太平洋－印度洋贯穿流南海分支研究综述＊

张 晶，魏泽勋＊，李淑江，王永刚

（1.国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛266061；2.海洋环境科学和数值模拟国家海洋局重点实验室，山东 青岛266061）

太平洋－印度洋是典型的海洋大陆带，有多个海峡与相邻近的大洋进行活跃的水体和热盐交换［1］。印度尼西亚海区处于太平洋－印度洋的中间地带，是衔接两大洋的纽带。印度尼西亚贯穿流（Indonesian Throughflow，简称印尼贯穿流，ITF）从热带太平洋向印度洋输运大量的暖水和盐，引起水体和热盐在两大洋间的重新分配，对维持太平洋－印度洋的物质、能量和动量平衡有重要意义［2－4］（图1），本图参照杜岩和方国洪［4］图1重绘，其中背景图片引自 Gordon［3］并有所调整，主要数据来自Fang等、Gordon［3］和 Van Aken等。印尼贯穿流既是热带太平洋低纬度西边界流的重要分支，也是印度洋环流系统的重要组成部分，作为全球海洋系统中唯一一支发生在低纬度洋盆间的流动，它的存在对热带气候系统乃至全球气候系统有至关重要的作用［5］。

Wyrtki最早提出印尼贯穿流［6］。他发现，在低纬度海区，太平洋水通过亚洲大陆和新几内亚岛间的复杂通道进入东南亚海域，然后流入印度洋。他还基于太平洋侧和印度洋侧的几个站位的海平面高度资料估算了ITF的输运量，发现ITF输运量存在夏季大冬季小的季节变化特征，之后许多学者的研究结果也都体现了ITF的这一变化特征。Wyrtki对造成这一季节变化形式的原因进行了探讨，发现太平洋－印度洋间的大尺度压力梯度是ITF的主要驱动力［7］。从太平洋和印度洋大尺度压力梯度的观点出发，研究发现印度洋的局地风场会影响印度洋侧海表面高度的变化，从而影响到ITF的季节变化［8］。Clarke和Liu［9］进一步研究了ITF的驱动机制，发现影响ITF的输运的动力不仅来自两大洋间的大尺度压力梯度，由风应力导致的Ekman输运也会对其产生影响。

虽然科学家都支持ITF是由太平洋向印度洋输运，但对于ITF的来源问题仍存在较大的争议。Ffield［10］和 Gordon et al.［11］分析了ITF的水团特征，认为北太平洋水是ITF的主要来源，而南太平洋仅提供了一小部分，水体主要来自于北太平洋的棉兰老流，且海水输运的主要路径是苏拉威西海、望加锡海峡和弗洛里斯海。而Godfrey［12－13］则认为ITF主要源自南太平洋，并分别通过绕岛环流理论和拉格朗日方法验证他的观点。更多的观测和研究表明北太平洋和南太平洋都是ITF的水源，只是两者的比例存在季节性变化且受到海洋环流和气候系统的影响［14］。

图1 平均意义下的印度尼西亚贯穿流分支示意图Fig.1 A schematic diagram showing the pathways of the Indonesian Throughflow under an average sense

