东海黑潮PN和TK断面流量的多时间尺度变化特征

许 达马 超鞠 霞*

(1.中国海洋大学 物理海洋教育部重点实验室,山东 青岛266100；2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东 青岛266237；3.自然资源部 第一海洋研究所海洋环境科学与数值模拟重点实验室,山东 青岛266061)

黑潮是北太平洋副热带海区的西边界流,它起源于菲律宾以东海域,由北赤道流向北分支形成。黑潮经台湾岛和与那国岛之间的通道进入中国东部海域,流经东海陆坡,然后通过吐噶喇海峡进入日本以南海域,最终汇入太平洋内区。黑潮具有流速强、流量大、高温高盐等特点[1],其流量与路径的变异,将造成近海物质和能量交换的变化,从而控制着东海及其临近海域的水文状况,影响我国东南沿岸地区的气候变化。流量(体积输运)的大小是描述黑潮变异最重要和显著的指数之一[2],因此,本文旨在利用更长时间的现场观测资料,对东海黑潮流量的变化规律有更进一步的认识。

对黑潮变异认识的持续加深与观测方式和数据资料的不断丰富密切相关。电磁海流计(Geomagnetic Electro Kinetograph,GEK)、南森瓶、温盐深仪、声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP)以及卫星高度计等直接或间接测流方式的应用,进一步呈现出黑潮具有季节内、季节、年际以及年代际等多尺度变化规律。自1955年起,日本长崎海洋气象台对东海黑潮进行了长期水文观测,观测断面位于冲绳岛西北的PN(G)断面和吐噶喇海峡的TK断面,这对于了解东海黑潮流量的多尺度时空变化具有十分重要的作用。PN和TK这2个代表性断面的流量变化也是本文研究东海黑潮变异的关键。对于东海黑潮流量,很多学者基于不同的计算方法对其进行了估算,并在季节、年际和年代际尺度上分析了其变化特征,其中,季节和年际变化研究较为广泛,年际以上变化相对较少。对黑潮流量的计算方法主要有动力高度法、逆方法、改进的逆方法和海表面高度反演法。动力高度法在估算PN和TK断面流量(地转体积输运量),分析其多尺度时空变化特征上应用广泛。国内外许多学者以不同时间序列,在季节和年际尺度上对这两个断面的流量变化进行许多研究。分析时间序列长的数据资料对研究东海黑潮流量的季节和年际变化特征更具有说服力。在季节变化尺度上,对于时间序列在10～25 a的PN断面资料,汤毓祥等[3]和孔彬等[4]认为冬、夏强而春、秋弱,秋季最小。对于东海下游的TK断面,前人得到的季节变化规律基本一致,汤毓祥等[3]认为春、夏强而秋、冬弱,春季最大,冬季最小,且通过TK断面的流量小于PN断面。对于时间序列在25～35 a的G-PN断面的季节变化,Guan[2]与孙湘平等[5]认为春、夏强而秋冬弱,春季最大,秋季最小；Nisihzawa[6]认为季节变化不明显；汤毓祥等[3]认为春、夏和冬季相差甚小,最大差值仅为0.3 Sv,夏最大,秋最小。在年际变化尺度上,汤毓祥等[3]认为PN断面具有1.8和8 a的显著周期；孙湘平等[5]认为不同季节,黑潮流量的年际变化不同,PN断面冬季具有3.3 a显著周期,夏季具有4.7和14 a的显著周期；Saiki[7]认为PN断面流量具有5.5和8 a的显著周期；另外,在年际变化上,东海黑潮流量与日本以南海域发生黑潮大弯曲现象密切相关,如Qiu和Miao[8]以及Kawabe[9]分别研究了两者的年际变化特征与机制。

不同的计算方法使得对东海黑潮流量变化的认识不同。黑潮海表面高度差异与地转输运之间高度相关[10],可用来观测黑潮流量变化。Kawabe[9]利用验潮站所测得的长时间连续的海表高度资料,估算了TK断面黑潮流量的变化。卫星高度计资料也是一种观测黑潮流量长期变化的有效方法[11],Andres等[12]利用经验关系反演出PN断面12 a(1992—2004年)的流量变化,平均流量为(18.7±0.2)Sv,标准偏差为1.8 Sv。Yuan等[13-14]基于逆方法或改进的逆方法研究了东中国海黑潮流量的变异,袁耀初和苏纪兰[15]认为PN断面多年(1985—1998年)平均值为27.0 Sv,季节变化为夏季最大,秋季最小,通过TK断面的流量也是夏季最大。魏艳州等[16]基于逆方法分析了20多a(1987—2010年)PN和TK断面流量的季节和年际变化,认为这两个断面流量变化具有较好的一致性,季节变化呈夏强秋弱,年际尺度上存在准4 a和1 a的变化周期。逆方法和改进的逆方法是基于多个断面的CTD观测数据,对单个断面的流速和流量的计算仍是以动力高度法为主。

