- 學位論文
風場與潮汐對於臺灣海峽北部流量及營養鹽通量之影響
The Influence of Wind and Tide on Volume Transport and Nutrient Fluxes in Northern Taiwan Strait
摘要
臺灣海峽為東海及南海此兩大邊緣海之物質交換的重要通道。臺灣海峽輸送到東海的海水超過長江流量的五十倍，對於臺灣近海水域及東海環流影響甚鉅， 輸送到東海的各種物質對於該區的生地化的收支平衡、對於東海的水質與生態有嚴重的影響。一般認為，海峽平均流為東北向，其流量隨季風變化，夏天較高，冬天較低。臺灣海峽海流流量決定南海及東海兩區域之間物質交換量，可是前人研究顯示該量的跨月與跨年變化都很大，造成對於物質交換量看法的歧異(Chen, 2003)。本研究探討北臺灣海峽流量、鹽度、葉綠素及營養鹽(氮與磷)通量與風場之關係，冀望找出不同觀測資料與分析結果之間的共通性。 物質輸送取決於餘流的大小與方向，與潮流無關，因此必須將海流觀測資料去除潮流的成分，並且區分當地風驅流及大洋環流的分量，才能深度探討流量、鹽度、葉綠素及營養鹽通量的變化，及其彼此間的相關性。本研究所使用的資料有研究船的流速與化學水文資料(Naik and Chen, 2008)，也利用渡輪(臺馬輪)收集的基隆-馬祖之間斷面上的流速資料，加上取自TPXO/OSU潮流模式模擬的潮流資料及氣象局的風速資料。先將收集到的流速資料扣除潮流成份得到餘流，餘流的流量(Q, Sv)與風速(W10, m/s)皆轉為沿海峽以東北方向為正，推得迴歸關係式Q = 0.30(±0.03) × W10 +2.02(±0.07) Sv，並得到風驅流的流量Qw=0.30×W10 與平均的大洋環流的流量Qo = 2.02 Sv. 直接觀測到的臺灣海峽北部流量、葉綠素通量(kg/s) 、鹽分通量(kt/s)及氮與磷通量(kmol/s)的標準差(σ)依序為2.90, 1.37, 97.80, 20.73, 0.98。去除潮流的影響後，其標準差σ降為1.52, 1.03, 52.24, 7.94, 0.27。去除風的效應後，其標準差σ再降為0.84, 0.85, 30.67, 3.81, 0.18。可明顯看出去除潮流及區分出風的效應後的標準差皆減至約1/4，也就是大洋環流部分的流量與通量的變化，遠小於當地風場與潮流所造成流量與物質通量的變化。以流量而言，σ/Qo 在上述三種分析的數值分別是1.43, 0.74, 0.41. 也就是說，大洋環流所造成的流量與通量的跨月與跨年的差異不大，前人研究成果的不一致性，主要是因為海上調查當時風場與潮流場的差異。