西北太平洋流系处于ITF的上游，是ITF重要的直接来源。北赤道流在西北太平洋沿菲律宾海岸分岔成向南的棉兰老流和向北的黑潮，其分岔点的季节性变化影响了北太平洋水体通过吕宋海峡向南海的入侵［15］。Wyrtki［6］最早关注了南海和太平洋之间的水交换，冬季在东北季风的作用下，北太平洋水通过吕宋海峡流入南海，而夏季在西南季风作用下海水则由南海流向太平洋。方国洪等［16］对南海南部水体通过卡里马塔海峡向爪哇海的输运进行了研究，数值模拟结果表明南海存在太平洋－印度洋水交换的一个重要分支，并对印尼贯穿流的输运有重要影响，后来的观测进一步证实了太平洋－印度洋水交换南海分支的存在［17］。风场诊断分析和高分辨率的环流模式结果表明，太平洋水体受到太平洋海盆尺度风场的驱动，从吕宋海峡进入南海，并在这里产生分叉，一部分进入苏禄海，另一部分继续向南进入爪哇海。这一环流分支有很强的ENSO信号，并且会对ITF的热量输送产生显著的影响［18］。Qu等［19］在研究这一海流分支时曾给出其流径的示意图（图2），本图参照Qu等［19］Figure1重绘，清楚的标明了太平洋水通过吕宋海峡进入南海，再通过卡里马塔海峡流向印度尼西亚海域的路径。太平洋水穿过吕宋海峡进入南海后，分为两支，一支北上穿过台湾海峡，一支向南进入南海腹地；南向分支在西沙群岛附近又分为两支，一支海流穿过民都洛海峡进入苏禄海，另一支继续向南穿过卡里马塔海峡流向印度尼西亚海域，又可分为三支，一支向北穿过望加锡海峡流入苏拉威西海，一支向南穿过龙目海峡进入印度洋，一支继续向东。这些研究都表明，南海是太平洋－印度洋贯穿流的一个重要通道，通过南海的这支贯穿流分支，被称为太平洋－印度洋贯穿流南海分支或南海贯穿流。本研究中主要讨论太平洋－印度洋贯穿流南海分支的主要入流和出流通道—吕宋海峡和卡里马塔海峡的研究进展。

图2 太平洋－印度洋贯穿流南海分支示意图Fig.2 A schematic diagram showing the South China Sea Branch of the Pacific－Indian Ocean Throughflow

1 太平洋－印度洋贯穿流南海分支

1.1 吕宋海峡水交换

吕宋海峡位于南海的东北侧，台湾岛与吕宋岛之间，海峡呈东西走向，跨越3个纬度，南北宽380km，东西长200km，平均水深约1 400m，其最大水深可达5 126m，是直接沟通南海和西北太平洋的唯一深水通道，也是南海与外海间体积和热盐输运量最大的通道［20－21］。吕宋海峡被巴坦群岛和巴布延群岛分割成三个通道：北部的巴士海峡，中部的巴林塘海峡和南部的巴布延海峡，其中以巴士海峡最宽、最深、最为重要［22］。

吕宋海峡水交换（LST）研究工作开展较早，目前有较多基于观测、数值模式等的研究成果。早在20世纪60年代初，Wyrtki［6］就发现吕宋海峡的水交换存在着显著的季节性变化，冬季入流（西向流，流入南海），夏季出流（东向流，流出南海）。其后也有很多学者通过观测资料分析、动力计算和数值模式等方法研究吕宋海峡的水交换特征，例如黄企洲等［23］，郭忠信等［24］，Metzger与 Hurlbut［25－26］，Fang［27］，刘秦玉等［28］，Cai等［29］，Qu［30－32］，Chu与 Li［33］，魏泽勋等［34］，Tian等［35］，Tozuka等［36］，Yaremchuk等［37］，鲍献文等［38］，袁耀初等［39］，张正光等［40］，姜涛等［41］。研究的结果在季节变化趋势上来看是一致的，都体现了冬季流量大夏季流量小的特点。张正光等［40］的HYCOM模式结果显示吕宋海峡的水交换不仅存在季节变化，还有明显的季节内变化。他们发现吕宋海峡流通量包含显著的90d和120d变化，这与太平洋西向传播的Rossby波的周期相似，推测黑潮和太平洋西向传播的Rossby波间的相互作用是造成吕宋海峡流通量年内高频变化的动力机制。由于模拟方法的差异和观测资料的误差，学者们得到的吕宋海峡流通量结果并不一致，流向和流量大小都有一定的差异（表1）。从表1可以看出，迄今为止学者对吕宋海峡流通量的估算，结果都显示吕宋海峡年平均为西向输运，流量估算最小值为Wyrtki的动力计算结果－0.1Sv，最大值为黄企洲的动力计算结果－8.0Sv，年平均结果基本在－4.0Sv；而各个季节流量的估算以方国洪等的数值模式结果最为接近平均结果。