以往研究表明：1)从研究频次上看,对PN断面的研究比TK断面更广泛；东海黑潮流量的方法,主要有动力高度法、海表面高度差反演法和改进的逆方法,其中动力高度法研究最为广泛,不同方法之间所计算的多年平均流量在18～30 Sv范围内变动,差别较大；即便是同一方法,数据时间序列以及具体处理方法的不同,也会导致不同学者对东海黑潮季节和年际变化规律上认识不同。2)季节变化上,东海黑潮的季节变化规律没有被很好的认识,各种研究之间的差异较大,没有一个公认的结论。3)年际变化上,基本认为东海黑潮变异与黑潮大弯曲现象密切相关,但从谱分析结果看,不同研究对流量的年际变化周期存在差异。近年来,关于PN和TK断面的现场观测资料不断更新,但少有人对其进行持续关注,而且由于观测站位的变更,缺乏对其系统的分析。随着全球气候变化对内区风场及西边界流的影响,黑潮的时空演变更值得进一步探讨。因此本文将基于以上2套资料,对东海黑潮不同区域流量的多时间尺度特征进行研究。

1 数据处理

1.1 数据介绍

本文计算PN和TK断面所用的水文数据是由日本长崎海洋气象厅定期观测所得,数据是由日本海洋数据中心(Japan Oceanographic Data Center,JODC)[17]提供。PN断面在1972年之前被称为G断面,观测时间为1955—1972年,且基本只在冬、夏季进行；1972年之后改名为PN断面。PN断面与G断面平行,只是位置稍向西南方向移动,1972-05开始,PN断面基本进行四季观测,且站点个数维持在9个；1977-08—1996-07,观测站位在原来的基础上不断加密,最多达22个站位观测点；1996-10—2010-05,取消了近岸一侧水深相对较浅的6个观测站点,为位置相对稳定的16个观测站点；2010-12—2017-07,又取消了近岸一侧的两个站点,保持在14个观测站点,但这期间有效观测的频率为每年1～4次,例如,2011年缺少春季观测数据,2013年缺少秋季观测数据,2015年仅有一次冬季的有效观测数据,2016和2017年又恢复到仅有冬、夏两季观测。由图1可以看出,被放弃的近岸一侧的观测站点水深范围仅为50～200 m,该部分流量对整个PN断面的贡献忽略不计。本研究主要选择PN断面1972-05—2017-07共181个航次的调查资料,该资料具有完整的每年4次分季节的观测记录,时间跨度为46 a,无论对季节、年际还是更长时间尺度的变化规律都具有更好的说服力。对于TK断面,1987年之前的观测站位较少(5～6个),且有的年份(1985年,1986年)数据缺少,并且2010年之后,JODC未提供该断面的观测数据,因此,本研究选择TK断面1987-05—2010-02共92个航测的季节性观测资料,时间跨度为24 a,其站点分布大致相同,个数稳定保持在12个。

本研究使用的漂流浮标观测数据由美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)大西洋海洋与大气实验室(Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory)[18]提供。漂流浮标观测来自全球漂流器计划(The Global Drifter Program),该计划是NOAA全球海洋观测系统(Global Ocean Observing System)的一个分支。1987-11—2018-06出现在(115°～138°E,15°～35°N)区域内的漂流浮标共有1 442个,记录了海表以下水深15 m浮标位置、流速、温度和时间,每个浮标数据时间间隔已被使用克里金法插值为6 h。漂流浮标所释放的地点主要位于菲律宾以东海域和台湾以东海域,该浮标资料能较好地反映黑潮表层流路特征[19],本研究在1 442个漂流浮标中筛选出274个经过PN或TK断面的浮标,对浮标轨迹线进行分类,以此刻画东海黑潮在PN和TK断面之间的主要路径和分支路径。

