在長期科研積累的基礎上，中國科學院海洋環流與波動重點實驗室科研人員通過衛星遙感、數值模擬和非線性動力學分析等手段，發現了呂宋海峽黑潮路徑變異的季節內結構特征，并成功地揭示出其動力機制。該研究成果發表在國際物理海洋科學的權威學術期刊《物理海洋學雜志》(Journal of Physical Oceanography)的2011年5月刊上。

Yuan et al. (2006, JGR-Ocean)采用多衛星參數資料首次發現呂宋海峽黑潮路徑以季節內變化為主的特征。觀測顯示，呂宋海峽黑潮的路徑以平直路徑為主，反氣旋式大彎曲入侵只在年平均不到30%的時間出現，并且是一年四季均存在的現象。反氣旋式大彎曲較頻繁地發生于冬季，與冬季此處盛行東北風有關，但持續時間也僅占冬季的1/3。而黑潮的“流套現象”只是偶爾發生的現象，且夏季多于冬季。這些觀測結果說明呂宋海峽黑潮的反氣旋式入侵是一種瞬時現象而不是以前認為的穩定的環流形態。藉此袁東亮等人提出黑潮在呂宋海峽反氣旋式入侵的消長與太平洋一側中尺度渦旋的活動有密切關系的科學假設。

為了證明該假設，袁東亮課題組與侯一筠課題組合作，進一步把非線性動力系統理論引入物理海洋學環流研究中來，取得了一系列研究成果。袁東亮和李銳祥（2008，《熱帶海洋學報》）最先成功揭示了中尺度渦旋對處于遲滯變異臨界狀態的西邊界流的影響，Wang et al. (2010, CJOL)研究了經向風（季風）所產生的艾克曼輸運對西邊界流在缺口處流徑遲滯變異過程的影響。Yuan and Wang (2011, JPO)詳細討論了西邊界流在缺口處的非線性遲滯回歸依賴斜壓變形半徑的變異過程，指明了西邊界流流徑轉變受中尺度渦旋影響的動力機制。研究表明，氣旋和反氣旋中尺度渦旋都可能使西邊界流產生由入侵流態到跨越流態的轉變，而只有反氣旋中尺度渦才能誘發西邊界流由跨越流態向入侵流態的轉變。其動力機制都是由于渦度平衡受外力的瞬時擾動而發生狀態不可逆的躍遷造成的。當西邊界流流量遠離其臨界狀態時，研究表明其流徑不易受經向風場和中尺度渦旋的影響。

以上系列研究論文，從觀測到理論全面系統地揭示了呂宋海峽黑潮流態變異的主導形態及其受季風和中尺度渦旋影響的動力機制，被國際同行認為是目前為止較為合理描述實際黑潮路徑變異的動力學理論體系之一。

呂宋海峽是介于我國臺灣和菲律賓呂宋島之間的跨度超過300km的海峽，黑潮流經此處時失去西邊界的支持，路徑會發生顯著的變化。早期的少量觀測導致人們認為，黑潮在呂宋海峽存在突出的季節變化信號，其中夏季以直線跨越的路徑為主，冬季以反氣旋式入侵為主。甚至有觀點認為黑潮在呂宋海峽的路徑呈現穩定的流套結構，早期的數值模擬也基本上按照此環流形態而開展環流輸運與機制研究。由于呂宋海峽是我國南海與西太平洋水交換的主要通道，而且此處的環流結構會直接影響東海陸架環流與黑潮的水交換，因此研究此處的環流結構對我國沿海區域的氣候、生態和經濟具有重要的意義。

相關研究論文：

袁東亮, 李銳祥，2008，中尺度渦旋影響呂宋海峽黑潮變異的動力機制?！稛釒ШＱ髮W報》27（4），1-9。.

Yuan, D.，W. Han, and D. Hu, 2006. Surface Kuroshio path in the Luzon Strait area derived from satellite remote sensing data, Journal of Geophysical Research, 111, C11007, doi:10.1029 /2005JC003412

Wang, Z., D. Yuan, and Y. Hou, 2010. Effects of meridional winds on a gap-leaping western boundary current. Chinese J. Oceanol. Limnol., 28(2), 354-358.

Yuan, D., and Z. Wang, 2011. Hysteresis and Dynamics of a Western Boundary Current Flowing by a Gap Forced by Impingement of Mesoscale Eddies. J. Phys. Oceanogr., 41, 878-888, doi:10.1175/2010JPO4489.1

圖1. 衛星高度計資料顯示的呂宋海峽黑潮變異過程。

圖2. 中尺度渦旋影響缺口處西邊界流路徑的數值模擬。[摘自Yuan and Wang (2011)]