表1 吕宋海峡西向入侵海流体积输运（Sv＝106 m3·s－1）Table 1 The volume transport by westerly current through the Luzon Strait（Sv＝106 m3·s－1）

随着观测资料的累积、观测手段和数值模式的改进，学者们发现吕宋海峡水交换存在明显的垂向分层结构。Wyrtki［7］研究发现，在2月，吕宋海峡表层至300m层存在入流；300～1 000m层，存在出流，且出流流速最大值发生在500m处；在8月情况相反，表层至400m，海水由南海流入太平洋，在400～1 000m间，太平洋水流入南海，且入流流速最大值发生在600m处。方国洪等［42］利用高分辨率数值模式结果得出，吕宋海峡水交换的垂向结构为：表层存在着显著的季节性变化，冬季入流（西向流，进入南海），夏季出流（东向流，流出南海），次表层至底层较稳定，无明显季节变化，次表层至中层为入流，深层出流，底层入流，形成一种稳定的纬向翻转环流结构。分析形成这种结构的原因，他们认为上层水交换的主要驱动力是太平洋向南海倾斜的水位高度差和季风强迫，而次表层至深层主要是由海水垂向混合所造成的南海与太平洋间的密度差维持了这一稳定结构。袁耀初等［39］分析2002年春季吕宋海峡海流资料，得出在200，500m层黑潮沿西北方向入侵南海，而在800m处转向，海流沿东北向流出南海。Tian et al.［35］利用2005年10月吕宋海峡观测资料对吕宋海峡120.5°E断面进行动力计算结果显示：在500m以上，断面南北两端为入流而中间为出流；500～2 000m之间断面呈南进北出结构，2 000～3 000m南北两端出流而中间入流，3 000m以深底层为出流（图3），本图参照Tian［35］Figure2重绘，图中斜线阴影区表示海底地形，虚线表示东向的出流，粗实线为0线，细实线表示西向的入流。Fang等［43－44］定量地给出了吕宋海峡水体交换的垂直分层流量，太平洋水入侵南海主要通过吕宋海峡的上0～427m层，平均流量为5.05Sv，2 054m以下的底层也存在流入南海的净流量，但流量较小，仅为0.31Sv；而在427～2 054m的中层和深层是吕宋海峡输出南海水体的主要通道，平均值为0.56Sv。张正光等［40］的逐层谱分析和水团分析结果显示吕宋海峡经向断面流场可分为三层：0～300 m为上层，300～1 200m为中层，1 200m以下为底层。上层流向以西向入流为主，中层入流量和出流量相当，底层以东向出流为主。姜涛等［41］用MITgcm数值模式研究吕宋海峡1980－2001年平均的体积、热量和盐量输运随深度的变化，结果显示在上层（0～145m）和深层（915～1 837m）层海流多为东向出流，中层（145～915m）和底层（1 837m以深）海流主要表现为西向入流。

图3 吕宋海峡断面地转流东西向分布（cm·s－1）Fig.3 velocities of subinertial flow across the Luzon Strait（cm·s－1）

驱动吕宋海峡上层水交换的主要机制有风场的强迫和黑潮的入侵。Wyrtki［6］认为季风场的强迫驱动了吕宋海峡上层的水交换，所以吕宋海峡水交换流量有明显的季节性变化特征。Farris和Wimbush［45］发现黑潮以流套方式入侵南海的形成是由一个局地临界积分风应力参数决定。当局地风应力的南向分量超过0.08 N·m－2时，黑潮入侵南海，而当风应力分量低于此值时，黑潮退回吕宋海峡以东，不能入侵南海。