海表10 m风速资料由NOAA地球系统研究实验室(Earth System Research Laboratory)[20]提供,NECP-NCAR I再分析资料月平均的风速数据的时间范围为1948-01至今,空间分辨率为2°。本研究还计算了1972—2017年太平洋年平均风应力旋度沿40°N,35°N和28°N纬线(146°12′E至太平洋东边界)的积分。

图1 PN和TK断面的位置Fig.1 Locations of PN and TK sections

1.2 流量计算

本文选择动力高度法计算PN和TK断面的地转流速,积分断面上大于零的流速作为整个断面的绝对流量。2个相邻站位之间,选择所观测最大深度的较小值作为计算这2个站位间地转流的最大深度。对于PN断面,陈红霞等[21]认为,零流速面可分别选择700 m层(最大深度大于700 m)和底边界(最大深度小于700 m),为了便于将计算结果与前人研究进行比较,本文计算PN断面的零流速面也如此选择。TK断面的零流速面统一选在底边界。关于观测数据的垂向分辨率,2001年之前,PN和TK断面CTD数据垂向上分布在水深为0,10,20,30,50,75,100,125,150,200,250,300,400,500,600,700,800,900,1 000,1 100和1 200 m标准层上,自2001年开始,两断面数据垂向分辨率为1 m,为便于分析,对低分辨率的数据进行垂向插值,垂向间隔统一变为1 m。为了更好地认识流量的季节变化,将数据进行季节划分：冬季(12,1,2月),春季(3,4,5月),夏季(6,7,8月),秋季(9,10,11月),并对缺少观测或观测不完整的季节插值。PN断面缺少观测的时间：1975年冬、2010年夏、2010年秋、2011年春、2012年冬、2013年秋、2014年夏、2015年春、2015年夏、2015年秋、2016年春、2016年秋、2017年春；TK断面缺少观测的时间：1992年秋、1998年夏、2003年秋。以上时间点的流量用三次样条函数插值而得。

2 结果分析

2.1 季节变化

我们分别使用时间序列为46 a和24 a的CTD资料,采用动力高度法对PN和TK断面的流量进行了计算,与前人的计算相比,这2套长时间序列的资料对于认识东海黑潮多尺度时空变化规律具有重要意义。

在季节变化尺度上,东海黑潮变异存在一定的区域差异。由表1可看出,PN和TK断面流量季节变化明显,但两者变化并不同步。1972—2017年,PN断面呈现出冬、春和夏季流量大(均超过20 Sv),且彼此之间相差很小(最大差值仅为0.2 Sv)、秋季最小(小于20 Sv)的特点,二者最小差值为1.8 Sv,最大差值为2 Sv,这与汤毓祥等[3]结论一致,本研究用更长的时间序列资料予以肯定。即尽管不同学者所使用的时间序列长短不同,流量的统计方法也不尽相同[2-5,14,16],但共同点是PN断面流量的最小值发生在秋季,本研究也予以证实,而目前有争议的地方在于流量最大值发生的季节以及冬、春和夏三个季节的差异是否显著,本研究46 a的统计资料显示,冬、春和夏三季流量几乎一致。对于TK断面,本文研究结果显示,1987—2010年,TK断面流量季节变化明显,最大(最小)值出现在夏季(秋季),冬、夏季强而春、秋季弱,强弱之间的最小差值为1.0 Sv,最大差值为2.8 Sv。此结论与魏艳州等[16]结论相同,但与林葵等[22]以及汤毓祥等[3]结论不同。PN和TK断面流量季节变化并不完全一致,但共同点为最大(小)流量均出现在夏(秋)季。

表1 PN和TK断面季节平均流量(Sv)Table 1 Seasonal mean volume transport across PN and TK sections(Sv)

