南海环流要素时空分布特征的数值研究

论文摘要

南海区域大,海流的高时空分辨率观测困难,很多学者利用三维数值模式对南海环流进行研究。由于选取的模式、分辨率,水深、边界条件、强迫场等的不同,使得模拟结果存在差异。本文利用高分辨率混合坐标HYCOM海洋模式,采用嵌套方案对南海环流进行高分辨率模拟。海表温度(SST)是描述海洋表层热状况的主要指标,南海海表温度一直是人们观测、研究和预报的重点。海面高度(SSH)是上层海洋环流动力结构的真实体现,因此对于海面高度的研究是上层海洋环流研究的关键问题之一。对于南海海表温度场与海面高度场的时空分布特征,通过观测以及数值模拟得到了一些基本的共识。一方面,通过南海海表温度场与海面高度场时空分布特征已有的共识对模式的结果进行验证。另一方面,对南海海表温度场与海面高度场时空分布特征存在的争议进一步进行研究。对模拟的南海海表温度进行分析,并且与前人的工作进行对比,各个模态的方差贡献率与空间分布型基本一致。对第二,第三模态的时间系数应用Morlet小波分析,发现年周期变化存在明显差别。对模拟与混合多种卫星资料的SSALTO/DUACS MSLA资料得到的南海海面高度异常进行分析,并且与前人的工作进行对比。第一模态占有绝对的优势,主要反映了季风的影响;第二模态的结果相差比较大;第三模态与第五模态反映越南沿岸上升流的影响;第四模态反映南海偶极子的分布型式。对各个模态的时间系数进行Morlet小波分析,前三个模态呈现典型的年周期特征;第四模态的周期信号差别明显;第五模态主要反映半年周期变化。对于南海海表温度场与海面高度场时空分布特征的分析侧重于对南海上层环流的研究,因此选取有代表性的吕宋海峡研究南海环流垂向分布特点。以往对吕宋海峡水交换的研究由于受到观测的限制,只分析一个断面,且断面的选取存在一些差异。本文利用数值模式的输出结果,在吕宋海峡附近选择多个断面用以代表不同的海区,分别是吕宋海峡水交换海区、南海北部海区以及黑潮影响海区。分析断面的流动情况,水通量交换的季节变化以及年际变化,发现表征吕宋海峡的120.5°E断面与表征南海北部海区的119.5°E断面与表征黑潮影响海区的121.5°E断面水交换存在显著的差异。对断面的水通量交换分层进行分析,上层水交换与下层水交换的季节变化,年际变化也存在显著的不同。通过对输入与输出季节变化、年际变化的分析,差异同样明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 南海环流的研究
• 1.2 南海环流要素场的研究
• 1.3 存在的问题以及本文拟研究的问题
• 第二章 模式介绍以及数值试验方案
• 2.1 HYCOM 海洋模式
• 2.1.1 模式网格
• 2.1.2 模式的参数化
• 2.1.3 模式的驱动
• 2.1.4 并行处理
• 2.2 数值试验方案
• 2.2.1 太平洋计算区域
• 2.2.2 南海计算区域
• 第三章 气候态数值模拟结果
• 3.1 温度模拟结果分析
• 3.1.1 表层温度
• 3.1.2 150m 层温度
• 3.1.3 15°N 断面温度
• 3.2 盐度模拟结果分析
• 3.2.1 表层盐度
• 3.2.2 150m 层盐度
• 3.2.3 15°N 断面盐度
• 3.3 环流模拟结果分析
• 3.3.1 表层环流
• 3.3.2 300m 层环流
• 3.4 小结
• 第四章 南海海表温度时空分布特征
• 4.1 引言
• 4.2 研究方法
• 4.3 时空分布特征
• 4.3.1 空间分布特征
• 4.3.2 时间分布特征
• 4.4 不同区域时间分布特征
• 4.5 小结
• 第五章 南海海面高度时空分布特征
• 5.1 引言
• 5.2 研究方法
• 5.3 南海海面高度的季节变化
• 5.3.1 海面高度的季节变化
• 5.3.2 海面高度异常的季节变化
• 5.4 海面高度异常的时空分布特征
• 5.4.1 空间分布特征
• 5.4.2 时间分布特征
• 5.5 小结
• 第六章 吕宋海峡水交换时空分布特征
• 6.1 引言
• 6.2 研究方法
• 6.3 断面纬向流季节变化
• 6.3.1 120.5°E 断面纬向流季节变化
• 6.3.2 119.5°E 断面纬向流季节变化
• 6.3.3 121.5°E 断面纬向流季节变化
• 6.4 断面流量季节变化
• 6.4.1 120.5°E 断面流量季节变化
• 6.4.2 119.5°E 断面与120°E 断面流量季节变化
• 6.4.3 121°E 断面与121.5°E 断面流量季节变化
• 6.5 断面流量年际变化
• 6.5.1 年际变化
• 6.5.2 年际变化Morlet 小波分析
• 6.6 小结
• 第七章 结论
• 7.1 总结
• 7.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介