历史观测资料证实，黑潮在流经吕宋海峡时，会有部分黑潮水流入南海。早期对黑潮入侵南海的研究中，存在两种不同的观点，一种是Wyrtki［6］提出的黑潮入侵南海存在季节性变化，冬季黑潮入侵南海强烈，而夏季受局地西南季风的影响，表层海水从南海流向太平洋，Chau［46］，Wang［47］及 Watts［48］等人都支持此观点。另一种观点是终年有黑潮水流入南海，如 Niino等［49］，Chao［50］，Chu［51］等，但关于黑潮进入南海后的去向观点不同。Niino和Emery等［49］认为黑潮入侵南海后，终年有一支海流沿台湾岛西侧北上；Chu［51］则认为夏季分支沿台湾岛北上，而冬季则进入南海腹地。近年来的研究中，虽然仍有部分学者对黑潮水终年入侵南海存有异议，如1992年初春和1994年夏末的两次大规模海洋调查结果显示并无显著黑潮分支深入南海［52－53］，苏纪兰等［54］的模式结果也指出仅有黑潮锋向南海弯曲，黑潮并未直接进入南海；但多数学者支持黑潮终年入侵南海的观点。目前主要的争议在于黑潮入侵南海的方式以及黑潮水进入南海后的去向问题。黑潮入侵南海的方式主要存在两种观点：一种观点是以分支方式直接入侵，仇德忠等［55］，郭忠信等［56］，蒲书箴［57］，李荣凤［58］，Metzger等［26］早期的研究都支持黑潮有分支进入南海；另一种观点是黑潮以涡旋流套方式入侵，Nitani［59］最早描述了南海黑潮流套：黑潮有一分支在20°N向西通过吕宋海峡进入南海，但大部分绕着一个暖涡旋转，然后流回到黑潮主轴。李立等［60］明确提出了南海黑潮流套的概念：黑潮水通过吕宋海峡进入南海，在海面温度场分布上表现为从吕宋海峡侵入南海的高温水舌，而从海面动力高度分布来看，黑潮南海“分支”的高温水舌呈反气旋式运动，称为“流套”更为合适。上世纪90年代的多数学者的研究结果也都支持黑潮以流套方式入侵南海，如Su［61］，Farris［45］，Li Rongfeng［62］等的数值模式研究结果。袁东亮等［63］用1.5层约化重力模式实验结果解释吕宋海峡黑潮路径变化时指出，吕宋海峡以东的中尺度涡对黑潮路径有强烈影响，反气旋涡旋能造成黑潮由反气旋入侵向跨隙流态的转变，却不能引起黑潮由跨隙流态向反气旋入侵流态的转变，因此吕宋海峡黑潮发生跨隙流动的几率要大于反气旋入侵的几率。他还指出中尺度涡对黑潮路径影响的动力机制显示，黑潮路径在吕宋海峡的变异可能存在着较大的可预报性。

对于黑潮水进入南海后的去向问题，大部分学者认为黑潮水进入南海后会分为南北两支，一支沿台湾海峡北上，一支南下深入南海腹地。伍伯瑜［64］的研究指出黑潮终年有一分支进入南海并沿台湾海峡北上。蒲书箴等［57］人认为黑潮分支以西北向进入南海东北部，之后分为南北两支，一支为台湾西海岸附近的北向流，另一支为南海北部的西向流。李荣凤等［58］的数值模式结果显示冬季黑潮水由吕宋海峡南端进入南海北部西折，西折过程中一部分受海南岛陆架坡折的阻挡和地形诱导，转向东北，汇入逆风而上的南海暖流；另一部分构成南海北部气旋式涡旋的一部分。夏季进入南海的黑潮有一部分可被陆架诱导流向东北。Fang et al.［65］也支持太平洋的海水通过吕宋海峡进入南海后，会分叉为两支，一支转而向北，进入台湾海峡，最终回到太平洋；另一支向南流动，除小部分通过马六甲海峡直接汇入印度洋外，大部分分别通过民都洛海峡、巴拉巴克海峡和卡里马塔海峡汇入太平洋－印度洋贯穿流，最终进入印度洋（图4），本图参照Fang等［43］Fig9重绘；广东沿岸流（Guangdong Coastal Current，缩写为 GDCC），哈姆黑拉涡（Halmahera Eddy，HE），黑潮（Kuroshio，KS），卡里马塔海峡贯穿流（Karimata Strait Throughflow，KSTF），吕宋涡旋（Luzon Gyre，LG），吕宋海峡表层流（Luzon Strait Subsurface Inflow，LSSIF），棉兰老流（Mindanao Current，MC），棉兰老涡（Mindanao Eddy，ME），望加锡海峡贯穿流（Makassar Strait Throughflow，MSTF），北赤道流（North Equatorial Current，NEC），北赤道逆流（North Equatorial Countercurrent，NECC），南沙涡旋（Nansha Gyre，NG），新几内亚沿岸流（New Guinea Coastal Current，NGCC），新几内亚沿岸潜流（New Guinea Coastal Undercurrent，NGCUC），南赤道流（South Equatorial Current，SEC），南海暖流（South China Sea Warm Current，SCSWC），台湾海峡贯穿流（Taiwan Strait Throughflow，TSTF），越南离岸流（Vietnam Offshore Current，VOC）。