2.2 年际变化

从动力计算结果来看,PN断面流量最大值为32.8 Sv(冬,2002年),最小值为3.1 Sv(秋,1974年),TK断面流量最大值为29.2 Sv(夏,1987年),最小值为6.0 Sv(春,2000年)。PN和TK断面流量多年平均值分别为21.1和19.8 Sv。结合表1可看出,无论是季节平均还是多年平均,PN断面流量均强于TK断面。黑潮通过PN和TK断面的流量并不相等,在相同时间范围内(1987—2010年)年平均流量的最大差值可达10.5 Sv,但某些年份TK断面流量则更强,即1987,1999,2004和2010年,两断面流量差值分别为-4.6,-0.1,-0.3和-3.4 Sv,这是因为：一方面,零流速面的选取和浅水订正的不足可能使得两断面流量计算结果不一致；另一方面,东海黑潮流况复杂,黑潮经过PN断面后出现一分支在日本九州西南海域进入对马海峡和黄海,或通过九州以南大隅海峡进入太平洋[1,23-25],而琉球群岛东侧海水也有汇入黑潮PN断面以北的分支[24],这也可能会使PN和TK断面流量变得不一致。本文利用1987—2018年经过PN或TK断面的274个漂流浮标数据,对东海黑潮在PN和TK断面之间的主要路径和分支做了初步分析,其中有194个浮标经过PN断面后通过TK断面(吐噶喇海峡)进入太平洋(图2a),占总数的70.8%；28个浮标经过PN断面后进入对马海峡和黄海(图2b),占总数的10.2%；41个浮标经过PN断面后通过大隅海峡进入太平洋(图2c),占总数的15.0%；11个浮标通过琉球群岛(奄美大岛与冲绳岛之间的通道)流入或流出东海(图2d),占总数的4.0%,该部分浮标有的自太平洋进入东海后又经过TK断面返回太平洋,有的经过PN断面后直接向东进入太平洋。另外,也有浮标通过PN断面后向南或通过TK断面向西的逆向流动,但像这样能捕获黑潮逆流的浮标数量极少。由此可以看出,东海黑潮在中游(PN断面)至下游(TK断面)之间存在多个与邻近区域水交换的通道,使得两断面流量存在一定差异。

图2 1987-11—2018-06流经PN或TK断面274个漂流浮标轨迹图Fig.2 Trajectories of 274 drifters passing through the PN or TK section from November 1987 to June 2018

图3是1987—2010年Niño3.4年平均指数异常以及同期PN和TK断面年平均流量异常时间变化图。Niño3.4指数所代表的赤道太平洋海区(170°～120°W,5°N～5°S)是ENSO海洋-大气耦合作用的关键区域[26],该指数常被用来判断厄尔尼诺现象的发生。PN和TK断面年平均流量与Niño3.4指数的相关系数分别0.11和0.15,相关性较差,但由图3可以看出,1996—2003年Niño3.4指数与PN,TK断面年平均流量的峰谷值对应较好,其他年份如1990—1995年,PN断面流量与Niño3.4指数变化基本一致,2006—2009年TK断面流量与Niño3.4指数变化基本一致。尽管个别年份差异大导致相关系数较小,但从年际以上的尺度看,东海黑潮流量变化可能与ENSO有关。

东黑潮流量变化受多种因素影响(PDO、ENSO等),不仅具有周期性、趋势性等特征,还存在随机性、突变性,具有多尺度变化规律。Morlet小波分析能清晰地揭示隐藏在时间序列中的多种变化周期,能反映时域和频域良好的局部化特征[27]。该部分重点探究东海黑潮流量的年际变化规律,分别对PN和TK断面年平均、冬季和夏季流量做小波分析,并对结果做显著性分析和检验。由于许多地球物理时间系列具有红噪声特征(即方差随着尺度的增加或频率的下降而增加),所以本文参照Torrence和Compo[27]采用傅立叶红噪声谱作为背景谱对小波谱进行显著性分析和检验。

图3 1987—2010年Niño3.4年平均指数异常、PN和TK断面年平均流量异常Fig.3 Time series of annual mean of Niño3.4 index and KVT anomalies across PN and TK Sections from 1987 to 2010

2.2.1 PN断面

图4～6分别为PN断面年平均流量距平、冬季流量距平、夏季流量距平的小波分析图。各图b中灰色线与数字表示小波功率谱等值线与谱值,黑色粗的封闭曲线包围区域表示置信度大于90%的区域,黑色锥形线及其下方的白色阴影部分为边界效应影响域。PN断面年平均流量距平如图4a所示,1990年之前、1999年、2004年以及2010年,均为负距平,平均为-4.9 Sv,最大发生在1974年,为-14.2 Sv,该时段内流量偏小；在1990—1998年、2000—2003年、2005—2009年、2011—2017年时间段内,均为正距平3.8 Sv,最大为7.3 Sv(2005年)。

