南海西北陆坡区不同尺度运动特征分析

论文摘要

结合在南海西北陆坡区长达3个月的潜标观测和卫星资料,对南海西北陆坡区的定常流、中尺度涡、内潮和近惯性运动等不同尺度运动的特征进行了分析研究,同时研究了它们之间的相互作用,尤其是中尺度涡对近惯性运动和内潮的影响,并分析了一个台风过程中上层海洋对它的响应情况。对正压和斜压流进行频谱分析发现,观测海区的正压潮以全日潮为主,半日潮次之;K1、M2斜压潮的振幅均随深度先减小后增大,并在海底附近保持了一个较大值。由于潜标附近地形对斜压半日分潮为亚临界地形,使得从吕宋海峡传播过来的半日分潮在本地反射后继续向上向浅海传播,从而观测到了明显上传的能量;而其相对斜压全日分潮为超临界地形,使全日分潮的能量以下传为主。同时卫星观测到的海表面高度异常显示,潜标观测的前期和后期该地分别有一个暖涡和冷涡存在,并主要影响了该地上层的定常流;而中深层的定常流变化可能与受季风控制的南海西边界流有关,并受本地地形强迫所影响。通过研究中尺度涡过程中的近惯性能量变化发现,反气旋涡（暖涡）有利于近惯性能量的下传,使得近惯性能量迅速下传并且最大近惯性能量深度出现在温跃层底;而气旋涡（冷涡）限制了近惯性能量的下传,使大部分近惯性能量局限在混合层里,使得混合层内出现很强的剪切和混合,造成了冷涡期间的混合层降温反而大于暖涡期间的混合层降温。这一差异是由于背景涡度的出现,改变了有效科氏参数fe = f+ξ/2,从而改变了可下传的近惯性能量频段fe的下限。暖涡对应的负涡度减小了有效科氏参数,从而使可下传的近惯性能量频段变宽,近惯性能量更容易从混合层传到温跃层,使得较大的剪切和混合发生在温跃层内;而冷涡对应的正涡度使得有效科氏参数增加,抑制了近惯性能量的下传,使大部分近惯性能量聚集在了混合层,在混合层底造成了更强的剪切和混合。台风Xangsane的过境对南海中部造成了约5℃的海表面降温,且对台风路径右侧影响更剧烈,台风移动速度越慢,向海洋输入的能量越大,造成混合层对下层冷水的卷夹过程也更强烈,造成的降温也更显著。台风输入海洋的近惯性能量以近惯性内波的形式将能量向底传播;近惯性能量的下传伴随着很强的剪切和混合,随着近惯性能量逐渐减弱,这一影响持续了一周以上的时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 序论
• 1.1 南海与南海环流
• 1.2 内潮简介
• 1.3 南海中尺度涡
• 1.4 中尺度涡与近惯性能量研究
• 2 正压潮与斜压潮
• 2.1 观测资料与背景场
• 2.2 正压潮
• 2.3 内潮
• 2.3.1 斜压潮流分析
• 2.3.2 旋转谱分析
• 2.3.3 本地内潮的生成讨论
• 3 定常流及其结构分析
• 3.1 定常流的垂向结构及其时间变化
• 3.2 上层流与中尺度涡
• 3.3 中深层定常流结构的成因探讨
• 4 中尺度涡对近惯性能量的影响
• 5 台风影响下海洋的响应
• 5.1 台风对海洋的影响简介
• 5.2 海表面降温
• 5.3 台风影响下的近惯性运动
• 5.4 台风过程与海洋内部混合
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历