图4 南海及印度尼西亚部分海域的环流结构图Fig.4 Circulation patterns in the South China Sea and in parts of the Indonesian Sea

限于深层海流观测的困难性和吕宋海峡的复杂地形，对于吕宋海峡中下层水交换的驱动机制研究较少。Qu等［66］综合了南海及吕宋海峡的水文数据资料，分析后发现1 500m以下存在持久的斜压梯度是太平洋和南海进行水交换的主要驱动力。Fang等［44］认为是垂向混合造成的南海与太平洋间的密度差影响了吕宋海峡中下层的体积输运。

1.2 卡里马塔海峡水交换

卡里马塔海峡位于印度尼西亚加里曼丹岛西岸，南连爪哇海，北接南海，宽约350km，水深约50m，是太平洋－印度洋贯穿流南海分支的主要出流通道，它的水体和热盐输运对印尼贯穿流有着重要的影响，流经卡里马塔海峡的流段也被称为卡里马塔海峡贯穿流［22］。历史上卡里马塔海峡贯穿流的研究一直被忽视，观测和研究都较少，尤其是直接观测资料十分缺乏，现有的结果多为数值模式结果。卡里马塔海峡贯穿流的研究最早也可追溯到Wyrtki［6］，他基于船舶漂流观测资料，估算了卡里马塔海峡的流量，发现冬季有海流从南海流向印度尼西亚海域，而夏季则有印度尼西亚海域海流向北进入南海，且冬季流量大夏季流量小。但Wyrtki的观测较早，资料具有很大的不确定性。由于卡里马塔海峡水深较浅，早期南海环流的数值模拟通常将其关闭，并认为民都洛海峡是南海南部海峡的主要出流通道［25］，造成了模拟结果与观测事实不符。

近年来，卡里马塔海峡贯穿流的研究才受到重视，许多学者开始通过数值模拟手段研究卡里马塔海峡贯穿流（表2）。Metzger等［26］最早通过诊断试验，计算出南海通过卡里马塔海峡和爪哇海汇入印尼贯穿流的流量是1.6Sv。Lebedev and Yaremchuk［67］的数值模式结果与方国洪等［42］的数值模式结果基本一致，都指出卡里马塔海峡是南海南部海区的主要出流通道，其海流输运量的季节变化趋势呈现冬季大夏季小的特点，且冬夏季间存在流向的逆转，冬季向南流出南海，夏季向北流入南海。方国洪等［16］的研究进一步指出卡里马塔海峡是南海最重要的出流通道，它的年输出量占南海总出流量的一半。Qu等［66］的研究表明卡里马塔海峡贯穿流将从太平洋进入南海的低温高盐水从南海输出，对于维持南海的水体热盐平衡具有很重要的作用。董丹鹏等［68］基于质量、热量和盐量守恒的最优化盒子模式，进一步证实了卡里马塔海峡是南海最主要的出流通道。南海海表有巨大的热量和淡水输入，将高温低盐水从卡里马塔海峡输出是维持整个南海热盐平衡最快最有效的途径。Wang等［69］利用HYCOM模式研究南海四个主要通道的季节变化，发现卡里马塔海峡的最大出流量在1月，约为2.1Sv；最大入流量在7月，约为－1.0Sv；年平均体积输运量约为0.5Sv。Fang等［43］研究发现太平洋－印度洋南海分支在冬夏两季差别较大，冬季存在明显的太平洋水从吕宋海峡进入南海穿过卡里马塔海峡流向印尼海区，夏季则有一支北－东北向海流从卡里马塔海峡流向南海，且这种现象可以用Godfrey给出的“绕岛环流理论”进行解释。学者们对卡里马塔海峡贯穿流的估算结果，都体现了冬季大夏季小的变化趋势，且流向均为冬季南向出流，夏季北向入流，但体积输运的量值却相差较大，造成数值模式结果差异较大的原因，除了模式的误差外最主要的原因是卡里马塔海峡的现场海流观测资料十分缺乏。