图4 PN断面年平均流量的小波分析Fig.4 Wavelet analysis of annual mean KVT across PN section

图5 PN断面冬季流量的小波分析Fig.5 Wavelet analysis of KVT across PN section in winter

一些学者通过谱分析发现PN断面流量具有显著年际周期变化[5-7,16],本文研究发现,尽管图4b小波功率谱显示在2002—2012年具有2～3 a的显著周期,但图4c全局小波功率谱显示此信号未通过红噪声检验,受噪声干扰较大,故未发现显著周期。图5a为PN断面冬季流量距平,在1976—1992年具有2～3 a的显著周期(置信度大于90%)(见图5b),峰值在准3 a。夏季流量变化同样具有2～3 a的显著周期(置信度大于90%),但峰值在准2 a且在1982—1985年、1998—2005年、2008—2013年间,流量变化的2～3 a周期比较显著(见图6)。

图6 PN断面夏季流量的小波分析Fig.6 Wavelet analysis of KVT across PN section in summer

2.2.2 TK断面

图7～图9分别为TK断面年平均流量距平、冬季流量距平、夏季流量距平的小波分析图。各图b中灰色线与数字表示小波功率谱等值线与谱值,黑色粗封闭曲线包围区域表示置信度大于90%的区域,黑色锥形线及其下方的白色阴影部分为边界效应影响域。与PN断面相比,TK断面年平均流量距平变化幅度较小(图7a),1989年、1991—1996年、2000—2001年、2003年及2007年,距平小于零,TK断面流量偏小,平均距平-2.1 Sv,最大发生在2000年,为-4.6 Sv；在1987—1988年、1990年、1997—1999年、2002年、2004—2006年及2008—2010年,TK断面流量偏大,平均正距平为1.8 Sv,最大发生在2005年,为4.5 Sv。

由图7c可知,TK断面流量的变化具有准4 a和准7 a的显著周期(置信度大于90%),1995—2005年间,流量变化的3～4 a周期比较显著,其中,1998—2003年,还具有6～7 a的显著周期,说明流量周期变化明显(图7b)。冬季流量的变化具有3～7 a的显著周期(置信度大于90%),峰值在准3 a及6 a,1993—1998年间,流量变化3～5 a的周期比较显著；1997—2003年间,具有5～7 a的显著周期(图8)。夏季流量的变化具有2～5 a的显著周期,但这个显著周期是由边缘效应所致,故TK断面夏季流量变化并无显著周期(图9)。因此,TK断面年平均流量与冬季流量变化具有同为3～7 a的显著周期,但发生的年份不同。

图7 TK断面年平均流量的小波分析Fig.7 Wavelet analysis of annual mean KVT across TK section

图8 TK断面冬季流量的小波分析Fig.8 Wavelet analysis of KVT across TK section in winter

图9 TK断面夏季流量的小波分析Fig.9 Wavelet analysis of KVT across TK section in summer

2.3 长期变化趋势

PN断面流量的长期变化趋势是增加的。图10a分别表示1972—1976年、1977—2017年以及1972—2017年的长期变化趋势,这3个时间段内流量的长期趋势都是增加的,1972—1976年的增加趋势较强,增长率约为1.0 Sv/a,而1977—2017年的增加趋势要缓和,增长率约为0.2 Sv/a。统计结果显示,1972—2017年全部时间序列的增长率约为0.3 Sv/a,PN断面流量增幅约为13 Sv,这种显著的长期变化趋势是值得关注的,并且,我们发现在1976年附近流量变化出现1个突变点,增幅约为7 Sv,这可能与PDO在1976年发生位相转移有关。Zhang等[28]也发现在1976年附近流量有突增的现象。然而图10b显示,TK断面的长期变化趋势只是略有增加,增长率约为0.05 Sv/a。

图10 PN断面和TK断面黑潮年平均流量Fig.10 Variation of annual mean KVT across the PN and TK sections

