化情形，大致和以往觀測相仿，黑潮支流進 入南海，西向分量大約為 10cm/s，低頻變化以 4~5 天之週期為主。 此筆資料最重要之資訊應為在長達 20 天的量 測期間（包括兩次大潮汛期），並未發現任何大規 模之內波運動，亦即證明巴士海峽內潮汐運動雖強 （大潮時流速可達兩節以上），地形變化雖劇烈， 分 層 現 象 亦 顯 著 ， 但 卻 無 法 generate internal soiliton，所以南海西北側大陸棚上所觀測到的內波 現象，其起源應非來自巴士海峽。 四、計畫成果自評 在本計畫執行之 2000 年 4 月間，我們成功的 在 Luzon 2 測得高頻之流場與溫度場變化，也因此 確定了南海內之 Soliton 應為潮汐與大陸棚波之效 應引起，而非 Channel 效應，大致已完成原訂之目 標。 五、參考文獻
Metzger, E. J. And H. F. Hurlburt (1996): Coupled dynamics of the South China Sea, the Sulu Sea, and the Pacific Ocean. J. Geophys. Res., 101, 12331-12352.
6 118.0 118.5 119.0 119.5 120.0 120.5 121.0 121.5 122.0 122.5 123.0 Longitude 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 L at it u d e Taiwan Philippines Luzon-1 Luzon-2 Luzon-3
SCSMEX & KUDEX Bashi Channel Mooring Location
圖一：SCSMEX & KUDEX 巴士海峽內之測流錨碇位置
4/11/00 4/16/00 4/21/00 4/26/00 5/1/00 15 20 25 T em p er at u re 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 E -W V el o ci ty NTUCTD (90 m) ADCP (90 m)