为了更好的研究卡里马塔海峡贯穿流，2007年，中国－印度尼西亚－美国三方合作开展了南海－印尼海水交换观测项目（The South China Sea－Indonesian Seas Transport/Exchange，简称SITE）项目，对卡里马塔海峡贯穿流进行持续观测，此项目的开展填补了卡里马塔海峡海流观测的空白，对研究卡里马塔海峡贯穿流有重要的意义［70］。观测资料显示，在10－次年04月的西北季风期间，会有低盐的海水通过卡里马塔海峡流入印度尼西亚海域；而04－10月的东南季风期间，则有海水流回南海。Fang等［71］基于2007－12－2008－11间卡里马塔海峡两个连续观测站获得的ADCP资料，发现在冬季有持续的海流从南海流向印度尼西亚海域，并且在观测海域存在南海向爪哇海倾斜的海面高度差。基于观测资料，计算得到冬季从南海向印度尼西亚海域的体积输运、热量输运和淡水输运分别约为3.6Sv、0.36PW和0.14Sv。资料分析还发现卡里马塔海峡贯穿流冬季和夏季有明显的海流方向逆转，冬季从北向南输运，夏季从南向北输运，且夏季的输运量可达1.7Sv，因此通过卡里马塔海峡的体积输运冬季和夏季间的季节变化超过5Sv。因卡里马塔海峡水深仅约50m，所以目前没有研究表明其有明显的垂向结构变化。

关于影响卡里马塔海峡贯穿流变化的原因，学者们也做了研究。比较一致的观点是局地风场的强迫驱动了卡里马塔海峡的水交换，如 Fang等［71］，Qu等［66］，Susanto等［70］，Wang等［69］，Tozuka等［36］。翟丽等［72］在分析南海风生正压环流的动力机制时也指出当冬季平均风应力增大时，卡里马塔海峡的出流量也会增加。魏泽勋等［73］认为卡里马塔海峡贯穿流的变化受压强梯度力和东亚季风的共同影响。Fang等［71］的研究发现卡里马塔海峡上层的流速比下层大，当西北季风增强时，流量增大；而当西北季风消失时，底层东南向的海流依然存在，这意味着在该海区存在的海表面高度差异也对卡里马塔海峡贯穿流有影响。王永刚等［74］对卡里马塔海峡年平均流量和该海区附近的经向风应力的年际变化进行分析，发现两者呈负相关，表明卡里马塔海峡的年际变化受局地风应力年际变化的影响。

表2 卡里马塔海峡贯穿流的体积输运（Sv＝106 m3·s－1）Table 2 The volume transport by the throughflow through the Karimata Strait（Sv＝106 m3·s－1）

