2018年4月27日

黑潮、氣候、生活之情緣

詹森/任教臺灣大學海洋研究所。
郭天俠/任職臺灣大學海洋研究所科技部自然司海洋學門資料庫。


2017 年春天臺東成功新港鬼頭刀大豐收,漁獲多到得動用「小山貓」一斗一斗地鏟上在旁待命的貨車。(詹森攝影)


2017 年初,人造衛星遙測海面高度資料和研究船「海研一號」探測資料顯示,原本緊鄰臺灣東岸北上的黑潮主軸遠離了臺東海岸,任職臺東成功水試分所的江偉全表示,當時的情況就是漁民口中的「苦流」,捕不到魚。3、4個月後,各項觀測資料顯示黑潮主軸又貼回臺灣東岸,這個期間成功海域鬼頭刀大豐收,一艘艘滿載鬼頭刀的船在成功新港卸貨後,還得動用俗稱「小山貓」的挖土機一斗一斗地堆上貨車。


圖一:(a)呂宋海峽到臺灣東北部海域海底地形,(b)黑潮路徑與季節變化示意圖。(詹森繪製)


黑潮的平均與變動
黑潮沿著北太平洋的西邊界向北流,若將邊界由南到北分成呂宋島東側、呂宋海峽到臺灣東邊、東海陸棚邊緣和日本南方等四段,它們大致對應到黑潮的幼年期、成長期、穩定期和脫離期,各階段面對不同的海底地形、周遭環境與外力干擾,因而各有其平均狀態與異動特性。相對說來,我們最熟悉自呂宋海峽一路到臺灣東北部海域的這段黑潮,投入的觀測資源與研究也最多。這段路程所行經的海底地形非常複雜,包括呂宋島弧、恆春海脊、蘭嶼海溝、花東海盆、琉球海溝、宜蘭海脊與東海大陸棚等(圖一a),黑潮的路徑和轉向受到這些地形引導。

從我國海洋研究船在此海域多年的隨船海流儀觀測資料統計結果平均來說,夏季西南季風期間黑潮主流約介於呂宋海峽的兩道海脊之間,流速約0.5~0.8 公尺∕秒;隨後黑潮從蘭嶼海溝進入花東、宜蘭海域,在碰到東海大陸棚前由蘇澳附近脫離宜蘭海岸轉向東北,沿著東海大陸棚緣流向日本(圖一b)。冬天強烈的東北季風作用下,呂宋海峽黑潮主流左側部分洋流會入侵南海北部,於臺灣西南海域形成一順時針環流,其中少部分會經由澎湖水道流入臺灣海峽,即冬季黑潮支流,而環流的大部分會經過臺灣南端匯流回至黑潮主流。黑潮在蘭嶼附近常呈雙核心構造,但在花蓮外海則合而為一形成窄而強的強流,越過宜蘭海脊的黑潮,其主軸有季節性的擺動,夏季離岸較遠,冬季則較近。當黑潮向北進到了臺灣東北部海域,也出現季節性入侵東海陸棚的現象(圖一b)。黑潮在這裡轉彎「擦邊」東海陸棚邊緣時,常常在陸棚邊緣形成一直徑約70公里的反時針旋轉渦流,它的中心是從比較「營養」的黑潮次表層水爬坡上升,而形成冷丘水文結構,在夏、秋二季常常是很好的漁場。

若以流速的北向分量0.1 公尺∕秒作為判別黑潮邊界位置之依據,那麼臺灣東側黑潮流幅寬度約為170 公里,最窄處在蘇澳至與那國島之間的宜蘭海脊上,流幅寬度僅120公里,流軸中心最大流速約為1.0~1.5 公尺∕秒,流層厚度大約600~800 公尺,跟東部外海水深動輒4000~5000公尺比起來,黑潮僅是海洋上層「薄薄的一層海流」。雖然只是薄薄的一層海流,其實這一路由呂宋海峽北上到臺灣東北海域,黑潮三度空間的形態隨著時間的變動仍然很大。OKTV(Observations of the Kuroshio Transport and Variability)計畫探測資料的貢獻就在量化了黑潮的大幅擾動,其中流幅之寬度變化範圍可從85~135 公里,流量在10~23 百萬立方公尺∕秒之間,最大流速位置則可在離岸僅20 公里到遠離東岸100 公里之間變動,有如大龍擺尾相當驚人。

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