对于PN断面长期增加趋势,按照经典的Sverdrup理论[29],黑潮流量由北太平洋副热带风应力旋度决定,然而20世纪大气再分析(20CRv2)资料显示,该海区风应力旋度在过去一个多世纪是减弱的[30],意味着黑潮流量减少。这与本文计算结果以及再分析资料显示的黑潮流量增加矛盾。本文利用1976—2017年NCEP-NCAR I再分析资料(水平分辨率为2°),分别计算了太平洋风应力旋度沿28°N,35°N,40°N纬线(146°12′E至太平洋东边界)的积分(图11),结果显示更高纬度(35°N和40°N)风应力旋度绝对值增加的确与PN断面流量长期趋势增加是一致的,而同纬度带(28°N)的风应力旋度长期趋势是减弱的,这说明东海黑潮PN断面流量可能与高纬度带的风场密切相关。如果不考虑西边界附近的陆坡地形,副热带内区风场变化激发的正压Rossby波,在短时间内沿纬线传播到黑潮区,导致海面坡度调整,从而增加黑潮流速；当考虑陆坡地形作用后,海洋波动调整的传播路径变为沿等位涡(f/H)线传播,至西边界附近时因为水深减小将向低纬度偏移,故此时黑潮流量的变化将与更高纬度风场,如西风带的变化密切相关。

图11 太平洋年平均风应力旋度沿40°N,35°N和28°N纬线(146°12′E至太平洋东边界)积分(实线)及其长期变化趋势(虚线)Fig.11 Variation(solid)and long-term trend(dashed)of the zonal integral of wind stress curl along 40°N,35°N and 28°N over the area in the Pacific Ocean between 146.2°E and eastern boundary

通过分析PN和TK断面流量的季节、年际以及长期变化趋势可以看出,黑潮在不同区域的主要周期存在差异。局地风场和复杂的分支流动可能会造成两断面流量变化的主要周期存在差异。Lee和Williams[31]曾提出沿着大西洋湾流流向的风场对海水的输运量贡献很大,冬(夏)季北(南)风也会减少(增加)东海黑潮的流量[32],但就两断面的走向来看,PN断面偏“东西”走向,TK断面偏“南北”走向,且几乎垂直,同一季节局地风场可能会对两断面的流量贡献存在差异。黑潮在PN和TK断面之间具有复杂的分支流动,如进入黄海、对马海峡以及大隅海峡的分支,通过琉球群岛进出东海的分支,这都可能削弱或改变黑潮的传播信号,从而造成黑潮在不同区域主要周期不一致的现象。

3 结 语

利用动力高度法,本文计算了PN断面46 a(1972—2017年)和TK断面24 a(1987—2010年)流量变化,分别以年平均、冬季和夏季流量为基数,对这两个断面流量做了小波分析。通过对东海黑潮季节、年际以及长期变化趋势的研究,发现东海黑潮的流量变化存在一定的区域性差异,同时具有多时间尺度变化特征。具体认识如下：

1)PN断面流量多年平均值为21.1 Sv,最大值为32.8 Sv(冬,2002年),最小值为3.1 Sv(秋,1974年),TK断面流量多年平均值为19.8 Sv,最大值为29.2 Sv(夏,1987年),最小值为6.0 Sv(春,2000年),PN断面流量的变动幅度大于TK断面。

2)季节变化规律：PN断面流量冬、春和夏季相差很小(最大差值为0.2 Sv),秋季最小；TK断面流量冬、夏季强而春、秋季弱,秋季最小。这两个断面流量的季节变化虽不完全一致,但共同点是最大(小)流量均出现在夏(秋)季。

3)年际变化规律：小波分析显示,PN断面流量的年际变化规律并不显著,可能受噪声信号影响较大；TK断面流量年际变化显著,具有3～7 a的显著周期,发生在1995—2005年,峰值为准4 a和准6 a。不同季节,黑潮流量变化的显著周期也不同,PN断面冬季和夏季变化显著,且均具有2～3 a的显著变化周期,但显著周期分别发生在1976—1992年和2000—2013年间,峰值分别为准3 a和准2 a；TK断面冬季流量变化显著,具有3～7 a的显著周期,主要发生在1995—2005年间,峰值为准4 a和准7 a,但夏季流量变化无显著周期。东海黑潮在PN和TK断面之间存在多个与邻近区域水交换的通道,使得两断面流量存在一定差异。但从年际以上尺度看,东海黑潮流量变化可能与ENSO有关。

4)长期变化趋势：PN断面流量长期变化趋势是增加,增长率约为0.3 Sv/a,TK断面流量长期变化趋势增加并不明显,增长率仅为0.05 Sv/a。PN断面流量在1976年附近有一个突变点,流量有较大幅度增加。北太平洋更高纬度(35°N和40°N)风应力旋度绝对值是增加的,与PN断面流量长期趋势增加是一致的,而同纬度带(28°N)的风应力旋度长期趋势是减弱的,所以东海黑潮PN断面流量可能与高纬度带的风场密切相关。