2 太平洋印度洋贯穿流南海分支与印度尼西亚贯穿流的相互调制

太平洋－印度洋贯穿流南海分支和印度尼西亚贯穿流都是太平洋－印度洋进行水交换和热盐输运的重要海流。两者之间存在的复杂的相互调制关系越来越受到学者们的关注［1］。吕宋海峡贯穿流以海洋桥的形式将太平洋的ENSO信号传递到南海，对南海的环流和热盐收支产生重要影响。通过大气桥与ENSO相联系的南海局地风场的驱动，是南海环流年际调整的一个重要因素［18］。北太平洋水体通过吕宋海峡进入南海后，部分会通过加里曼丹和望加锡海峡返回太平洋，对印度尼西亚贯穿流的输运产生影响。因此有科学家认为南海贯穿流可以作为广义印尼贯穿流的一个分支［18，75］。Lebedev等［67］曾指出，吕宋海峡的入流对印尼贯穿流有重要贡献，经吕宋海峡进入南海的水体通过民都洛海峡和卡里马塔海峡流出，对ITF的贡献在夏季和冬季分别可达35%和85%，年平均约为50%。方国洪等［16］利用一个高分辨率的全球海洋模式，计算得到穿过整个南海南部海域流向印尼海域并最终流向印度洋的年平均体积、热量和盐量输运分别为5.2Sv、0.57PW和184Gg·s－1，约占印度尼西亚贯穿流相应运输量的1/4。在气候态时间尺度上，南海环流对ITF起着重要的作用。Fang等［43］利用海洋环流模式模拟结果，发现在冬季南海确实存在太平洋－印度洋水体交换的一个分支，并且这一分支通过卫星跟踪的浮标数据得到了验证。在年际时间尺度上，Wang等［76］进一步证实南海贯穿流可以作为广义印度尼西亚贯穿流的一个分支存在。

Qu等［66］分析了高分辨率环流模式结果后指出，太平洋－印度洋贯穿流南海分支对ITF输运的年际变化起重要作用，吕宋海峡贯穿流的体积输运和印尼贯穿流的体积输运在年际变化尺度上呈反位相。El Niño期间，赤道太平洋的西风异常会使北赤道流增强，其分叉点北移，因此棉兰老流增强，黑潮减弱，黑潮减弱使太平洋水通过吕宋海峡进入南海的流量增加，而棉兰老流的增强会导致太平洋流入印度洋的水体减少；La Niña期间的变化情况与之相反。Metzger［25］，Fang［27］，Meyres［77］等的研究也都支持上述观点。姜涛等［41］用MITgcm数值模式研究了吕宋海峡贯穿流1980－2001年的年际变化，结果显示吕宋海峡贯穿流流量的年际变化与ENSO信号相关性显著，在El Niño期间吕宋海峡水交换表现为显著的西向入流，La Niña期间这种西向入流明显减弱。

研究发现赤道太平洋风场的变化是导致印尼贯穿流和吕宋海峡水交换的年际变化呈反位相的主要原因。刘钦燕，王东晓等［1，79］基于1958－2004年的SODA月平均资料，利用绕岛环流理论和海洋环流模式对印尼贯穿流及吕宋海峡水交换的年际变化做了分析，指出印尼贯穿流和吕宋海峡水交换的年际变化呈反位相（图5）。本图参照刘钦燕等［79］图2重绘。他们选用异常事件发生时的资料，合成风应力距平进行分析，结果表明，El Niño期间，赤道太平洋西风爆发，风场变化导致印尼贯穿流流量减少；吕宋海峡东部东风分量和南海内部的北风分量的局地驱动导致吕宋海峡水交换的体积输运增加。La Niña期间情况与之相反。虽然对印尼贯穿流和吕宋海峡水交换的年际变化有了一些认识，但对两者间的相互调节机制和不同时间尺度上影响其变化的动力因素的研究还较少。对造成两者间年际变化反相位的原因及与反位相特征相联系的大气海洋环流特征的认识都还较少，有待学者们做进一步的研究。

图5 滤掉8年周期以后的LSTT和ITFT的年代际特征变化趋势Fig.5 Decadal variations and linear tendency of LSTT and ITFE after removing 8yr period

卡里马塔海峡贯穿流对印尼海区海流的影响也有学者做了研究。Gordon等［80］猜测导致印尼贯穿流冬季与夏季表层流速差异的一个重要原因可能是从南海经卡里马塔海峡和爪哇海流过来的相对低盐海水改变了望加锡海峡水体的南北压力性质，从而使冬季印尼贯穿流表层流速降低。Tozuka［36］通过控制南海海峡通道研究南海分支对印尼贯穿流的影响发现，当南海贯穿流分支存在时，卡里马塔海峡的年平均输运量为1.4 Sv，而望加锡海峡输运量为4.6Sv；当南海贯穿流分支关闭时，卡里马塔海峡无明显的体积输运，望加锡海峡输运量为6.1Sv。他还发现由于卡里马塔海峡贯穿流的存在，导致了望加锡海峡贯穿流最大流速出现在次表层。研究表明，南海对印尼贯穿流的影响冬季比夏季大，因为太平洋－印度洋贯穿流南海分支在冬季更为明显。王伟文等［81］通过LICOM模式研究发现太平洋－印度洋贯穿流南海分支的存在对南海上层热含量也有着重要影响。杨阳等［82］的研究发现卡里马塔海峡和望加锡海峡的流量季节变化呈反位相。卡里马塔海峡最大输运量在2月，约为6.2Sv，最小在8月，约－1.7Sv。而望加锡海峡最大流量在7月，约13.8Sv，1月最小，约0.2Sv。Gordon等［83］根据望加锡海峡最新获取的海流观测资料，发现2007－2008年的海流剖面结构存在显著的变异，通过HYCOM模式的模拟，猜测ENSO引起的贯穿流南海分支的加强和减弱是导致这一现象的可能原因。他分析指出：冬季，高温低盐的爪哇海水在局地东南季风的驱动下，东流至望加锡海峡的南端，并在海峡南端形成一个北向的压力梯度，阻碍了望加锡海峡内的南向流；夏季，在西南季风的驱动下，高温高盐的班达海水西流，消除冬季在望加锡海峡南端形成的北向压力梯度，因此卡里马塔海峡和望加锡海峡的流量季节变化呈反位相。虽然目前对卡里马塔海峡的输运量和季节变化有一定的认识，但关于其季节、年际变化规律，垂向海流结构，以及与影响其变化的外界因素和机制方面仍有许多空白，有待做进一步研究。

3 结语

在过去的几十年中，学者们对太平洋－印度洋间的物质和能量交换进行了大量的研究，发现太平洋－印度洋贯穿流南海分支对维持两大洋的平衡关系有重要意义。目前的研究结果可总结为以下几点：

1）吕宋海峡是太平洋印度洋贯穿流南海分支的主要入流通道，年平均水体输运量约为5Sv，从西北太平洋流向南海，存在冬季大夏季小的季节变化特征。年际变化呈现El Niño期间输运量大，La Niña期间输运量小。吕宋海峡是直接连接太平洋和南海的唯一深水通道，其水交换有明显的垂向分层结构：上层水交换主要受风场的强迫作用，有明显的季节性变化，冬季入流，夏季出流；而次表层至底层水交换是由太平洋和南海间的压力梯度差驱动的，结构较为稳定，次表层至中层为入流，深层出流，底层入流。

2）卡里马塔海峡是南海分支的主要出流通道，对它的研究目前较少。最新的观测表明，冬季海水通过卡里马塔海峡流向爪哇海，流量约为3.6Sv，夏季海水从印度尼西亚海区流回南海，存在显著的季节变化，变化幅度达5Sv左右。卡里马塔海峡的物质和能量输运的年际变化形式及其驱动机制还有待学者们进行更多的研究。

3）南海贯穿流和印尼贯穿流是连接太平洋和印度洋最重要的纽带，两者之间有复杂的相互调制关系。目前的研究表明，南海贯穿流和印尼贯穿流的年际变化趋势呈反位相，推测赤道太平洋风场的变化是造成这一现象的重要原因。但目前对两者间的复杂变化关系，相互作用机制和它们对全球气候系统的影响认识都还较少，有待在未来做出更多的研究。

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